В раннем развитии зародышей участвуют соединения, накопленные яйцеклеткой еще в процессе гаметогенеза. Крайне важной задачей для биологов развития является как изучение состава такой «биохимической основы», так и факторов, которые могут на нее повлиять. Одним из таких веществ является известный трансмиттер, серотонин. То, что эта небольшая сигнальная молекула способна участвовать в процессе раннего развития зародышей беспозвоночных было показано еще в середине прошлого столетия, а рожденное в результате прорывных пионерных опытов Г.А. Бузникова направление стало основой для создания лаборатории Эмбриофизиологии на базе Института биологии развития.

Эти фундаментальные идеи и сейчас не теряют своей актуальности: за последние 10 лет в группе Эмбриофизиологии были получены данные о том, что в яйцеклетках и эмбрионах млекопитающих экспрессируются мРНК всех компонентов серотонинергической системы, а также показана активность многих кодируемых ими белков, что подтверждает гипотезу о необходимости серотонина для раннего развития.

Одним из важных результатов наших исследований стало то, что в яйцеклетках мыши была обнаружена активность транспортера серотонина Sert – белка, который отвечает за накопление трансмиттера в клетках (Nikishin et al., 2019). Причем, в яйцеклетках серотонин накапливается неодинаково: часть яйцеклеток захватывает его активно, а у другой части накопление отсутствует. Известно, что в процессе роста и созревания яйцеклеток внутри овариальных фолликулов происходит постоянная селекция, в результате которой многие из них деградируют (такой процесс называют фолликулярной атрезией), а до овуляции доходят только наиболее качественные яйцеклетки. Мы предположили, что активность Sert в ооцитах может быть необходима для нормального созревания ооцитов и дальнейшего раннего развития, так как известно, что серотонин способен участвовать в регуляции этих процессов у разных групп животных. В последней статье нашего коллектива, опубликованной в журнале IJMS, подробно изучается взаимосвязь между уровнем активности Sert в ооцитах с их качеством и степенью зрелости.

Высокая активность Sert в яйцеклетке может быть как признаком положительной, так и отрицательной селекции того фолликула, в котором она зреет. Мы проверили корреляцию уровня активности мембранного транспорта с тремя параметрами фолликулярного отбора: размером фолликула, уровнем пролиферации (использовали маркер Ki67) и апоптоза (маркер активная форма белка Casp3) в клетках гранулезы соответствующих фолликулов (Рис. 1). Анализ показал, что ооциты, которые активно накапливают серотонин, содержатся в более крупных фолликулах (коэффициент корреляции Спирмена r=0,71 при p<0,0001) и с большим количеством делящихся клеток гранулезы (коэффициент корреляции Спирмена r=0,64 при p<0,0001). При этом не обнаружилось корреляции с апоптотическими процессами в клетках гранулезы, которые являются основной причиной атрезии фолликулов (коэффициент корреляции Спирмена r=0,13 при p=0,24). Этот результат говорит о том, что активность Sert – свойство ооцитов из более зрелых фолликулов, а значит, более зрелых ооцитов.

Рис. 1. Корреляционный анализ интенсивности накопления серотонина в ооцитах с морфологическими и функциональными индикаторами качества овариальных фолликулов. (a, c, e) Криосрезы фрагментов овариальной ткани самок мышей в возрасте 14 дней, инкубированных в присутствии 1 мкМ серотонина в течение 2 часов. Соокрашивание антителами против серотонина и (a) маркера апоптоза – активной формы Casp3, (с) маркера пролиферации Ki67 и (e) межклеточного матрикса, окрашенного LCA-FITC, благодаря чему становятся видны границы фолликулов. Масштабный отрезок 100 мкм. (b, d, f) Корреляционные матрицы, отражающие взаимосвязь накопления серотонина в яйцеклетках (b) с уровнем апоптоза и (d) пролиферации в фолликулярных клетках, а также (f) с размером фолликула.

Известно, что в яйцеводе, куда попадает зрелый ооцит после овуляции, концентрация серотонина выше, чем в яичнике. Мы сравнили способность к накоплению серотонина у яйцеклеток разной степени зрелости. Оказалось, что активность транспортера серотонина растет от наименее зрелых GV-ооцитов, полученных из фолликулов, к постовуляторным MII-ооцитам, полученным из яйцеводов (Рис. 2, a, b). Этот же результат подтвердился и тем фактом, что в более зрелых яйцеклетках увеличилось количество белка активной формы транспортера Sert (Рис. 2, c, d). Полученные данные так же соответствуют недавно опубликованным: мы показали, что в клетках гранулезы активны системы захвата и деградации серотонина, которые вместе создают определенный «функциональный барьер» для ооцита в составе фолликула, препятствующий проникновению этого трансмиттера из кровотока в яйцеклетку до наступления овуляции (Alyoshina et al., 2022). Созревающим ооцитам серотонин может быть необходим для нормальной овуляции, оплодотворения и раннего развития.

В нервной ткани мембранный транспортер Sert отвечает за активность синаптических контактов между нейронами. Нарушения в этих процессах связывают с расстройствами настроения (аффективными расстройствами), одним из которых является депрессия. По данным ВОЗ на 2023 г. депрессия является одним из самых распространенных психических заболеваний в мире (5% населения), причем этому заболеванию примерно на 50% чаще подвержены женщины репродуктивного возраста. Статистика показывает, что депрессия выходит в топ основных причин нетрудоспособности во всем мире. Наиболее современными препаратами, используемыми при медикаментозном лечении расстройств настроения, являются селективные ингибиторы обратного захвата серотонина (СИОЗС), ингибирующие Sert. Известно, что всего 2% серотонина в организме содержится в нервной ткани, в то время как большая его часть синтезируется в кишечнике, а свободный серотонин, попадая в кровоток, сразу захватывается тромбоцитами (также при помощи Sert). Таким образом, СИОЗС, назначаемый для увеличения концентрации серотонина в синаптических щелях серотонинергических нейронов, вне ЦНС вызывает обратный эффект: попадающий в кровь серотонин не может быть захвачен тромбоцитами, в которых Sert заингибирован, и быстро метаболизируется в печени. В результате терапии СИОЗС в организме снижается содержание серотонина, что может повлиять в том числе и на его концентрацию в яйцеклетках.

Для того, чтобы это проверить, мы предложили модель, в которой мышам подкожно вводили СИОЗС (флуоксетин, 20 мг/кг) в течение недели. Молекула Sert ингибируется СИОЗС практически мгновенно, однако терапевтический эффект (улучшение состояния пациентов) наблюдается при долгосрочном приеме, когда в организме возникают нейроадаптивные изменения. В эксперименте использовались концентрации, в результате которых уровень флуоксетина в крови животных соответствовал таковому у человека, находящегося в долгосрочной терапии. В результате эксперимента в сыворотке крови мышей серотонин снижался на 96%, что также влияло на его содержание в яйцеклетках, причем разница в случае зрелых постовуляторных ооцитов оказывалась более существенной (Рис. 3). Поскольку по мере созревания яйцеклеток увеличивается активность транспортера серотонина, возникает опасение, что СИОЗС могут также повлиять на созревание и функцию яйцеклеток млекопитающих.

Рис. 3. Эффект семидневного приема флуоксетина (20 мг/кг) на содержание серотонина в ооцитах. (a-d) Иммуногистохимическое выявление серотонина (a, c) на криосрезах овариальной ткани и (b, d) в овулировавших MII-ооцитах. (a, b) Контрольная группа, получавшая физраствор, NaCl. (c, d) Опытная группа, получавшая флуоксетин, FLU. Масштабный отрезок 50 мкм. (e) Количественный анализ иммунореактивности против серотонина в GV- и MII-ооцитах, полученных от контрольных (Ctrl) и экспериментальных самок (FLU). Звездочками отмечены статистически значимые различия между группами NaCl и FLU с использованием критерия Манна-Уитни, * p < 0,01, ** p < 0,0001. (f) Анализ содержания серотонина в сыворотке крови методом ВЭЖХ в организмах контрольных (NaCl) и экспериментальных мышей (FLU). Звездочками отмечены статистически значимые различия между группами с использованием критерия Манна-Уитни, ** p < 0,005.

Таким образом, результаты, отраженные в этой публикации, демонстрируют, что созревающие ооциты млекопитающих являются потенциально уязвимыми для действия СИОЗС. Серотонин, накапливаемый в них посредством Sert, может быть необходим для нормального протекания овуляции, оплодотворения и дальнейшего раннего развития. Полученные результаты говорят о том, что прием СИОЗС может негативно отражаться на процессах фолликулогенеза и созревания ооцитов, из-за чего прием антидепрессантов у пациенток во время планирования беременности требует повышенного внимания врачей-репродуктологов.

1. Nikishin D. A., Alyoshina N.M., Semenova M.L., Shmukler Y.B. Analysis of expression and functional activity of aromatic L-amino acid decarboxylase (DDC) and serotonin transporter (SERT) as potential sources of serotonin in mouse ovary //International Journal of Molecular Sciences. – 2019. – V. 20. – №. 12. – P. 3070.
2. Alyoshina N. M., Tkachenko M.D., Malchenko L.A., Shmukler Y.B., Nikishin D.A. Uptake and metabolization of serotonin by granulosa cells form a functional barrier in the mouse ovary //International Journal of Molecular Sciences. – 2022. – V. 23. – №. 23. – P. 14828.

Новость подготовилa
© Алёшина Н.М.
21.08.2023