3 курс / Фармакология / НАУЧНО_МЕТОДИЧЕСКОЕ_ОБОСНОВАНИЕ_БИОСКРИНИНГОВЫХ_ПЛАТФОРМ_ДЛЯ_ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

201

Stewart A. M., Grieco F., Tegelenbosch R. A., Kyzar E. J., Nguyen M., Kaluyeva A., Song C., Noldus L. P., Kalueff A. V. A novel 3D method of locomotor analysis in adult zebrafish: Implications for automated detection of CNS drug-evoked phenotypes // J

Neurosci Methods. ‒ 2015. ‒ T. 255. ‒ C. 66-74.

Stewart A. M., Nguyen M., Wong K., Poudel M. K., Kalueff A. V. Developing zebrafish models of autism spectrum disorder (ASD) // Prog Neuropsychopharmacol Biol

Psychiatry. ‒ 2014. ‒ T. 50. ‒ C. 27-36.

Stewart A., Cachat J., Wong K., Gaikwad S., Gilder T., DiLeo J., Chang K., Utterback E., Kalueff A. V. Homebase behavior of zebrafish in novelty-based paradigms // Behav

Processes. ‒ 2010. ‒ T. 85, № 2. ‒ C. 198-203.

Stewart A., Gaikwad S., Kyzar E., Green J., Roth A., Kalueff A. V. Modeling anxiety using adult zebrafish: a conceptual review // Neuropharmacology. ‒ 2012. ‒ T. 62, № 1. ‒

C. 135-143.

Stewart A., Riehl R., Wong K., Green J., Cosgrove J., Vollmer K., Kyzar E., Hart P.,

Allain A., Cachat J. Behavioral effects of MDMA (“Ecstasy”) on adult zebrafish // Behavioural pharmacology. ‒ 2011. ‒ T. 22, № 3. ‒ C. 275-280.

Stewart A., Wong K., Cachat J., Gaikwad S., Kyzar E., Wu N., Hart P., Piet V., Utterback E., Elegante M., Tien D., Kalueff A. V. Zebrafish models to study drug abuse-related phenotypes // Rev Neurosci. ‒ 2011. ‒ T. 22, № 1. ‒ C. 95-105.

Stewart A., Wu N., Cachat J., Hart P., Gaikwad S., Wong K., Utterback E., Gilder T., Kyzar E., Newman A., Carlos D., Chang K., Hook M., Rhymes C., Caffery M., Greenberg M., Zadina J., Kalueff A. V. Pharmacological modulation of anxiety-like phenotypes in adult zebrafish behavioral models // Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry. ‒ 2011. ‒ T. 35, № 6. ‒ C. 1421-1431.

Straub C. J., Carlezon W. A., Jr., Rudolph U. Diazepam and cocaine potentiate brain stimulation reward in C57BL/6J mice // Behav Brain Res. ‒ 2010. ‒ T. 206, № 1. ‒ C. 1720.

Strüber N., Strüber D., Roth G. Impact of early adversity on glucocorticoid regulation and later mental disorders // Neuroscience & Biobehavioral Reviews. ‒ 2014. ‒ T. 38. ‒ C. 1737.

Sundvik M., Chen Y. C., Panula P. Presenilin1 regulates histamine neuron development and behavior in zebrafish, danio rerio // J Neurosci. ‒ 2013. ‒ T. 33, № 4. ‒ C. 1589-1597.

Sundvik M., Panula P. Organization of the histaminergic system in adult zebrafish (Danio rerio) brain: neuron number, location, and cotransmitters // Journal of Comparative

Neurology. ‒ 2012. ‒ T. 520, № 17. ‒ C. 3827-3845.

https://t.me/medicina_free

202

Suryanto M. E., Audira G., Uapipatanakul B., Hussain A., Saputra F., Siregar P., Chen K. H.-C., Hsiao C.-D. Antidepressant Screening Demonstrated Non-Monotonic Responses to Amitriptyline, Amoxapine and Sertraline in Locomotor Activity Assay in Larval

Zebrafish // Cells. ‒ 2021. ‒ T. 10, № 4. ‒ C. 738.

Suvorova M. Z. I., Sutuyeva L., Ondasynova A. ZFET (тест на токсичность для эмбрионов полосатого данио) как модель для исследования эмбриотоксичности тяжелых металлов // Вестник КазНУ. Серия биологическая. ‒ 2016. ‒ T. 66, № 1. ‒

C. 68-76.

Swain H. A., Sigstad C., Scalzo F. M. Effects of dizocilpine (MK-801) on circling behavior, swimming activity, and place preference in zebrafish (Danio rerio) //

Neurotoxicol Teratol. ‒ 2004. ‒ T. 26, № 6. ‒ C. 725-729.

Swinney D. C., Anthony J. How were new medicines discovered? // Nat Rev Drug Discov.

‒ 2011. ‒ T. 10, № 7. ‒ C. 507-519.

Tannenbaum J., Bennett B. T. Russell and Burch's 3Rs then and now: the need for clarity in definition and purpose // J Am Assoc Lab Anim Sci. ‒ 2015. ‒ T. 54, № 2. ‒ C. 120132.

Tay T. L., Ronneberger O., Ryu S., Nitschke R., Driever W. Comprehensive catecholaminergic projectome analysis reveals single-neuron integration of zebrafish ascending and descending dopaminergic systems // Nature communications. ‒ 2011. ‒ T. 2, № 1. ‒ C. 1-12.

Terry A. V., Jr., Buccafusco J. J. The cholinergic hypothesis of age and Alzheimer's disease-related cognitive deficits: recent challenges and their implications for novel drug development // J Pharmacol Exp Ther. ‒ 2003. ‒ T. 306, № 3. ‒ C. 821-827.

Thomasius R., Zapletalova P., Petersen K., Buchert R., Andresen B., Wartberg L., Nebeling B., Schmoldt A. Mood, cognition and serotonin transporter availability in current and former ecstasy (MDMA) users: the longitudinal perspective // J

Psychopharmacol. ‒ 2006. ‒ T. 20, № 2. ‒ C. 211-225.

Thompson R. F., Spencer W. A. Habituation: a model phenomenon for the study of neuronal substrates of behavior // Psychological Review. ‒ 1966. ‒ T. 73, № 1. ‒ C. 16.

Thorn R. J., Dombroski A., Eller K., Dominguez-Gonzalez T. M., Clift D. E., Baek P., Seto R. J., Kahn E. S., Tucker S. K., Colwill R. M., Sello J. K., Creton R. Analysis of vertebrate vision in a 384-well imaging system // Scientific Reports. ‒ 2019. ‒ T. 9, № 1. ‒ C. 13989.

Tiso N., Moro E., Argenton F. Zebrafish pancreas development // Mol Cell Endocrinol. ‒ 2009. ‒ T. 312, № 1-2. ‒ C. 24-30.

Tran S., Chatterjee D., Gerlai R. An integrative analysis of ethanol tolerance and withdrawal in zebrafish (Danio rerio) // Behavioural brain research. ‒ 2015. ‒ T. 276. ‒ C.

161-170.

https://t.me/medicina_free

203

Tran S., Gerlai R. Individual differences in activity levels in zebrafish (Danio rerio) //

Behavioural brain research. ‒ 2013. ‒ T. 257. ‒ C. 224-229.

Tran S., Gerlai R. Time-course of behavioural changes induced by ethanol in zebrafish

(Danio rerio) // Behavioural brain research. ‒ 2013. ‒ T. 252. ‒ C. 204-213.

Truong L., Mandrell D., Mandrell R., Simonich M., Tanguay R. L. A rapid throughput approach identifies cognitive deficits in adult zebrafish from developmental exposure to polybrominated flame retardants // Neurotoxicology. ‒ 2014. ‒ T. 43. ‒ C. 134-142.

USE DETECTION OF TOXICITY TO REPRODUCTION FOR HUMAN PHARMACEUTICALS S5(R3) // Book DETECTION OF TOXICITY TO REPRODUCTION FOR HUMAN PHARMACEUTICALS S5(R3) / Editor, 2015.

van Eeden J., Cuppen E. Genetic variation in the zebrafish // Genome Res. ‒ 2006. – Т. 16(4). – C. 491–497.

Van Praag H., Kempermann G., Gage F. H. Neural consequences of enviromental enrichment // Nature Reviews Neuroscience. ‒ 2000. ‒ T. 1, № 3. ‒ C. 191-198.

Venzala E., Garcia-Garcia A. L., Elizalde N., Tordera R. M. Social vs. environmental stress models of depression from a behavioural and neurochemical approach // Eur Neuropsychopharmacol. ‒ 2013. ‒ T. 23, № 7. ‒ C. 697-708.

Vermetten E., Bremner J. D. Circuits and systems in stress. I. Preclinical studies // Depress

Anxiety. ‒ 2002. ‒ T. 15, № 3. ‒ C. 126-147.

Volgin A. D., Bashirzade A., Amstislavskaya T. G., Yakovlev O. A., Demin K. A., Ho Y. J., Wang D., Shevyrin V. A., Yan D., Tang Z., Wang J., Wang M., Alpyshov E. T., Serikuly N., Wappler-Guzzetta E. A., Lakstygal A. M., Kalueff A. V. DARK Classics in

Chemical Neuroscience: Arecoline // ACS Chem Neurosci. ‒ 2019. ‒ T. 10, № 5. ‒ C.

2176-2185.

Volgin A. D., Yakovlev O. A., Demin K. A., Alekseeva P. A., Kalueff A. V. Acute behavioral effects of deliriant hallucinogens atropine and scopolamine in adult zebrafish

// Behav Brain Res. ‒ 2019. ‒ T. 359. ‒ C. 274-280.

Volgin A. D., Yakovlev O. A., Demin K. A., de Abreu M. S., Alekseeva P. A., Friend A. J., Lakstygal A. M., Amstislavskaya T. G., Bao W., Song C. Zebrafish models for personalized psychiatry: insights from individual, strain and sex differences, and modeling gene x environment interactions // Journal of neuroscience research. ‒ 2019. ‒ T. 97, № 4. ‒ C. 402-413.

https://t.me/medicina_free

204

Volgin A., Yang L., Amstislavskaya T., Demin K., Wang D., Yan D., Wang J., Wang M., Alpyshov E., Hu G., Serikuly N., Shevyrin V., Wappler-Guzzetta E., de Abreu M., Kalueff

A. DARK Classics in Chemical Neuroscience: Kava // ACS Chem Neurosci. ‒ 2020. – T. 11, № 23. – С. 3893-3904.

von Krogh K., Sørensen C., Nilsson G. E., Øverli Ø. Forebrain cell proliferation, behavior, and physiology of zebrafish, Danio rerio, kept in enriched or barren environments //

Physiology & behavior. ‒ 2010. ‒ T. 101, № 1. ‒ C. 32-39.

von Trotha J. W., Vernier P., Bally Cuif L. Emotions and motivated behavior converge on an amygdala like structure in the zebrafish // European Journal of Neuroscience. ‒ 2014. ‒ T. 40, № 9. ‒ C. 3302-3315.

Vornanen M., Hassinen M. Zebrafish heart as a model for human cardiac electrophysiology // Channels (Austin). ‒ 2016. ‒ T. 10, № 2. ‒ C. 101-110.

Wahbeh H., Kishiyama S. S., Zajdel D., Oken B. S. Salivary cortisol awakening response in mild Alzheimer disease, caregivers, and noncaregivers // Alzheimer Disease &

Associated Disorders. ‒ 2008. ‒ T. 22, № 2. ‒ C. 181-183.

Walker E. L. Action decrement and its relation to learning // Psychological Review. ‒ 1958. ‒ T. 65, № 3. ‒ C. 129.

Wang D., Yang L., Wang J., Hu G., Liu Z., Yan D., Serikuly N., Alpyshov E. T., Demin K. A., Galstyan D. S., Strekalova T., de Abreu M. S., Amstislavskaya T. G., Kalueff A. V. Behavioral and physiological effects of acute and chronic kava exposure in adult zebrafish // Neurotoxicol Teratol. ‒ 2020. ‒ T. 79. ‒ C. 106881.

Wang D., Yang L., Wang J., Hu G., Liu Z., Yan D., Serikuly N., Alpyshov E., Demin K. A., Galstyan D. Behavioral and physiological effects of acute and chronic kava exposure in adult zebrafish // Neurotoxicology and Teratology. ‒ 2020. ‒ C. 106881.

Wang J., Cao H. Zebrafish and Medaka: Important Animal Models for Human

Neurodegenerative Diseases // Int J Mol Sci. ‒ 2021. ‒ T. 22, № 19. – С. 10766.

Wang J., Wang D., Hu G., Yang L., Yan D., Wang M., Serikuly N., Alpyshov E., Amstislavskaya T. G., Demin K. A., de Abreu M. S., Zabegalov K. N., Kalueff A. V. A new method for vibration-based neurophenotyping of zebrafish // J Neurosci Methods. ‒ 2020. ‒ T. 333. ‒ C. 108563.

https://t.me/medicina_free

205

Wang Y., Li S., Liu W., Wang F., Hu L.-F., Zhong Z.-m., Wang H., Liu C.-F. Vesicular monoamine transporter 2 (Vmat2) knockdown elicits anxiety-like behavior in zebrafish //

Biochemical and biophysical research communications. ‒ 2016. ‒ T. 470, № 4. ‒ C. 792797.

Ward A. J., Duff A. J., Horsfall J. S., Currie S. Scents and scents-ability: pollution disrupts chemical social recognition and shoaling in fish // Proc Biol Sci. ‒ 2008. ‒ T. 275, № 1630. ‒ C. 101-115.

Waring M. J., Arrowsmith J., Leach A. R., Leeson P. D., Mandrell S., Owen R. M., Pairaudeau G., Pennie W. D., Pickett S. D., Wang J., Wallace O., Weir A. An analysis of the attrition of drug candidates from four major pharmaceutical companies // Nat Rev Drug

Discov. ‒ 2015. ‒ T. 14, № 7. ‒ C. 475-486.

Webb K. J., Norton W. H., Trumbach D., Meijer A. H., Ninkovic J., Topp S., Heck D., Marr C., Wurst W., Theis F. J., Spaink H. P., Bally-Cuif L. Zebrafish reward mutants reveal novel transcripts mediating the behavioral effects of amphetamine // Genome Biol.

‒ 2009. ‒ T. 10, № 7. ‒ C. R81.

Wei P., Zhao F., Zhang X., Ru S. Long-term exposure of zebrafish to bisphenol S impairs stress function of hypothalamic-pituitary-interrenal axis and causes anxiety-like behavioral responses to novelty // Sci Total Environ. ‒ 2020. ‒ T. 716. ‒ C. 137092.

Whiteley A. R., Bhat A., Martins E. P., Mayden R. L., Arunachalam M., UUSI HEIKKILÄ S., Ahmed A., Shrestha J., Clark M., Stemple D. Population genomics of wild and laboratory zebrafish (Danio rerio) // Molecular ecology. ‒ 2011. ‒ T. 20, № 20. ‒ C.

4259-4276.

Willner P. Validity, reliability and utility of the chronic mild stress model of depression: a 10-year review and evaluation // Psychopharmacology. ‒ 1997. ‒ T. 134, № 4. ‒ C. 319329.

Winter M. J., Redfern W. S., Hayfield A. J., Owen S. F., Valentin J.-P., Hutchinson T. H. Validation of a larval zebrafish locomotor assay for assessing the seizure liability of earlystage development drugs // Journal of pharmacological and toxicological methods. ‒ 2008. ‒ T. 57, № 3. ‒ C. 176-187.

Wong K., Elegante M., Bartels B., Elkhayat S., Tien D., Roy S., Goodspeed J., Suciu C., Tan J., Grimes C., Chung A., Rosenberg M., Gaikwad S., Denmark A., Jackson A., Kadri F., Chung K. M., Stewart A., Gilder T., Beeson E., Zapolsky I., Wu N., Cachat J., Kalueff A. V. Analyzing habituation responses to novelty in zebrafish (Danio rerio) // Behav Brain

Res. ‒ 2010. ‒ T. 208, № 2. ‒ C. 450-457.

Wong K., Stewart A., Gilder T., Wu N., Frank K., Gaikwad S., Suciu C., Dileo J., Utterback E., Chang K., Grossman L., Cachat J., Kalueff A. V. Modeling seizure-related behavioral and endocrine phenotypes in adult zebrafish // Brain Res. ‒ 2010. ‒ T. 1348. ‒

C. 209-215.

https://t.me/medicina_free

206

Wong R. Y., Oxendine S. E., Godwin J. Behavioral and neurogenomic transcriptome changes in wild-derived zebrafish with fluoxetine treatment // BMC Genomics. ‒ 2013. ‒ T. 14. ‒ C. 348.

Xin N., Jiang Y., Liu S., Zhou Y., Cheng Y. Effects of prednisolone on behavior and hypothalamic-pituitary-interrenal axis activity in zebrafish // Environ Toxicol Pharmacol.

‒ 2020. ‒ T. 75. ‒ C. 103325.

Yang P., Gao Z., Zhang H., Fang Z., Wu C., Xu H., Huang Q. J. Changes in proinflammatory cytokines and white matter in chronically stressed rats // Neuropsychiatric Dis Treat. ‒ 2015. ‒ T. 11. ‒ C. 597-607.

Yokogawa T., Hannan M. C., Burgess H. A. The Dorsal Raphe Modulates Sensory

Responsiveness during Arousal in Zebrafish // The Journal of Neuroscience. ‒ 2012. ‒ T. 32, № 43. ‒ C. 15205-15215.

Zimmermann F. F., Gaspary K. V., Leite C. E., De Paula Cognato G., Bonan C. D. Embryological exposure to valproic acid induces social interaction deficits in zebrafish

(Danio rerio): A developmental behavior analysis // Neurotoxicology and Teratology. ‒ 2015. ‒ T. 52. ‒ C. 36-41.

Ziv L., Muto A., Schoonheim P. J., Meijsing S. H., Strasser D., Ingraham H. A., Schaaf M. J., Yamamoto K. R., Baier H. An affective disorder in zebrafish with mutation of the glucocorticoid receptor // Mol Psychiatry. ‒ 2013. ‒ T. 18, № 6. ‒ C. 681-691.

https://t.me/medicina_free

207

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

БИОЛОГИЯ ЗЕБРАДАНИО (ZEBRAFISH)

Икра Эмбрион (48 ч) Личинка (3 дня) Малек (2 недели) Взрослая рыба

			1 см
1 мм	1 мм	1 мм
Головной мозг взрослой зебраданио
				1 см
			Обонятельные луковицы
		Уздечка	Тектум
			Зрительные бугры
		Мозжечок	Задний мозг
			Продолговатый мозг

Спинной мозг

Природный ареал зебраданио (Южная и Юго-восточная Азия)

https://t.me/medicina_free

208

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ОСНОВНЫЕ ПОВЕДЕНЧЕСКИЕ ТЕСТЫ НА ЗЕБРАДАНИО

Методологические основы анализа поведения рыб зебраданио подробно описаны в авторских монографиях и руководствах (Kalueff and Cachat, 2011a,b; Kalueff and Stewart, 2012, Kalueff, 2017 и Kalueff, 2023a,b).

Тест открытого поля (ТОП).

Предложенный в 1932 г. для грызунов, тест открытого поля (ТОП, open field test) стал «золотым стандартом» доклинического исследования поведения, базирующимся на ориентировочно-исследовательских реакциях в незнакомой открытой площадке (Hall, 1934, Hall, 1936).

Концептуально, ТОП для рыб (фото)

похож на таковой у грызунов (Godwin et al., 2012), а также на ТНА. Чаще всего он используется для моделирования тревожного поведения и оценки реакции

на острый стресс, а также для тестирования ряда фармакологических препаратов (Калуев и др., 2022a; Галстян и др., 2022e).

При помещении животного в условия новизны, активируюутся две параллельные мотивации - оценка риска с желанием избежать неблагоприятных стимулов и ориентировочно-исследовательское поведение (Michael Stewart and V Kalueff, 2012). Преобладание одной из них соответствует либо тревожному фенотипу (в этом случае животное демонстрирует характерные тревожные паттерны - замирание,

эрратические движения, снижение двигательной активности), либо активному исследовательскому поведению (когда тревожные паттерны снижены или вовсе отсутствуют). Данные поведенческие факторы

https://t.me/medicina_free

209

чувствительны к различным фармакологическим манипуляциям, а также к условиям содержания и тестирования (Ahmad and Richardson, 2013).

Тестовая установка представляет собой открытую арену круглой или прямоугольной формы, различной высоты, которая делится воображаемой линией на две зоны - центр и периферию (например,

область шириной 5 см от края стенок). Центральная часть является потенциально опасной зоной для животного, поэтому нахождение в ней может рассматриваться как снижение уровня тревожности. Форма тестовой установки не влияет на результаты теста, видеосъемка обычно ведется сверху. После предварительной экспозиции препарату, животное индивидуально помещается в центр ТОП и его поведение записывается в течение 5-6 мин для дальнейшего анализа. После окончания тестирования рыбу аккуратно перемещают в другой аквариум для дальнейших манипуляций (Калуев и др., 2022; Abreu et al., 2017).

К основным параметрам, регистрируемым в ТОП, можно отнести общую пройденную дистанцию, латентный период, количество и продолжительность выходов в центральную зону и периферию,

количество и продолжительность эпизодов повышенной активности,

количество и продолжительность эпизодов замираний (фризинга). Также,

для оценки уровня тигмотаксиса (стремление животного находиться возле стенки) подсчитывают отношение времени, проведенном в центральной зоне, ко времени пребывания на периферии (Cachat et al., 2011).

Дополнительные параметры для оценки специфических поведенческих паттернов (например, количество круговых движений,

стереотипные движения и др.) могут служить для более полного понимания поведенческих фенотипов, демонстрируемых зебраданио.

Построение траекторий движения с помощью автоматизированной

https://t.me/medicina_free

210

системы видеотрекинга также позволяет оценивать предпочтение зебраданио к нахождению не только на периферии, но и относительно углов (в случае, если используется прямоугольный ТОП) (Калуев и др.,

2022).

1. Тест незнакомого аквариума (ТНА)

Одним из наиболее широко используемых методов оценки поведения зебраданио является тест незнакомого аквариума (ТНА, the novel tank test, фото). Основой данного теста является эффект новизны,

при котором животное сталкивается с незнакомым предметом или окружающей средой (Калуев и др.,

2022; Levin et al., 2015; Abreu et al., 2017, 2019; Kysil et al., 2017; Meshalkina et al., 2017). ТНА впервые был описан в 2007 году,

выявив у зебраданио геотаксис – врожденное защитное «ныряние» рыб в новых (потенциально

угрожающих) условиях среды, представляющее собой резкий уход животного в придонную область (Levin et al., 2007b). Мотивацией для данного поведения является стремление рыбы покинуть поверхность воды, где она в природе может стать легкой добычей для хищников

(птицы, хищные рыбы, личинки стрекоз и др.). Таким образом, ТНА вызывает классический конфликт между «защитным» поведением при нырянии, и исследовательским поведением, в результате которого рыбы заплывают наверх (Калуев и др., 2022; Levin et al., 2015; Song et al., 2016).

При этом стресс и фармакологические агенты, обладающие анксиогенными свойствами, способствуют нырянию (diving),

неподвижности (immobility/freezing) и беспорядочным эрратическим

https://t.me/medicina_free