Рыбы оказались способны испытывать отчаяние

Группа российских биологов из Уральского федерального и Санкт-Петербургского государственного университетов, а также из Национального медицинского исследовательского центра им. Алмазова при поддержке своих коллег из Москвы, Новосибирска, КНР и Бразилии, подвешивая за хвост пресноводных рыбок данио-рерио (или зебраданио), впервые обнаружила у них «феномен отчаяния» и опробовала на этой модели препараты для лечения депрессии. Исследование опубликовано в издании Journal of Neuroscience Methods.

Данио-рерио относится к виду мелких прозрачных пресноводных лучеперых рыб из семейства карповых. Это не только популярная рыбка для разведения в аквариумах, но и распространенный — экономичный и простой — вариант модельного организма в биологических исследованиях. Помимо всего прочего, эти рыбки обладают сложной нервной системой, отличаются выносливостью и выживаемостью, а также быстрым развитием (взрослые особи формируются всего за три месяца).

«Наряду с червем-нематодой, мухой дрозофилой, мышью и человеком, зебраданио входит в «элитарный клуб» полностью генетически идентифицированных видов и очень удобна для генетических манипуляций, создания мутантных экземпляров. А поскольку икринка, личинка и взрослая особь зебраданио прозрачны, это позволяет визуально наблюдать эффекты воздействия различных препаратов, тестировать их на уровне не отдельных клеток и тканей, а целого организма. <…> На зебраданио можно протестировать гораздо больше препаратов и скорее найти тот, который замедлит нарушения в работе мозга рыбки и ее нервной системе», — сообщается в пресс-релизе на сайте Уральского федерального университета.

Авторы исследования, по их собственным словам, представили новую поведенческую парадигму при помощи теста иммобилизации хвоста данио-рерио. Эксперимент заключался в том, что хвосты этих рыбок «блокировали» внутри губчатого материала, оставляя черепную часть свободно двигаться, и вертикально помещали данио-рерио в стакан с классическими антидепрессантами — амитриптилином (входит в группу трициклических соединений; производное дибензоциклогептадина) или сертралином (антидепрессант из группы селективных ингибиторов обратного захвата серотонин). В таком состоянии рыбки проводили по пять минут.

Для проверки модели также использовали воздействие низковольтным электрическим током, феромон тревоги и анксиолитический препарат бензодиазепин (феназепам). Затем при помощи видеотрекинга ученые оценивали частоту и суммарную амплитуду колебаний данио-рерио, продолжительность их замираний и другие виды активности передней части туловища. Результаты показали, что как электрический шок, так и сигнальный феромон снижали активность рыбок, антидепрессанты, наоборот, повышали ее (это говорит о снижении уровня отчаяния), а феназепам вообще не вызывал каких-либо изменений в поведении.

В целом пятиминутная иммобилизация рыбок увеличила в их мозгу оборот серотонина (тесно связан с депрессией и эмоциями у человека), в то время как поражение электрическим током перед тестом повысило выработку как серотонина, так и дофамина. А предварительное воздействие антидепрессантов сертралина и амитриптилина понижало оба соотношения.

«Во-первых, мы впервые обнаружили у рыб зебраданио феномен отчаяния. Во-вторых, определили, что использование антидепрессантов в отношении зебраданио, испытывающих отчаяние, приводит к примерно к таким же изменениям, что и в случае воздействия антидепрессантами на грызунов и людей. Таким образом, мы „отодвинули“ модель отчаяния, основанную на выученной беспомощности, на 340 миллионов лет: ведь первые челюстные рыбы появились в ходе эволюции 400 миллионов лет назад, а грызуны — 60 миллионов лет назад», — объясняют руководители исследования Алан Калуев из УрФУ и Константин Демин из Института трансляционной биомедицины СПбГУ.

Как отмечают авторы исследования, в совокупности их работа предлагает тест иммобилизации в качестве потенциально действенного протокола для оценки поведения, связанного со стрессом или отчаянием, и последующего тестирования антидепрессантов, которые до этого традиционно испытывали на мышиных моделях (грызунов тоже подвешивают за хвост, но только они меньше сопротивляются, а под воздействием препаратов демонстрируют большую активность).

«Учитывая, что генетически рыбы и люди подобны друг другу на 70 процентов, мы сделали поиск потенциальных биологических мишеней для антидепрессантов гораздо менее сложным и дорогим, чем при работе с грызунами. Используя рыб зебраданио и воздействуя на них теми или иными веществами, наука быстрее найдет, протестирует и отберет новые, более совершенные лекарственные препараты против депрессии — самого массового, изнурительного и инвалидизирующего заболевания мозга, которым страдают почти десять процентов людей, многие из которых при неэффективном лечении совершают самоубийства», — подытожил Калуев.

Недавно австралийские биологи определили нейронные контуры, позволяющие рыбам чувствовать течение воды, а их коллеги из США впервые обнаружили рыбу, которая обитает на глубоководье и вынашивает потомство во рту.