Modeling depression in zebrafish

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Depression is a widespread, severely debilitating mental disorder characterized by low mood, anhedonia, fatigue, decreased attention, suicidality and psychomotor retardation, accompanied by neuroendocrine and molecular disorders. Zebrafish have neuroendocrine and neurotransmitter systems similar to humans, as well as high genetic homology, and are rapidly becoming popular model organisms for modeling depressive-like conditions. Here, we discuss modern behavioral, pharmacological and genetic models of depression in zebrafish, their methodological applications and translational implications.

About the authors

David S. Galstyan

Saint Petersburg State University; A.M. Granov Russian Research Center for Radiology and Surgical Technologies; Almazov National Medical Research Centre

Email: david_sam@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6213-5117

Research Associate

Russian Federation, Saint Petersburg; Saint Petersburg; Saint Petersburg

Tatyana O. Kolesnikova

Sirius University of Science and Technology

Email: philimontani@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5561-8583
SPIN-code: 8558-7887

Research Associate

Russian Federation, Sochi

Yurii M. Kositsyn

Saint Petersburg State University

Email: ikosicin53@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-4266-808X

Research Associate

Russian Federation, Saint Petersburg

Konstantin N. Zabegalov

Sirius University of Science and Technology

Email: hatokiri@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9748-0324
SPIN-code: 5993-6315

Research Associate

Russian Federation, Sochi

Mariya A. Gubaidullina

Sirius University of Science and Technology

Email: mariangub@gmail.com

Research Associate

Russian Federation, Sochi

Gleb O. Maslov

Sirius University of Science and Technology; Ural Federal University

Email: maslovog6@gmail.com

Research Associate

Russian Federation, Sochi; Yekaterinburg

Konstantin A. Demin

Saint Petersburg State University; Sirius University of Science and Technology; Almazov National Medical Research Centre

Email: deminkasci@gmail.com
SPIN-code: 3830-1853

Cand. Sci. (Biol.), Senior Research Associate

Russian Federation, Saint Petersburg; Sochi; Saint Petersburg

Sergey L. Khatsko

Ural Federal University

Email: hardscore@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5921-6680
SPIN-code: 4973-7083

Research Associate

Russian Federation, Yekaterinburg

Allan V. Kalueff

Saint Petersburg State University; A.M. Granov Russian Research Center for Radiology and Surgical Technologies; Sirius University of Science and Technology; Almazov National Medical Research Centre; Ural Federal University; Novosibirsk State University; Research Institute of Neuroscience and Medicine; Moscow Institute of Physics and Technology

Author for correspondence.
Email: avkalueff@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-7525-1950
SPIN-code: 4134-0515

Dr. Sci. (Biol.), Professor

Russian Federation, Saint Petersburg; Saint Petersburg; Sochi; Saint Petersburg; Yekaterinburg; Novosibirsk; Novosibirsk; Moscow

References

  1. de Abreu MS, Friend AJ, Demin KA, et al. Zebrafish models: do we have valid paradigms for depression? J Pharmacol Toxicol Methods. 2018;94(Pt. 2):16–22. doi: 10.1016/j.vascn.2018.07.002
  2. Ma L, Demin KA, Kolesnikova TO, et al. Animal inflammation-based models of depression and their application to drug discovery. Expert Opin Drug Discov. 2017;12(10):995–1009. doi: 10.1080/17460441.2017.1362385
  3. Venzala E, Garcia-Garcia AL, Elizalde N, Tordera RM. Social vs. environmental stress models of depression from a behavioural and neurochemical approach. Eur Neuropsychopharmacol. 2013;23(7):697–708. doi: 10.1016/j.euroneuro.2012.05.010
  4. Rutter M. Commentary: Nature–nurture interplay in emotional disorders. J Child Psychol Psychiatry. 2003;44(7):934–944. doi: 10.1111/1469-7610.00178
  5. Haeffel GJ, Getchell M, Koposov RA, et al. Association between polymorphisms in the dopamine transporter gene and depression: evidence for a gene-environment interaction in a sample of juvenile detainees. Psychol Sci. 2008;19(1):62–69. doi: 10.1111/j.1467-9280.2008.02047.x
  6. Risch N, Herrell R, Lehner T, et al. Interaction between the serotonin transporter gene (5-HTTLPR), stressful life events, and risk of depression: a meta-analysis. JAMA. 2009;301(23):2462–2471. doi: 10.1001/jama.2009.878
  7. Vahia VN. Diagnostic and statistical manual of mental disorders 5. Ind J Psychiatry. 2013;55(3):220–223. doi: 10.4103/0019-5545.117131
  8. The International Schizophrenia Consortium. Common polygenic variation contributes to risk of schizophrenia and bipolar disorder. Nature. 2009;460(7256):748–752. doi: 10.1038/nature08185
  9. Vawter MP, Freed WJ, Kleinman JE. Neuropathology of bipolar disorder. Biol Psychiatry. 2000;48(6):486–504. doi: 10.1016/s0006-3223(00)00978-1
  10. Benes FM, Berretta S. GABAergic interneurons: implications for understanding schizophrenia and bipolar disorder. Neuropsychopharmacology. 2001;25:1–27. doi: 10.1016/S0893-133X(01)00225-1
  11. Demin KA, Lakstygal AM, Chernysh MV, et al. The zebrafish tail immobilization (ZTI) test as a new tool to assess stress-related behavior and a potential screen for drugs affecting despair-like states. J Neurosci Methods. 2020;337:108637. doi: 10.1016/j.jneumeth.2020.108637
  12. Nguyen M, Stewart AM, Kalueff AV. Aquatic blues: modeling depression and antidepressant action in zebrafish. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry. 2014;55:26–39. doi: 10.1016/j.pnpbp.2014.03.003
  13. Fonseka TM, Wen X-Y, Foster J., Kennedy SH. Zebrafish models of major depressive disorders. J Neurosci Res. 2016;94(1):3–14. doi: 10.1002/jnr.23639
  14. Demin KA, Lakstygal AM, Krotova NA, et al. Understanding complex dynamics of behavioral, neurochemical and transcriptomic changes induced by prolonged chronic unpredictable stress in zebrafish. Sci Rep. 2020;10:19981. doi: 10.1038/s41598-020-75855-3
  15. Nestler EJ, Barrot M, DiLeone RJ, et al. Neurobiology of depression. Neuron. 2002;34(1):13–25. doi: 10.1016/s0896-6273(02)00653-0
  16. Halmai Z, Dome P, Vereczkei A, et al. Associations between depression severity and purinergic receptor P2RX7 gene polymorphisms. J Affect Disord. 2013;150(1):104–109. doi: 10.1016/j.jad.2013.02.033
  17. Roger S, Mei Z-Z, Baldwin JM, et al. Single nucleotide polymorphisms that were identified in affective mood disorders affect ATP-activated P2X7 receptor functions. J Psychiatr Res. 2010;44(6): 347–355. doi: 10.1016/j.jpsychires.2009.10.005
  18. Kyzar E, Stewart AM, Landsman S, et al. Behavioral effects of bidirectional modulators of brain monoamines reserpine and d-amphetamine in zebrafish. Brain Res. 2013;1527:108–116. doi: 10.1016/j.brainres.2013.06.033
  19. Jie Z, Li T, Jia-Yun H, et al. Trans-2-phenylcyclopropylamine induces nerve cells apoptosis in zebrafish mediated by depression of LSD1 activity. Brain Res Bull. 2009;80(1–2):79–84. doi: 10.1016/j.brainresbull.2009.04.013
  20. Airhart MJ, Lee DH, Wilson TD, et al. Movement disorders and neurochemical changes in zebrafish larvae after bath exposure to fluoxetine (PROZAC). Neurotoxicol Teratol. 2007;29(6):652–664. doi: 10.1016/j.ntt.2007.07.005
  21. Demin KA, Kolesnikova TO, Khatsko SL, et al. Acute effects of amitriptyline on adult zebrafish: Potential relevance to antidepressant drug screening and modeling human toxidromes. Neurotoxicol Teratol. 2017;62:27–33. doi: 10.1016/j.ntt.2017.04.002
  22. Sackerman J, Donegan JJ, Cunningham CS, et al. Zebrafish behavior in novel environments: effects of acute exposure to anxiolytic compounds and choice of Danio rerio line. Int J Comp Psychol. 2010;23(1):43–61.
  23. Wen D, Liu A, Chen F, et al. Validation of visualized transgenic zebrafish as a high throughput model to assay bradycardia related cardio toxicity risk candidates. J Appl Toxicol. 2012;32(10):834–842. doi: 10.1002/jat.2755
  24. Griffiths BB, Schoonheim PJ, Ziv L, et al. A zebrafish model of glucocorticoid resistance shows serotonergic modulation of the stress response. Front Behav Neurosci. 2012;6:68. doi: 10.3389/fnbeh.2012.00068
  25. Ranft K, Dobrowolny H, Krell D, et al. Evidence for structural abnormalities of the human habenular complex in affective disorders but not in schizophrenia. Psychol Med. 2010;40(40):557–567. doi: 10.1017/S0033291709990821

Copyright (c) 2022 Galstyan D.S., Kolesnikova T.O., Kositsyn Y.M., Zabegalov K.N., Gubaidullina M.A., Maslov G.O., Demin K.A., Khatsko S.L., Kalueff A.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».