Эксперименты с маленькой аквариумной рыбкой позволяют проследить связь между диабетом и нарушениями мозга
Маленькая, до 4 сантиметров в длину, пресноводная рыбка зебраданио (Danio rerio), обитающая в ручьях и реках Юго-Восточной Азии, оказалась отличным модельным организмом для изучения воздействия сахарного диабета на функции центральной нервной системы. К такому выводу пришел международный коллектив ученых из России, Китая, США и Тайваня. Статья об этом опубликована в престижном международном журнале «Прогресс нейропсихофармакологии и биологической психиатрии».
«Рыбы принадлежат к группе позвоночных и обладают сложной нервной системой, в то время как беспозвоночные недостаточно сложны для соответствующих исследований, — объясняет Алан Калуев, соавтор статьи и ведущий научный сотрудник лаборатории «Нефтехимия» Уральского федерального университета (УрФУ, Екатеринбург). — Чем древнее вид, чем ближе он к основанию эволюционной «пирамиды», тем больше может рассказать нам о реликтовых, складывавшихся миллионы лет назад, причинах тех болезней, которые присущи и человеку. Если у разных видов, начиная с древнейших и включая человека, один и тот же механизм возникновения и протекания болезни, значит, именно этот «базис» патологии, заложенный природой, и нужно атаковать терапевтическими средствами».
Так ученые выявили связь между диабетом, воспалением мозга и развитием стрессовых состояний, депрессий, тревожности, нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера.
Следуюшим шагом может стать использование полученной модели для решения важной практической задачи — скрининга (тестирования и отбора) новых препаратов, причем как нейро-активных, так и анти-диабетических.
«Другая хорошая новость: эксперименты на зебраданио позволили установить, что действенным средством лечения диабета являются морепродукты, богатые полинасыщенными жирными кислотами, полезными для мозга», — отмечает Калуев.
Ученые отмечают, что зебраданио быстро и продуктивно размножаются: за пару недель две рыбки могут дать 700-800 особей потомства. Кроме того, рыбки отличаются высокой выносливостью и выживаемостью, а их развитие протекает стремительно: полноценная особь формируется всего за 90 дней. Небольшой размер зебраданио позволяет размещать до тысячи особей в специальных акватических установках размером с книжный шкаф, что дает большую экономию лабораторных помещений. Аквариумные рыбки «экономичны» также в плане содержания и питания, чего не скажешь о грызунах и тем более приматах. Удобство и в том, что, чтобы спровоцировать диабет, достаточно поместить зебраданио на две недели в сахарный раствор.
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. Поскольку и икринка, и 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.
«Так, у рыб, обитающих в растворе сахара, мы видим возникновение очагов нейронального воспаления, бляшек, фиксируем гибель нейронов, когнитивные нарушения, — комментирует Калуев. — Таким образом, опыты на зебраданио значительно проще, быстрее и экономичнее, чем эксперименты, к примеру, на грызунах. А получаемая информация — разнообразнее и богаче. Благодаря этому на зебраданио можно протестировать гораздо больше препаратов и скорее найти тот из них, который замедлит нарушения в работе мозга рыбки и ее нервной системе. А так как мы знаем, что гены у рыб и человека схожи примерно на 70 %, то, следовательно, с 70-процентной вероятностью можем ожидать аналогичных реакций и у человека. Для сравнения, человек и мышь идентичны на 80 %, а генетическое сходство человека с некоторыми видами приматов составляет 99 %».
Исследователь добавляет, что выбор рыб в качестве экспериментального материала был одним из его лучших исследовательских решений.
Показательно, что зебраданио применяют в научных целях не только на земле, эти рыбки побывали и на космической орбите.
УрФУ — участник Проекта 5-100, ключевым результатом которого должно стать появление в России к 2020-му году современных университетов-лидеров с эффективной структурой управления и международной академической репутацией, способных задавать тенденции развития мирового высшего образования.