Рыбки-зебры показали, как преодолеть хронический стресс
Российские ученые установили, что иммуномодуляторы, а также их сочетание с антидепрессантом флуоксетином могут способствовать преодолению тревожности у рыб. Для этого биологи искусственно создали условия длительного непредсказуемого стресса у рыб зебраданио (данио-рерио), а затем «лечили» их препаратами. В перспективе эти исследования помогут разработать новые методы борьбы с психическими расстройствами, вызванными хроническим стрессом. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Scientific Reports.
В повседневной жизни людей окружает множество факторов стресса, таких как напряженная работа, постоянный городской шум, переживания и беспокойство, недосып. Если сильный стресс, например изнурительный труд, длится долго — месяцы и годы, — он может привести к серьезным психическим нарушениям, таким как депрессия. Лечение вызывает сложности из-за того, что симптомы могут быть очень разными, а на их проявление влияет множество факторов: генетические, социальные, а также экологические. Кроме того, при стрессе часто усиливаются воспалительные процессы, которые ослабляют иммунитет и могут способствовать развитию других заболеваний. Чтобы подробно изучить причины и течение болезней, вызванных стрессом, ученые используют лабораторных животных. Рыбки-зебры (зебраданио), или данио-рерио, — хорошая модель для таких работ, потому что они удобны в разведении, неприхотливы, а их геном, физиология и строение мозга довольно схожи с человеческими.
Исследователи проанализировали влияние стресса на поведение и гормональный фон зебраданио. Перед началом эксперимента популяцию из нескольких десятков особей содержали в стандартных, комфортных для них условиях: большом аквариуме с оптимальной температурой воды и освещением. Затем половину рыб переносили в другие аквариумы, в которых все было не столь благоприятно: температура воды оказывалась выше или ниже привычной, плавал хищник или вода содержала его «запах», свет был слишком ярок или отсутствовал вовсе, не было пищи или действовали другие стрессовые условия. Разнообразные испытания проходили ежедневно в течение одиннадцати недель, при этом биологи контролировали текущее состояние рыб, а после окончания этого срока проводили фармакотерапию стресса. В качестве антидепрессанта ученые использовали широко применяемый в медицине препарат флуоксетин. Новизна подхода заключается в том, что исследователи параллельно вместе с ним давали рыбам еще и иммуномодуляторы: липополисахарид — провоспалительный полимер из клеточной стенки бактерий, который вызывает иммунную реакцию, — и эйкозапентаеновую кислоту, которая входит в состав многих животных жиров и подавляет воспалительные реакции в организме.
Оказалось, что рыбы, которые испытывали стресс, сбивались в плотные косяки, также предпочитая дно аквариума, что говорило об их повышенной тревожности. С другой стороны, ученые отметили у них увеличение способности к аверсивному обучению — умению остерегаться опасности. Определили это с помощью интересного теста: рыбок-зебр помещали в аквариум, разделенный на светлую и темную половины. По своей природе рыбы предпочитают малоосвещенные места, поэтому в эксперименте они старались проводить больше времени в темной части аквариума. Но исследователи периодически подавали в эту комфортную зону электрический ток, который заставлял рыб уплывать. Оказалось, что в таких условиях особи, ранее испытавшие стресс, со временем начинали реже появляться в темной половине, чем «спокойные» рыбы, что говорит о том, что они быстрее научились избегать неприятного фактора — электрического тока.
После проведения всех экспериментов ученые безболезненно усыпили рыб, а образцы их нервной ткани использовали, чтобы изучить гормональное состояние особей. Лечение «тревожных» зебраданио антидепрессантами и иммуномодуляторами показало, что флуоксетин, как и ожидалось, снимал тревожность и уменьшал вызванный стрессом уровень норадреналина в мозге. Кроме того, оказалось, что сочетание флуоксетина с эйкозапентаеновой кислотой имело еще более сильный эффект: вместе они не только восстановили спокойное поведение рыб и уровень стрессового гормона, но и повысили уровень дофамина — гормона радости. Когда же рыбкам-зебрам вместе с флуоксетином вводили липополисахарид, они наоборот становились более тревожными и собирались в еще более плотные косяки, чем при хроническом стрессе.
«Наши исследования показали, что можно синергично повысить эффективность терапии стресса как антидепрессантами, так и их комбинацией с дополнительными веществами. Так, например, содержащаяся во многих морепродуктах полиненасыщенная омега-3 жирная кислота — эйкозапентаеновая кислота — не только помогает флуоксетину бороться со стрессом, но и оказывает противовоспалительное действие на организм, что особо важно при нервных расстройствах. В дальнейшем мы планируем глубже изучить взаимодействие флуоксетина и иммуномодуляторов эйкозапентаеновой кислоты и липополисахарида между собой, чтобы понять причины усиления или ослабления их эффективности в борьбе со стрессом», — рассказывает руководитель проекта по гранту РНФ профессор Алан Калуев, заведующий лабораторией биологической психиатрии СПбГУ и ведущий научный сотрудник лаборатории клеточной и молекулярной биологии и нейробиологии МФТИ.
Исследование провела группа ученых из Санкт-Петербургского государственного университета, Национального медицинского исследовательского центра имени В. А. Алмазова, Российского научного центра радиологии и хирургических технологий имени академика А. М. Гранова (Санкт-Петербург), Московского физико-технического института, Научно-технического университета «Сириус» (Сочи) и Уральского федерального университета с коллегами из Маастрихтского университета (Нидерланды).
