Особенности поведения и активность ферментов крови потомства крыс, зачатых отцом в алкогольном опьянении

Аннотация

Достаточно часто зачатие ребёнка происходит после употребления небольших доз алкоголя. Тем не менее влияние данного фактора на потомство совершенно не изучено. Целью настоящего исследования было изучение уровня двигательной активности, тревожно-подобного и депрессивно-подобного поведения, чувствительности к анальгетическому действию этанола, а также активности ферментов дипептидилпептидазы IV (DPP‑IV), пролилэндопептидазы (PEP) и алкогольдегидрогеназы (ADG) в крови крыс, отцам которых непосредственно перед спариванием однократно через зонд в желудок вводили этанол в дозе 0,5 или 1,5 г/кг. В результате проведённых экспериментов было обнаружено, что у самцов, зачатых отцами, находящимися в состоянии алкогольного опьянения, имеются существенные отличия в поведении по сравнению с обычными животными. Так, двигательная активность у крыс, зачатых самцами в алкогольном опьянении, была в 2–2,5 раза менее интенсивной, у них снижалась выраженность тревожно-подобного и депрессивно-подобного поведения. У таких животных была увеличена активность DPP‑IV и ADG и снижена активность PEP в крови. У крыс, зачатых отцами, находящимися в состоянии алкогольного опьянения, уменьшался анальгетический эффект этанола, а также наблюдалось снижение реакции изменения активности ADG, DPP‑IV и PEP в ответ на введение этанола. Предполагается, что однократное употребление этанола самцами крыс непосредственно перед спариванием приводит у потомства к эпигенетическому изменению экспрессии генов, наследуемых по отцовской линии. В результате этого может изменяться активность ряда ферментов, что приводит к изменению баланса нейропептидов, участвующих в формировании поведения животных.

Сноски

* Адресат для корреспонденции.

Вклад авторов

С.К. Судаков – концепция и руководство работой; Н.Г. Богданова, Г.А. Назарова – проведение экспериментов; С.К. Судаков, Н.Н. Золотов – обсуждение результатов исследования и написание текста; Н.Г. Богданова – редактирование текста статьи.

Финансирование

Работа не получала дополнительного финансирования.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Соблюдение этических норм

Протоколы и процедуры этого исследования были рассмотрены и одобрены этической комиссией Научно-исследовательского института нормальной физиологии имени П.К. Анохина (номер разрешения 351 от 11 сентября 2023 года) и соответствуют Директиве 2010/63/ЕС.

Список литературы

1. Gilliam, D. M., Stilman, A., Dudek, B. C., and Riley, E. P. (1987) Fetal alcohol effects in long- and short-sleep mice: activity, passive avoidance, and in utero ethanol levels, Neurotoxicol. Teratol., 9, 349-357, https://doi.org/10.1016/0892-0362(87)90030-4.

2. Carneiro, L. M., Diógenes, J. P., Vasconcelos, S. M., Aragão, G. F., Noronha, E. C., Gomes, P. B., and Viana, G. S. (2005) Behavioral and neurochemical effects on rat offspring after prenatal exposure to ethanol, Neurotoxicol. Teratol., 27, 585-592, https://doi.org/10.1016/j.ntt.2005.06.006.

3. Kim, P., Choi, C. S., Park, J. H., Joo, S. H., Kim, S. Y., Ko, H. M., Kim, K. C., Jeon, S. J., Park, S. H., Han, S. H., Ryu, J. H., Cheong, J. H., Han, J. Y., Ko, K. N., and Shin, C. Y. (2014) Chronic exposure to ethanol of male mice before mating produces attention deficit hyperactivity disorder-like phenotype along with epigenetic dysregulation of dopamine transporter expression in mouse offspring, J. Neurosci. Res., 92, 658-670, https://doi.org/10.1002/jnr.23275.

4. Abel, E. L., and Lee, J. A. (1988) Paternal alcohol exposure affects offspring behavior but not body or organ weights in mice, Alcohol. Clin. Exp. Res., 12, 349-355, https://doi.org/10.1111/j.1530-0277.1988.tb00205.x.

5. Wozniak, D. F., Cicero, T. J., Kettinger, L., and Meyer, E. R. (1991) Paternal alcohol consumption in the rat impairs spatial learning performance in male offspring, Psychopharmacology, 105, 289-302, https://doi.org/10.1007/BF02244324.

6. Ledig, M., Misslin, R., Vogel, E., Holownia, A., Copin, J. C., and Tholey, G. (1998) Paternal alcohol exposure: developmental and behavioral effects on the offspring of rats, Neuropharmacology, 37, 57-66, https://doi.org/10.1016/S0028-3908(97)00185-8.

7. Rompala, G. R., Finegersh, A., Slater, M., and Homanics, G. E. (2017) Paternal preconception alcohol exposure imparts intergenerational alcohol-related behaviors to male offspring on a pure C57BL/6J background, Alcohol, 60, 169-177, https://doi.org/10.1016/j.alcohol.2016.11.001.

8. Finegersh, A., and Homanics, G. E. (2014) Paternal alcohol exposure reduces alcohol drinking and increases behavioral sensitivity to alcohol selectively in male offspring, PLoS One, 9, e99078, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0099078.

9. Bielawski, D. M., and Abel, E. L. (1997) Acute treatment of paternal alcohol exposure produces malformations in offspring, Alcohol, 4, 397-401, https://doi.org/10.1016/s0741-8329(97)87951-87957.

10. Meek, L. R., Myren, K., Sturm, J., and Burau, D. (2007) Acute paternal alcohol use affects offspring development and adult behavior, Physiol. Behav., 91, 154-160, https://doi.org/10.1016/j.physbeh.2007.02.004.

11. Sharma, A. N., Pise, A., Sharma, J. N., and Shukla, P. (2015) Dipeptidyl-peptidase IV (DPP-IV) inhibitor delays tolerance to anxiolytic effect of ethanol and withdrawal-induced anxiety in rats, Metab. Brain Dis., 30, 659-667, https://doi.org/10.1007/s11011-014-9603-7.

12. Frenssen, F., Croonenberghs, J., Van den Steene, H., and Maes, M. (2015) Prolyl endopeptidase and dipeptidyl peptidase IV are associated with externalizing and aggressive behaviors in normal and autistic adolescents, Life Sci., 136, 157-162, https://doi.org/10.1016/j.lfs.2015.07.003.

13. Maes, M., Goossens, F., Lin, A., De Meester, I., Van Gastel, A., and Scharpé, S. (1998) Effects of psychological stress on serum prolyl endopeptidase and dipeptidyl peptidase IV activity in humans: higher serum prolyl endopeptidase activity is related to stress-induced anxiety, Psychoneuroendocrinology, 23, 485-495, https://doi.org/10.1016/s0306-4530(98)00020-1.

14. Maes, M., Lin, A., Bonaccorso, S., Vandoolaeghe, E., Song, C., Goossens, F., De Meester, I., Degroote, J., Neels, H., Scharpé, S., and Janca, A. (1998) Lower serum activity of prolyl endopeptidase in fibromyalgia is related to severity of depressive symptoms and pressure hyperalgesia, Psychol. Med., 28, 957-965, https://doi.org/10.1017/s0033291798006801.

15. Maes, M., Lin, A., Bonaccorso, S., Vandoolaeghe, E., Song, C., Goossens, F., De Meester, I., Degroote, J., Neels, H., Scharpé, S., and Janca, A. (1999) Lower activity of serum peptidases in abstinent alcohol-dependent patients, Alcohol, 17, 1-6, https://doi.org/10.1016/s0741-8329(98)00022-6.

16. Crabb, D. W., Matsumoto, M., Chang, D., and You, M. (2004) Overview of the role of alcohol dehydrogenase and aldehyde dehydrogenase and their variants in the genesis of alcohol-related pathology, Proc. Nutr. Soc., 63, 49-63, https://doi.org/10.1079/pns2003327.

17. Mezey, E., Cherrick, G. R., and Holt, P. R. (1968) Serum alcohol dehydrogenase, an indicator of intrahepatic cholestasis, N. Engl. J. Med., 279, 241-248, https://doi.org/10.1056/NEJM196808012790504.

18. Jin, S., Cinar, R., Hu, X., Lin, Y., Luo, G., Lovinger, D. M., Zhang, Y., and Zhang, L. (2021) Spinal astrocyte aldehyde dehydrogenase-2 mediates ethanol metabolism and analgesia in mice, Br. J. Anaesth., 127, 296-309, https://doi.org/10.1016/j.bja.2021.02.035.

19. Szuba, M. P., Amsterdam, J. D., Fernando, A., and Winokur, A. (2005). Rapid antidepressant response after nocturnal TRH administration in patients with bipolar type I and bipolar type II major depression, J. Clin. Psychopharm., 25, 325-330, https://doi.org/10.1097/01.jcp.0000169037.17884.79.

20. Charli, J.-L., Rodríguez-Rodríguez, A., Hernández-Ortega, K., Cote-Vélez, A, Uribe, R. M., Jaimes-Hoy, L., and Joseph-Bravo, P. (2020) The thyrotropin-releasing hormone-degrading ectoenzyme, a therapeutic target? Front. Pharmacol., 11, 640, https://doi.org/10.3389/fphar.2020.00640.

21. Золотов Н. Н., Наркевич В. Б., Позднев В. Ф. (1992) О психотропных свойствах ингибиторов пролилэндопептидазы мозга, Докл. Акад. Наук СССР, 322, 624-625.

22. Guieu, R., Fenouillet, E., Devaux, C., Fajloun, Z., Carrega, L., Sabatier, J. M., Sauze, N., and Marguet, D. (2006) CD26 modulates nociception in mice via its dipeptidyl-peptidase IV activity, Behav. Brain Res., 166, 230-235, https://doi.org/10.1016/j.bbr.2005.08.003.

23. Fichna, J., do-Rego, J-C., Chung, N. N., Lemieux, C., Schiller, P. W., Poels, J., Broeck, J. V., Costentin, J., and Janecka, A. (2007) Synthesis and characterization of potent and selective µ-opioid receptor antagonists, [Dmt1, D-2-Nal4]endomorphin-1 (antanal-1) and [Dmt1, D-2-Nal4]endomorphin-2 (antanal-2), Pharmacol Rev., 59, 88-123.

24. Wagner, L., Kaestner, F., Wolf, R., Stiller, H., Heiser, U., Manhart, S., Hoffmann, T., Rahfeld, J. U., Demuth, H. U., Rothermundt, M., von Hörsten, S. (2016). Identifying neuropeptide Y (NPY) as the main stress-related substrate of dipeptidyl peptidase 4 (DPP4) in blood circulation, Neuropeptides, 57, 21-34, https://doi.org/10.1016/j.npep.2016.02.007.

25. Liang, F., Diao, L., Liu, J., Jiang, N., Zhang, J., Wang, H., Zhou, W., Huang, G., and Ma, D. (2014) Paternal ethanol exposure and behavioral abnormities in offspring: associated alterations in imprinted gene methylation, Neuropharmacology, 81, 126-133, https://doi.org/10.1016/j.neuropharm.2014.01.025.