Лаборатория СРАВНИТЕЛЬНОЙ ФИЗИОЛОГИИ РАЗВИТИЯ

Основная тематика:
нейрогуморальные механизмы регуляции развития и активации адаптивных ресурсов организма

Адаптационные изменения на самых разных уровнях жизнедеятельности любого организма происходят непрерывно в течение всего жизненного цикла (онтогенеза). Именно они определяют устойчивость существования в меняющейся внешней среде, обеспечивают выживание всей популяции (адаптационная пластичность). Критическим периодом для формирования адаптационная пластичности организма, реализующейся в течение последующей жизни, является раннее развитие. Вещества, известные как нейромедиаторы во взрослой нервной системе (в частности моноамины), выступают как базовые факторы, оказывающие отставленное долговременное влияние на формирование нервной и иммунной систем, реализацию соответствующих программ развития и поведения. В настоящее время появились экспериментальные доказательства неканонического действия моноаминов - не через активацию мембранных рецепторов, а через посттрансляционную модификацию внутриклеточных белков. В таком случае принципиальное значение играет уровень моноаминов в окружающей клетки\органы\формирующийся зародыш среде, а также кинетика транспорта молекул через клеточную мембрану внутрь и из клетки. При этом самим непосредственным актом рецепции моноаминов является связывание их с другими белками, изменение продолжительности жизни модифицированных белков в клетках, варьирование конститутивной активности белков. Существенно, что уровень моноаминов в организме зависит от множества внешних и внутренних факторов и изменяется в зависимости от сезона, сытости-голодности, воспалительных процессов, уровня стресса и многого другого.

Совокупность и взаимосвязь описанных условий и механизмов создает молекулярно-биохимическую основу для формирования адаптивной пластичности в процессе развития (Рис. 1). Исследование деталей этого механизма у животных разных филогенетических групп позволит выявить консервативные пути и общие закономерности этого процесса, откроет новые подходы в понимании особенностей этиологии и течения ряда широко распространённых заболеваний, предсказать новые направления в стратегиях их лечения и профилактики, начиная с самых ранних дней жизни.

Рис. 1. Схематическое изображение адаптационной пластичности на примере жизненного цикла моллюска. Сплошная красная стрелка представляет прямое действие материнского серотонина на развивающиеся ооциты и зиготы. Пунктирная красная стрелка представляет химические сигналы, вызывающие высвобождение серотонина из апикальных сенсорных нейронов зародыша. 5-HTRec - специфические рецепторы серотонина в тканях зародыша. (из статьи Voronezhskaya, Front Ecol Evol, 2020. Рисунок Ольги Харченко)

Цели:

Целью наших исследований является раскрытие моноамин-опосредованных нейрогуморальных механизмов, через которые осуществляется становление и активация адаптивной пластичности организма на ранних стадиях личиночного и эмбрионального развития. Особое внимание мы уделяем именно неканоническому пути действия моноаминов, в частности, серотонина.

Задачи:

Роль внутриклеточных моноаминов для функциональной активности жгутика у древнейших многоклеточных - губок.

Исследование раннего нейрогенеза и онтогенеза ресничных структур у моллюсков и аннелид.

Поиск клеточных мишеней, опосредующих уровень материнского серотонина и изменения в дифференцировке, подвижности и клеточной адгезии бластомеров у зародыша в процессе гаструляции.

Поиск мишеней для моноаминилирования в организме позвоночных.

Разработка метода визуализации серотонилированных белков.

Первые серотонинергические нейроны зародыша катушки. Фото Е.Е. Воронежской.	Серотонин-содержащие нейроны апикального органа моллюска хитона. Фото Л.П. Незлина.	Нервные элементы, содержащие пептид FMRFамид у аннедиды динофилюса. Фото Е.Г. Фофановой.

Модели и Методы:

Для раскрытия механизмов долговременного отложенного действия моноаминов мы используем модельных беспозвоночных животных, таких как аннелиды, моллюски, иглокожие, а также стандартных лабораторных млекопитающих: мышей и крыс.

В своей работе мы используем методы экспериментальной эмбриологии, комплекс поведенческих, сравнительно-морфологических и сравнительно-функциональных подходов, а также сочетание современных молекулярно-биологических, биохимических и цитофизиологических методов анализа.