Иммунизация самцов мышей BALB/c и C57BL/6 изменяет состав их мочи и реакцию самок на ее запах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Запах играет важную роль в коммуникации животных и выборе партнера для спаривания. После заражения или активации иммунной системы самцов мышей запах их мочи становится менее привлекательным для половозрелых самок. Развитие иммунного ответа на ранних стадиях связано с продукцией различных цитокинов, как провоспалительных, так и противовоспалительных. Чтобы исследовать химическую основу наблюдаемых различий и проанализировать эффекты взаимодействия самок с запахом антигенстимулированных самцов, мы иммунизировали самцов инбредных линий мышей BALB/c (Th1) и C57BL/6 (Th2) гемоцианином (KLH). Для самок обеих исследованных линий привлекательность запаха мочи самцов, собранной через 3 дня после иммунизации, оказалась ниже по сравнению с запахом контрольных самцов. При этом самки линии BALB/c меньше обнюхивали мочу иммунизированных самцов, а самки C57BL/6 демонстрировали меньшую продолжительность груминга в тестах с мочой иммунизированных самцов. Измененная реакция самок на запах мочи самцов, собранной на 3-й день после введения KLH, совпала с антиген-индуцированной модуляцией относительных уровней летучих органических соединений (ЛОС), которые были обнаружены в образцах мочи методами газовой хроматографии и масс-спектроскопии. (ГХ-МС). У самцов обеих линий после введения KLH наблюдалось увеличение содержания нонаналя, бензотиазола, а также 2-втор-бутил-4,5-дигидротиазола, и [1,4,5]-оксадитиоэпана. При этом не было обнаружено соединений, содержание которых разнонаправленно изменяется в моче самцов после иммунизации в зависимости от линии животного.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. С. Хоцкина

Федеральный исследовательский центр Институт катализа им. Г. К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: dotcenko@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск

Ю. В. Патрушев

Федеральный исследовательский центр Институт катализа им. Г. К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук

Email: dotcenko@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск

Д. И. Юсупова

Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук

Email: dotcenko@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск

Л. А. Герлинская

Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук

Email: dotcenko@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск

Д. В. Петровский

Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук

Email: dotcenko@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск

М. П. Мошкин

Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук

Email: dotcenko@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск

Е. Л. Завьялов

Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук

Email: dotcenko@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск

Список литературы

  1. Penn D, Potts WK (1998) Chemical signals and parasite-mediated sexual selection. Trends Ecol Evol 13: 391–396. https://doi.org/10.1016/S0169-5347(98)01473-6
  2. Penn DJ (2002) The scent of genetic compatibility: sexual selection and the major histocompatibility complex. Ethology 108: 1–21. https://doi.org/10.1046/j.1439-0310.2002.00768.x
  3. Koyama S (2016) Primer Effects by Murine Pheromone Signaling: Pheromonal Influences on Reproductive Conditions. Springer.
  4. Dougherty LR (2020) Designing mate choice experiments. Biol Rev 95: 759–781. https://doi.org/10.1111/brv.12586
  5. Thom MD, Stockley P, Jury F, Ollier WE, Beynon RJ, Hurst JL (2008) The direct assessment of genetic heterozygosity through scent in the mouse. Cur Biol 18: 619–623. https://doi.org/10.1016/j.cub.2008.03.056
  6. Zala SM, Bilak A, Perkins M, Potts WK, Penn DJ (2015) Female house mice initially shun infected males, but do not avoid mating with them. Behav Ecol Sociobiol 69: 715–722. https://doi.org/10.1007/s00265-015-1884-2
  7. Schaefer ML, Wongravee K, Holmboe ME, Heinrich NM, Dixon SJ, Zeskind JE, Kulaga HM, Brereton RG, Reed RR, Trevejo JM (2010) Mouse urinary biomarkers provide signatures of maturation, diet, stress level, and diurnal rhythm. Chemical Senses 35: 459–471. https://doi.org/10.1093/chemse/bjq032
  8. Arakawa H, Arakawa K, Deak T (2010) Sickness-related odor communication signals as determinants of social behavior in rat: A role for inflammatory processes. Horm Behav 57: 330–341. https://doi.org/10.1016/j.yhbeh.2010.01.002
  9. Roberts SA, Prescott MC, Davidson AJ, McLean L, Beynon RJ, Hurst JL (2018) Individual odour signatures that mice learn are shaped by involatile major urinary proteins (MUPs). BMC biology 16: 1–19. https://doi.org/10.1186/s12915-018-0512-9
  10. Khotskina AS, Zavjalov EL, Shnayder EP, Gerlinskaya LA, Maslennikova SO, Petrovskii DV, Baldin MN, Makas AL, Gruznov VM, Troshkov ML, Moshkin MP (2023) CD-1 mice females recognize male reproductive success via volatile organic compounds in urine. Vavilov J Genetic Breed 27: 480–487. https://doi.org/10.18699/VJGB-23-58
  11. Beltran-Bech S, Richard FJ (2014) Impact of infection on mate choice. Animal Behaviour 90: 159–170. https://doi.org/10.1016/j.anbehav.2014.01.026
  12. Kavaliers M, Colwell DD (1995) Discrimination by female mice between the odours of parasitized and non-parasitized males. Proc Royal Soc London. Ser B: Biol Sci 261: 31–35. https://doi.org/10.1098/rspb.1995.0113
  13. Новиков ЕА, Петровский ДВ, Кондратюк ЕЮ, Литвинова ЕА, Мошкин МП (2004) Поведение самцов джунгарского хомячка, phodopus sungorus (rodentia, muridae), при прямом или ольфакторном контактах с антигенстимулированными особями. Зоол журн 83: 486–492. [Novikov EA, Petrovskij DV, Kondratyuk EYu, Litvinova EA, Moshkin MP (2004) Povedenie samcov dzhungarskogo homyachka, phodopus sungorus (rodentia, muridae), pri pryamom ili ol'faktornom kontaktah s antigenstimulirovannymi osobyami. Zool Zhurn 83: 486–492. (In Russ)].
  14. Gerlinskaya LA, Shnayder EP, Dotsenko AS, Maslennikova SO, Zavjalov EL, Moshkin MP (2012) Antigen-induced changes in odor attractiveness and reproductive output in male mice. Brain Behav Immun 26: 451–458. https://doi.org/10.1016/j.bbi.2011.11.010
  15. Akulov AE, Petrovskii DV, Moshkin MP (2009) Antigen stimulation modifies social behavior and chemosignals in male laboratory mice. Zhurn Vysshei Nervn Deiat Im IP Pavlova 59: 335–343.
  16. Arakawa H, Arakawa K, Deak T (2009) Acute illness induces the release of aversive odor cues from adult, but not prepubertal, male rats and suppresses social investigation by conspecifics. Behav Neurosci 123: 964–978. https://doi.org/10.1037/a0017114
  17. Conger JD, Lewis GK, Goodman JW (1981) Idiotype profile of an immune response. I. Contrasts in idiotypic dominance between primary and secondary responses and between IgM and IgG plaque-forming cells. J Exp Med 153: 1173–1186. https://doi.org/10.1084/jem.153.5.1173
  18. Romanyukha, AA, Rudnev, SG, Sidorov IA (2006) Energy cost of infection burden: An approach to understanding the dynamics of host–pathogen interactions. J Theor Biol 241: 1–13. https://doi.org/10.1016/j.jtbi.2005.11.004
  19. Zawislak C, Beaulieua A, Loeba G, Karoa J, Cannera D, Bezmanc N, Lanierc L, Rudenskya A, Suna J (2013) Stage-specific regulation of natural killer cell homeostasis and response against viral infection by microRNA-155. Proc Nat Acad Sci 110: 6967–6972. https://doi.org/10.1073/pnas.1304410110
  20. Novotny MV, Soini HA, Koyama S, Wiesler D, Bruce KE, Penn DJ (2007) Chemical identification of MHC-influenced volatile compounds in mouse urine. I: Quantitative proportions of major chemosignals. J Chem Ecol 33: 417–434. https://doi.org/10.1007/s10886-006-9230-9
  21. Luzynski KC, Nicolakis D, Marconi MA, Zala SM, Kwak J, Penn DJ (2021) Pheromones that correlate with reproductive success in competitive conditions. Sci Rep 11: 1–16. https://doi.org/10.1038/s41598-021-01507-9
  22. Penn DJ, Zala SM, Luzynski KC (2022) Regulation of sexually dimorphic expression of major urinary proteins. Front Physiol 13: 1–23. https://doi.org/10.3389/fphys.2022.822073
  23. Miekisch W, Schubert J, Noeldge-Schomburg G (2004) Diagnostic potential of breath analysis — focus on volatile organic compounds. Clin Chim Acta 347: 25–39. https://doi.org/10.1016/j.cccn.2004.04.023
  24. Boots AW, Berkel JJ, Dallinga JW, Smolinska A, Wouters EF, Schooten FJ (2012) The versatile use of exhaled volatile organic compounds in human health and disease. J Breath Res 6: 1–22. https://doi.org/10.1088/1752-7155/6/2/027108
  25. Mejri N, Franscini N, Rutti B, Brossard M (2001) Th2 polarization of the immune response of BALB/c mice to Ixodes ricinus instars, importance of several antigens in activation of specific Th2 subpopulations. Parasite Immunol 23: 61–69. https://doi.org/10.1046/j.1365-3024.2001.00356.x
  26. Darville T, Andrews Jr CW, Sikes JD, Fraley PL, Braswell L, Rank RG (2001) Mouse strain-dependent chemokine regulation of the genital tract T helper cell type 1 immune response. Infection Immun 69: 7419–7424. https://doi.org/10.1128/iai.69.12.7419-7424.2001
  27. Harris JR, Markl J (1999) Keyhole limpet hemocyanin (KLH): a biomedical review. Micron 30(6):597–623. https://doi.org/10.1016/S0968-4328(99)00036-0
  28. Cora MC, Kooistra L, Travlos G (2015) Vaginal cytology of the laboratory rat and mouse: review and criteria for the staging of the estrous cycle using stained vaginal smears. Toxicol Pathol 43: 776–793. https://doi.org/10.1177/0192623315570339
  29. Gromski PS, Muhamadali H, Ellis DI, Xu Y, Correa E, Turner ML, Goodacre R (2015) A tutorial review: Metabolomics and partial least squares-discriminant analysis–a marriage of convenience or a shotgun wedding. Analytic Chim Acta 879: 10–23. http://dx.doi.org/10.1016/j.aca.2015.02.012
  30. Brereton RG, Lloyd GR (2014) Partial least squares discriminant analysis: taking the magic away. J Chemometric 28: 213–225. https://doi.org/10.1002/cem.2609
  31. Jemiolo B, Harvey S, Novotny M (1986) Promotion of the Whitten effect in female mice by synthetic analogs of male urinary constituents. Proc Nat Acad Sci 83: 4576–4579. https://doi.org/10.1073/pnas.83.12.4576
  32. Novotny MV, Ma W, Wiesler D, Zidek L (1999) Positive identification of the puberty-accelerating pheromone of the house mouse: the volatile ligands associating with the major urinary protein. Proceedings of the Royal Society of London. Series B: Biol Sci 266: 2017–2022. https://doi.org/10.1098/rspb.1999.0880
  33. Liu YJ, Guo HF, Zhang JX, Zhang YH (2017) Quantitative inheritance of volatile pheromones and darcin and their interaction in olfactory preferences of female mice. Sci Rep 7: 1–9. https://doi.org/10.1038/s41598-017-02259-1
  34. Brechbühl J, Moine F, Klaey M, Nenniger-Tosato M, Hurni N, Sporkert F, Giroud C, Broillet MC (2013) Mouse alarm pheromone shares structural similarity with predator scents. Proc Nat Acad Sci 110: 4762–4767. https://doi.org/10.1073/pnas.1214249110
  35. Bigdai EV, Samoilov VO, Sinegubov AA (2021) The Mechanisms of Chemoreception and Thermoreception in the Grueneberg Ganglion. Biophysics 66: 91–97. https://doi.org/10.1134/S0006350921010139
  36. Magalhães-Junior JT, Mesquita PRR, Oliveira WFDS, Oliveira FS, Franke CR, Rodrigues FDM, Andrade JB, Barrouin-Melo SM (2014) Identification of biomarkers in the hair of dogs: new diagnostic possibilities in the study and control of visceral leishmaniasis. Analyt Bioanalyt Chem 406: 6691–6700. https://doi.org/10.1007/s00216-014-8103-2
  37. Chai HC, Chua KH (2021) The potential use of volatile biomarkers for malaria diagnosis. Diagnostics 11: 1–11. https://doi.org/10.3390/diagnostics11122244
  38. Berna AZ, Odom John AR (2022) Breath metabolites to diagnose infection. Clinical Chemistry 68: 43–51. https://doi.org/10.1093/clinchem/hvab218
  39. Holland ML, Rhodes GR, Wiesler D, Novotny M (1984) Chromatographic profiling of urinary volatile and organic acid metabolites of normal and diabetic C57BL/Ks mice. J Chromatograph B: Biomed Sci Appl 306: 23–37. https://doi.org/10.1016/S0378-4347(00)80866-X
  40. Achiraman S, Archunan G (2006) 1-Iodo-2methylundecane, a putative estrus-specific urinary chemo-signal of female mouse (Mus musculus). Theriogenology 66: 1913–1920. https://doi.org/10.1016/j.theriogenology.2006.05.010
  41. Khan KM, Mesaik MA, Abdalla OM, Rahim F, Soomro S, Halim SA, Mustafa G, Ambreen N, Khalid AS, Taha M, Perveen S, Alam MT, Hameed A, Ul-Haq Z, Ullah H, Rehman ZU, Siddiqui RA, Voelter W (2016) The immunomodulation potential of the synthetic derivatives of benzothiazoles: Implications in immune system disorders through in vitro and in silico studies. Bioorganic Chem 64: 21–28. https://doi.org/10.1016/j.bioorg.2015.11.004
  42. Li Y, Cai Z, Li R, Leng P, Liu H, Liu J, Mahai G, Li Y, Xu S, Xia W (2022) Associations of benzotriazoles and benzothiazoles with estrogens and androgens among pregnant women: a cohort study with repeated measurementsю Sci Total Envir 838: 155998. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.155998
  43. Lee AW, Emsley JG, Brown RE, Hagg T (2003) Marked differences in olfactory sensitivity and apparent speed of forebrain neuroblast migration in three inbred strains of mice. Neuroscience 118: 263–270. https://doi.org/10.1016/S0306-4522(02)00950-8
  44. Achiraman S, Ganesh DS, Kannan S (2014) Response of male mice to odours of female mice in different stages of oestrous cycle: Self-grooming behaviour and the effect of castration.
  45. Ferkin MH (2018) Odor communication and mate choice in rodents. Biology 7: 1–18. https://doi.org/10.3390/biology7010013

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Поведенческие реакции на запах мочи контрольных и антиген-стимулированных самцов (KLH) у самок линий BALB/c (n = 37 и n = 18, соответственно) и C57BL/6 (n = 33 и n = 19, соответственно): (a) — время обнюхивания, (b) — время рытья подстилки, (c) — время груминга. * — р < 0,05 по сравнению с реакцией на мочу контрольных самцов, HSD-test.

Скачать (78KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Пример хроматограммы ГХ-МС контрольного самца линии BALB/c. Высота пиков, указанных выше четырех летучих органических соединений, значимо увеличивается у иммунизированных животных по сравнению с контрольными образцами.

Скачать (245KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Распределение отдельных паттернов ЛОС в пространстве осей Y1 и Y2 (PLS DA). Точки представляют самцов мышей линий C57BL/6 и BALB/c до (контроль) и через 3 дня после (KLH) введения антигена.

Скачать (87KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Изменения относительных концентраций 4 соединений в моче иммунизированных самцов. Черные квадраты — самцы C67BL/6, белые квадраты — самцы BALB/c. (a) — Нонаналь, (b) — 2-втор-бутил-4,5-дигидротиазол, (c) — [1,4,5]-оксадитиоэпан, (d) — Бензотиазол.

Скачать (105KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024