Что мы можем узнать от агрессивных рыб данио-рерио

Агрессия — сложное поведение, зависящее от множества факторов: личного опыта, воспитания, социального контекста, личности и генетики. Флориан Райхманн и его команда из отделения фармакологии Мед Уни Граца исследуют, как на неё влияет генетика. С помощью генетически модифицированных рыб они хотят получить представление о происхождении поведения и, возможно, сделать выводы о поведении человека.

Данио-рерио как модель

Тестовой моделью рабочей группы Райхманна является рыбка данио-рерио. Длиной не более 5 сантиметров, эта маленькая и популярная аквариумная рыба из семейства карповых всё чаще используется в исследованиях как тестовый организм. Около 70% ДНК данио-рерио имеют ортологи (т.е. гены со схожей функцией) по сравнению с геномом человека; для генов, связанных с заболеваниями, эта цифра приближается к 82%.

Другие необычные особенности данио-рерио — быстрое развитие (её сердце бьётся уже через 24 часа после оплодотворения), высокая плодовитость (каждая пара производит несколько сотен потомков) и почти полная прозрачность на личиночной стадии, что открывает разнообразные возможности для микроскопии in vivo.

Райхманн и его команда изучили ген данио-рерио Irrtm4l1. Он ортологичен человеческому гену LRRTM4. Последний «кодирует белок, который играет критическую роль в развитии синапсов (соединений между нейронами) и их адекватном функционировании», — объясняет Райхманн. Полиморфизмы, т.е. изменения или ошибки в этом гене, связывали с проблемами агрессии у детей, расстройствами аутистического спектра и синдромом Туретта.

Чтобы подробнее исследовать эту взаимосвязь, учёные вывели рыбок данио-рерио, у которых ортологичный ген Irrtm4l1 был «выключен». Затем они тщательно проанализировали поведение рыб и молекулярные изменения в их мозге. Их исследование опубликовано в журнале Acta Physiologica.

Мирные рыбы

Взгляд в аквариум дал интересные результаты в отношении генетически модифицированных рыб. Исследовательская группа установила, что трансгенные рыбы в целом были менее агрессивными. Это позволяет предположить, что данный ген играет важную роль в развитии агрессии. Причиной сниженной агрессивности может быть повышенная пугливость, однако, вероятно, она проистекает из изменённого восприятия «врагов» и/или сниженного желания атаковать.

С помощью омиксных технологий и целенаправленных измерений нейротрансмиттеров в мозге было обнаружено большое количество изменений. Особый интерес представляют как более высокий оборот дофамина — нейротрансмиттера, который связывали с агрессией в более ранних исследованиях, — так и сниженные концентрации метилваниллата. Метилванилла́т — это производное ванилина, которое связывают с нейропротекторными и антиоксидантными эффектами.

LRRTM4 как мишень

С трансляционной точки зрения, исследования на рыбках данио-рерио показали, что LRRTM4 действительно может играть важную роль в поведении человека. «Например, может быть найден метод для лечения чрезмерной агрессии или тревожных расстройств в рамках нейропсихиатрических заболеваний», — объясняет Райхманн. Однако необходимы дальнейшие исследования по разработке подходящих активных веществ и подтверждению эффектов на других тестовых организмах.