Специалисты из Санкт-Петербургского государственного университета провели исследование взаимосвязей дофаминового транспортера с другими генами мозгового вещества и обнаружили новые компенсаторные процессы, которые могут послужить основой для разработки инновационных терапевтических подходов. Работа, выполненная при поддержке гранта РНФ (№ 25−25−264), была опубликована в научном журнале Biomolecules.
Дофамин – это не только так называемый «гормон счастья», входящий в систему вознаграждения. Эта значимая сигнальная молекула оказывает влияние на внимание, память, двигательную активность и функционирование различных органов. Дисбаланс в дофаминовой системе может стать причиной развития опасных заболеваний, в том числе болезни Паркинсона и других патологий.
Ученые Института трансляционной биомедицины Санкт-Петербургского государственного университета разработали и исследуют линию крыс DAT-KO, у которых инактивирован ген дофаминового транспортера. Данные животные характеризуются уменьшенными габаритами, увеличенной двигательной активностью, повторяющимися движениями и проблемами с усвоением знаний. Они представляют собой значимую модель для изучения неврологических и психиатрических расстройств, в частности, синдрома дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ).
Для специалистов наибольший интерес представляют дофаминовые нейроны, расположенные в черной субстанции – небольшом участке мозга, который регулирует движения. Повреждение или гибель этих клеток может спровоцировать болезнь Паркинсона и другие патологии. Специалисты из Санкт-Петербургского университета провели анализ функциональных связей данного транспортера с другими генами черной субстанции при различных патологических состояниях.
На начальном этапе исследования ученые изучили данные из общедоступных баз, сопоставив активность генов у здоровых людей, пациентов с болезнью Паркинсона и результаты экспериментов на лабораторных животных Института трансляционной биомедицины СПбГУ. В ходе анализа было установлено, что ген дофаминового транспортера функционирует в тесной взаимосвязи с генами, определяющими синтез, хранение и передачу сигналов дофамина. Далее исследователи приступили к изучению ранее созданной линии модельных крыс DAT-KO, дополнив исследование геном тирозин-гидроксилазы — важнейшего фермента, участвующего в производстве дофамина в организме.
«После выявления генов, совместно с которыми экспрессируется дофаминовый транспортер, был измерен уровень их активности у лабораторных животных. Результаты показали, что уровень мРНК этого гена у крыс с нокаутом DAT повышен. Это позволяет сделать вывод о том, что нейроны черной субстанции таким образом компенсируют отсутствие транспортера. При этом не было выявлено изменений во взаимосвязи уровней экспрессии исследованных генов. Вероятно, это также является следствием компенсаторной реакции на потерю ключевого гена», — отметила старший научный сотрудник лаборатории нейробиологии и молекулярной фармакологии СПбГУ Анастасия Ваганова.
Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что у крыс с нокаутом гена DAT наблюдается увеличение активности гена тирозин-гидроксилазы, что, вероятно, является реакцией организма, направленной на компенсацию отсутствия транспортера. Тем не менее, этого оказывается недостаточно для полного восстановления нормального уровня дофамина. При этом сохраняются связи между генами, что говорит о наличии невыявленных компенсаторных процессов.
Исследование данных рецепторов и поиск веществ, воздействующих на их функционирование, является одним из ключевых направлений научной деятельности Института трансляционной биомедицины СПбГУ, основанного в университете в 2015 году. Руководит институтом Рауль Гайнетдинов, известный во всем мире ученый, специализирующийся на фармакологии системы дофамина. Нейробиолог из СПбГУ получил международное признание за открытие и изучение новой нейротрансмиттерной системы, связанной со следовыми аминами. В настоящее время под его руководством научный коллектив Института трансляционной биомедицины СПбГУ разрабатывает новые лекарственные препараты для терапии заболеваний мозга, применяя новейшие достижения генетики и молекулярной биологии. В прошлом году он был удостоен звания «Ученый года» в рамках первой национальной премии в области перспективных технологий «Вызов».
По мнению нейробиологов, полученные сведения имеют значение для изучения адаптации нейронов чёрной субстанции к серьёзным повреждениям. Крысы с нокаутом DAT служат полезной моделью для исследования устойчивости нейронов при нейродегенеративных заболеваниях, что может привести к созданию новых терапевтических подходов. Более глубокое изучение особенностей этих крыс позволит специалистам СПбГУ лучше понять механизмы, обеспечивающие стабильную работу дофаминовых нейронов в ситуациях, когда отсутствует важный компонент сигнального пути этого гормона — дофаминовый транспортер.
Информация предоставлена пресс-службой СПбГУ