Российские нейробиологи выяснили, что стресс, пережитый мышами в первые недели жизни, сказывается не только на них самих, но и на их потомстве. Полученные данные помогут понять, как именно негативный опыт в ранний период жизни влияет на мозг млекопитающих. Результаты работы опубликованы в Genes, Brain and Behavior. Исследование выполнено при поддержке РНФ.
Мышь в тесте на распознавание нового объекта. Источник: Наталья Бондарь
«Результаты исследования подтверждают, что разлучение с матерью в первые две недели жизни неблагоприятно влияет на развитие мышей. У них выявляют ухудшение памяти и обучаемости, меняется материнское поведение, – говорит Наталья Бондарь, один из авторов работы, старший научный сотрудник лаборатории регуляции экспрессии генов Института цитологии и генетики СО РАН. – Наиболее интересный результат – это поведенческие изменения у второго поколения мышей, связанные с их полом. Пока неясно, какие механизмы ведут к формированию измененного типа поведения у потомства. Важно исследовать связанные с ранним стрессом изменения как на поведенческом, так и на молекулярном уровне, поскольку это позволит найти способы снизить его негативный эффект».
Разлучение с матерью – распространенная модель раннего стресса для экспериментальных животных. Известно, что мыши и крысы, которых в первые недели жизни надолго разлучали с матерью, демонстрируют более тревожное поведение и сниженные способности к обучению по сравнению с сородичами. Особенно чувствительны к раннему стрессу самки грызунов. Хотя поведенческие последствия такого негативного опыта изучены хорошо, еще недостаточно известно, с какими молекулярными и структурными изменениями в мозге они связаны.
Нейробиологи из Института цитологии и генетики СО РАН предположили, что ухудшение памяти и обучаемости из-за раннего стресса связано с нарушением развития гиппокампа. Этот отдел мозга участвует в формировании памяти, а также играет важную роль в ответе на стресс и в регуляции уровня тревожности. В одной из структур гиппокампа, зубчатой извилине, у животных даже во взрослом возрасте продолжается образование новых нейронов. Нарушения в работе или снижение пластичности гиппокампа, включая зубчатую извилину, выражаются во многих поведенческих и когнитивных патологиях.
Для проверки своей гипотезы ученые выбрали самок мышей, у которых последствия раннего стресса проявлялись наиболее выраженно. Работа включала в себя несколько последовательных экспериментов. На первом этапе исследователи вырастили три группы мышей. Мышат из первой группы в первые две недели жизни ежедневно разлучали с матерью на три часа, из второй группы – на пятнадцать минут. Третья группа была контрольной, животных в ней не подвергали никаким стрессам. Затем все три группы прошли тесты на обучаемость и память. Нескольких животных из каждой группы использовали для изучения тканей мозга, а именно образование нейронов в зубчатой извилине и плотности нейронов в других областях гиппокампа. Остальные мыши были использованы в третьем эксперименте. Каждая из них обзавелась потомством, и ученые отслеживали, как матери с разным опытом стресса обращаются со своими детенышами. Выросшие мыши из второго поколения также прошли поведенческие тесты: на тревожность и социальное поведение.
Как показали поведенческие тесты, способность к обучению у мышей из экспериментальных и контрольной групп не отличалась. Например, в водном тесте Морриса все мыши одинаково успешно научились находить спрятанную платформу и спасаться на ней. У животных из первой группы, которых в первые дни жизни надолго разлучали с матерью, оказалась хуже пространственная память. После суточного перерыва в обучении они успевали забыть, в какой части бассейна находится платформа. Кроме того, эти мыши проявляли менее выраженное исследовательское поведение при столкновении с новым объектом.
Изучив ткани мозга мышей разных групп, исследователи обнаружили, что у животных в первой группе в среднем на 12% меньше нейронов в одной из областей гиппокампа, чем у остальных животных. При этом по объему гиппокампа мыши трех групп не отличались. Разные степени стрессового воздействия не нарушили и процесс образования нейроновв зубчатой извилине: у мышей из первой группы нашли такое же количество молодых клеток в этой области, как и у остальных.
Заметную разницу между группами ученые нашли в уровне материнской заботы по отношению к их собственным детенышам. Частоту вылизываний и других контактов между матерью и мышатами отслеживали с помощью видеокамер. Мыши, пережившие в своем раннем детстве более сильное стрессовое воздействие, демонстрировали меньшую частоту вылизываний собственных детенышей. Продолжение эксперимента с выросшими мышатами показало, что поведение матери повлияло на них: потомство мышей из первой группы оказалось несколько более тревожным, чем контрольные животные. Так, они быстрее покидали центр поля в тесте с открытым пространством, стремясь спрятаться у стенок. Потомство мышей, которых в первые недели жизни разлучали с матерью ненадолго, не проявляло таких изменений. Но самым неожиданным оказалось воздействие раннего материнского опыта на социальное поведение второго поколения. Изменения наблюдались только у самцов, рожденных и выращенных мышами из первой группы: они демонстрировали улучшение социального поведения.
В исследовании участвовали также ученые из НИИ физиологии и фундаментальной медицины, Института физиологии имени И.П. Павлова РАН и Новосибирского государственного университета.
Текст: пресс-служба РНФ
Stress early in life leads to cognitive impairments, reduced numbers of CA3 neurons and altered maternal behavior in adult female mice
Vasiliy V. Reshetnikov, Anna V. Kovner, Arina A. Lepeshko, Konstantin S. Pavlov, Larisa N. GrinkevichNatalya P. BondarGenes, Brain and BehaviorFirst published: 28 November 2018https://doi.org/10.1111/gbb.1254
