Исследование роли транспортера обратного захвата дофамина DAT в молекулярных механизмах развития психиатрических заболеваний и ассоциированных с ними метаболических нарушений.

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 25-25-00264

НазваниеИсследование роли транспортера обратного захвата дофамина DAT в молекулярных механизмах развития психиатрических заболеваний и ассоциированных с ними метаболических нарушений.

Руководитель Ваганова Анастасия Николаевна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" , г Санкт-Петербург

Конкурс №102 - Конкурс 2025 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-104 - Физиология

Ключевые слова Дофамин, дофаминовый транспортёр, диабет, метаболические нарушения, СДВГ, шизофрения, гиперактивность, чёрная субстанция, префронтальная кора

Код ГРНТИ34.23.33

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Ожидаемые результаты
1. В ходе исследования будут изучены открытые транскриптомные данные, характеризующие профили экспрессии генов в образцах чёрной субстанции здорового человека, пациентов с болезнью Паркинсона, а также полученных от мышей, в том числе и при моделировании различных заболеваний. На основании проведённого исследования будут получены новые сведения о стабильности экспрессии DAT в черной субстанции человека и животных в норме и при патологических изменениях. В ходе исследования транскриптомных данных с помощью корреляционного анализа будут установлены гены, ко-экспрессирующиеся с геном DAT в чёрной субстанции. Будет проведена оценка стабильности выявленных функциональных связей при заболеваниях нервной системы, проведён сравнительный анализ ко-экспрессирующихся генов у человека и модельных животных. С помощью ОТ-ПЦР в реальном времени будет изучено влияние утраты гена DAT (на материале DAT-KO крыс) на экспрессию генов, ко-экспрессирующихся с ним в чёрной субстанции крыс. Значимость данных, полученных в ходе описанных исследований, заключается в том, что они позволят расширить представления о нарушениях, происходящих в чёрной субстанции при дисфункции гена DAT и патогенезе сопутствующих заболеваний центральной нервной системы. 2. При осуществлении проекта будет проведено исследование открытых транскриптомных данных, характеризующих профили экспрессии генов, участвующих в метаболизме дофамина и осуществлении дофаминергической нейротрансмиссии в префронтальной коре здорового человека, пациентов с различными заболеваниями нервной системы, лабораторных животных, в том числе и при моделировании различных заболеваний. С помощью ОТ-ПЦР в реальном времени будет установлено влияние утраты гена DAT (на материале DAT-KO крыс) на экспрессию генов, задействованных в дофаминергической нейротрансмиссии в префронтальной коре, в первую очередь, генов, изменение активности которых характерно для пациентов с различными нейропсихиатрическими заболеваниями. Данные результаты значимы как новые сведения о молекулярных механизмах психиатрических заболеваний, а также возможности моделирования подобранных нарушений с использованием крыс, нокаутных по гену DAT. 3. В соответствии с поставленными задачами, будут получены новые данные об изменении показателей крови, отражающих склонность к диабету, развитии толерантности к инсулину и толерантности к глюкозе при отсутствии дофаминового транспортера (на материале DAT-KO крыс). Также будет проведена оценка изменений, происходящих на уровне экспрессии генов в поджелудочной железе при нарушениях работы сигнальных путей дофамина, связанных с утратой гена DAT. Значимость данных результатов заключается в том, что впервые будет проведена комплексная оценка нарушений эндокринной функции поджелудочной железы и метаболизма глюкозы, связанных с нарушением функции дофаминового транспортёра. В настоящее время роль данного транспортера вне центральной нервной системы изучена фрагментарно.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В ходе реализации проекта были проанализированы открытые транскриптомные данные из репозитория Gene Expression Omnibus (GEO). На их основе была оценена экспрессия гена, кодирующего дофаминовый транспортер (DAT), а также профиль его коэкспрессии с другими генами в чёрной субстанции (substantia nigra). Анализ показал, что ген, продуктом которого является дофаминовый транспортер DAT, экспрессируется в этой структуре совместно с генами, продукты которых участвуют в дофаминергической нейротрансмиссии, — такими как TH, DDC, VMAT2 и DRD2. Вместе с тем корреляции экспрессии DAT с генами, задействованными в других биологических процессах, оказались слабо выраженными и не воспроизводились в повторных исследованиях. Благодаря проведённому анализу открытых транскриптомных данных также удалось показать, что при повреждении дофаминовых нейронов в животных моделях в результате перенесённой герпесвирусной инфекции или нейровоспаления, а также у пациентов при развитии болезни Паркинсона выявленные корреляции между экспрессией гена, кодирующего DAT, и другими генами, задействованными в дофаминовом сигналинге, ослабевают. Чтобы оценить, как отсутствие функционального гена DAT влияет на эти взаимосвязи, мы исследовали стабильность коэкспрессии генов TH, DDC, VMAT2 и DRD2 у крыс линии DAT-KO (с нокаутом DAT) и их однопометников дикого типа с помощью ОТ-ПЦР в реальном времени. В отличие от эффектов, наблюдаемых при инфекции, нейровоспалении или болезни Паркинсона, делеция гена DAT не нарушала взаимосвязи между экспрессией изученных генов. Более того, у DAT-KO крыс было зафиксировано статистически значимое (P < 0,05) повышение экспрессии гена тирозингидроксилазы TH — ключевого фермента синтеза дофамина. Это может рассматриваться как компенсаторный механизм, помогающий нейронам частично восполнить дефицит дофамина в синапсах, вызванный отсутствием его обратного захвата. При этом изменения уровня экспрессии транскрипционных факторов, регулирующих функции дофаминовых нейронов (En1, FOXA1/2, LMX1A/B, PITX3), в чёрной субстанции DAT-KO крыс обнаружено не было. Анализ экспрессии генов дофаминового сигналинга в префронтальной коре, включая гены дофаминовых рецепторов DRD1, DRD2 и DRD4, а также ген катехол-О-метилтрансферазы COMT, задействованной в метаболизме дофамина, с помощью ОТ-ПЦР также не выявил значимых изменений у нокаутных животных. При сравнении уровня глюкозы в крови крыс дикого типа и DAT-KO крыс было установлено статистически значимое снижение её концентрации у нокаутных животных: 4,94 ммоль/л против 4,34 ммоль/л (P < 0,05). Оба значения остаются в пределах нормы. Другие биохимические показатели — гликированный гемоглобин (11,5% у дикого типа и 10,8% у DAT-KO, p > 0,05) и гомоцистеин (4,96 ммоль/л и 5,6 ммоль/л соответственно, p > 0,05) не продемонстрировали значимых различий между группами. В связи с выявленными различиями уровня глюкозы был проведён дополнительный анализ открытых транскриптомных данных из GEO, направленный на изучение экспрессии DAT в эндокринных клетках поджелудочной железы, α- и β-клетках островков Лангерганса. Результаты подтвердили наличие мРНК DAT в обеих клеточных популяциях, что может указывать на участие данного гена в функционировании секреторных клеток островков Лангерганса.

Публикации

1. Ваганова Анастасия Николаевна, Фесенко Зоя Сергеевна, Вольнова Анна Борисовна, Рауль Радикович Гайнетдинов Stable Dopamine-Signaling mRNA Co-Expression in the Substantia Nigra Is Deregulated in Pathological Conditions, but Not in Dopamine Transporter Knockout Rats Biomolecules, 15(8):1117. (год публикации - 2025)
10.3390/biom15081117

2. Шемякова Таисия Сергеевна, Сафарова Диана Николаевна, Ваганова Анастасия Николаевна Dopamine Transporter SLC6A3 Expression in Langerhans Islets Cells Cell and Tissue Biology, V.19, Supplementary 1, pp. S138–S144. (год публикации - 2025)
10.1134/S1990519X25600073

3. Фесенко З.С., Ваганова А.Н, Вольнова А.Б ИЗМЕНЕНИЯ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ ДОФАМИНОВОЙ СИСТЕМЫ В ЧЕРНОЙ СУБСТАНЦИИ КРЫС-ГЕТЕРОЗИГОТ ПО НОКАУТУ ГЕНА ДОФАМИНОВОГО ТРАНСПОРТЁРА DAT Сборник тезисов докладов Пятой международной конференции Volga Neuroscience Meeting 2025, стр. 13-15 (год публикации - 2025)

4. Ваганова А.Н., Фесенко З.С., Вольнова А.Б., Гайнетдинов Р.Р. DAT mRNA IS CO-EXPRESSED WITH OTHER GENES INVOLVED IN THE DOPAMINE SIGNALLING IN THE SUBSTANTIA NIGRA NEUROSCIENCE WEEK-2025 International Conference May 16-19, 2025 Yerevan, Armenia, FINAL PROGRAM AND ABSTRACTS, p. 36. (год публикации - 2025)