Effect of social isolation and kisspeptin analogues (KS6 and KS10) on the expression of KISS1, KISS2, and their receptors in danio rerio

Авторы

  • Анастасия П. Перова Санкт-Петербургский государственный университет; Институт экспериментальной медицины ORCID logo https://orcid.org/0009-0003-2548-8647
  • Владанка А. Гольц Институт экспериментальной медицины; Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет ORCID logo https://orcid.org/0009-0001-2716-318X
  • Сарнг С. Пюрвеев Институт экспериментальной медицины; Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет ORCID logo https://orcid.org/0000-0002-4467-2269
  • Алексей В. Лизунов Институт экспериментальной медицины; Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет ORCID logo https://orcid.org/0000-0001-6458-5683
  • Эдгар А. Сексте Институт экспериментальной медицины; Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии ORCID logo https://orcid.org/0000-0002-9753-8303
  • Александр М. Потапкин Институт экспериментальной медицины ORCID logo https://orcid.org/0009-0009-6034-364X
  • Сергей О. Ересько Институт экспериментальной медицины; Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий Центр механики и оптики химико-технологического машиностроения ORCID logo https://orcid.org/0000-0002-0269-6078
  • Александр В. Лысаковский Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет ORCID logo https://orcid.org/0009-0005-6372-5978
  • Марат И. Айрапетов Институт экспериментальной медицины ORCID logo https://orcid.org/0000-0002-8318-9069
  • Андрей А. Лебедев Институт экспериментальной медицины ORCID logo https://orcid.org/0000-0003-0297-0425
  • Петр Д. Шабанов Институт экспериментальной медицины; Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий Центр механики и оптики химико-технологического машиностроения ORCID logo https://orcid.org/0000-0003-1464-1127

DOI:

https://doi.org/10.18413/rrpharmacology.11.597

Аннотация

Introduction: The kisspeptin system regulates both reproductive and stress-related neuroendocrine functions. In zebrafish (Danio rerio), social isolation disrupts the expression of kiss1, kiss2, and their receptors (kiss1ra, kiss1rb). This study investigates whether kisspeptin analogues KS6 and KS10 can reverse these effects and compares them with the well-known neuropeptide oxytocin.

Materials and Methods: Adult zebrafish were exposed to 48-hour social isolation and treated with KS6, KS10 (0.1 mg/L), or oxytocin (0.019 IU/L). Total RNA was extracted from whole brains, followed by cDNA synthesis and quantitative PCR targeting kiss1, kiss2, kiss1ra, and kiss1rb. Gene expression was normalized to gapdh. Statistical significance was assessed using one-way ANOVA and Student’s t-test.

Results and Discussion: Social isolation downregulated kiss1, kiss2, and kiss1ra, and upregulated kiss1rb. KS6 significantly increased kiss1 expression and normalized kiss1rb levels. KS10 partially restored kiss1 and kiss2, but reduced kiss1ra and further elevated kiss1rb. Oxytocin reversed all isolation-induced changes. KS6 showed the most consistent restorative effects, whereas KS10 demonstrated a more selective receptor profile, suggesting differential downstream signaling.

Conclusion: KS6 effectively reversed social isolation-induced dysregulation of kisspeptin signaling in zebrafish, indicating its potential for modulating neuroendocrine responses to stress. KS10 exhibited selective receptor modulation, which may be valuable for fine-tuned therapeutic strategies. These findings highlight the distinct pharmacological profiles of kisspeptin analogues in stress-related contexts.

Графическая аннотация

Ключевые слова:

Danio rerio, gene expression, kisspeptin analogues, neuroendocrinology, oxytocin, social isolation, stress response, zebrafish

Библиографические ссылки

Akinrinade I, Kareklas K, Teles MC, Reis TK, Gliksberg M, Petri G, Levkowitz G, Oliveira RF (2023) Evolutionarily conserved role of oxytocin in social fear contagion in zebrafish. Science 379(6638): 1232–1237. https://doi.org/10.1126/science.abq5158 [PubMed]

Biran J, Ben-Dor S, Levavi-Sivan B (2008) Molecular identification and functional characterization of the kisspeptin/kisspeptin receptor system in lower vertebrates. Biology of Reproduction 79(4): 776–786. https://doi.org/10.1095/biolreprod.107.066266 [PubMed]

Golts VA, Perova AP, Lebedev AA, Lizunov AV, Nadbitova ND, Bychkov ER, Purveev SS, Shabanov PD (2024) Effect of kisspeptin analogues on exploratory behavior in zebrafish. Experimental and Clinical Pharmacology 87(12): 3–7. https://doi.org/10.30906/0869-2092-2024-87-12-3-7

Ibos KE, Bodnár É, Bagosi Z, Bozsó Z, Tóth G, Szabó G, Csabafi K (2021) Kisspeptin analogues modulate stress-induced behaviors in zebrafish. Biomedicines 9(2): 112. https://doi.org/10.3390/biomedicines9020112

Ogawa S, Parhar IS (2018) Biological significance of kisspeptin-kiss 1 receptor signaling in the habenula of teleost species. Frontiers in Endocrinology (Lausanne) 9: 222. https://doi: 10.3389/fendo.2018.00222. PMID: 29867758; PMCID: PMC5949316.

Onuma TA, Duan C (2012) Regulation of the endocrine and growth systems by the kisspeptin/GPR54 system in fish. The FASEB Journal 26(7): 2941–2950. https://doi.org/10.1096/fj.11-201095 [PubMed]

Perova AP, Golts VA, Lebedev AA, Bychkov ER, Beznin GV, Kosyakova GP, Shabanov PD (2024) Comparative effect of kisspeptin analogues on gene expression under social stress in zebrafish. Clinical Pharmacology & Drug Therapy 22(2): 76–80. https://doi.org/10.25557/2310-0435.2024.02.76-80

Shahjahan M, Doi H, Ando H, Kitahashi T, Parhar IS (2010) Role of kisspeptin in fish reproduction. General and Comparative Endocrinology 169(1): 48–57. https://doi.org/10.1016/j.ygcen.2010.07.009 [PubMed]

Shi Y, Zhang Y, Wang Y, Wang Y, Wu J, Xu Q (2010) Kisspeptin and gonadotropin regulation in zebrafish. Biology of Reproduction 83(1): 63–74. https://doi.org/10.1095/biolreprod.109.080044

Sivalingam M, Parhar IS (2022) Neuroendocrine regulation by kisspeptin in teleosts: multiple functions beyond reproduction. Frontiers in Neuroendocrinology 64: 100951. https://doi.org/10.1016/j.yfrne.2021.100951

Tunbak H, Vazquez-Prada M, Hollis V, Williams A, Aryal A, Calvigioni D, Westmoreland T, Randlett O (2020) The impact of social isolation on brain activity in zebrafish. eLife 9: e55863. https://doi.org/10.7554/eLife.55863

Вклад авторов

Анастасия П. Перова, Санкт-Петербургский государственный университет; Институт экспериментальной медицины

MD, PhD student of Medical Faculty of St. Petersburg State University (SPbU), Junior researcher at General Pharmacology Laboratory Institute of Experimental Medicine, Saint Petersburg, Russia; e-mail: eulenfeather@gmail.com; ORCID ID: https://orcid.org/0009-0003-2548-8647. Conducting experiments, data analysis, writing an article.

Владанка А. Гольц, Институт экспериментальной медицины; Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет

Junior researcher at General Pharmacology LaboratoryInstitute of Experimental Medicine, Saint Petersburg, Russia; e-mail: digitalisobscura@mail.ru; ORCID ID: https://orcid.org/0009-0001-2716-318X. Conducting experiments, data analysis, writing an article.

Сарнг С. Пюрвеев, Институт экспериментальной медицины; Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет

MD, PhD in Medicine, Junior Researcher at Laboratory of General Pharmacology, Institute of Experimental Medicine; Associate Professor, Department of Pathological Physiology, Saint Petersburg State Pediatric Medical University, Saint Petersburg, Russia. e-mail: purveev@gmail.com; ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-4467-2269. Statistical analysis and writing of the article.

Алексей В. Лизунов, Институт экспериментальной медицины; Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет

PhD in Biology, Researcher at Laboratory of chemistry and pharmacology of medicines Institute of Experimental Medicine, Saint Petersburg, Russia; e-mail: izya12005@yandex.ru;ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-6458-5683. Conducting experiments and data analysis.

Эдгар А. Сексте, Институт экспериментальной медицины; Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии

PhD in Biology, Senior researcher at Laboratory of chemistry and pharmacology of medicinesInstitute of Experimental Medicine, Saint Petersburg, Russia;.e-mail: sekste_edgar@mail.ru;ORCID ID: https://org/0000-0002-9753-8303. Conducting experiments and data analysis.

Александр М. Потапкин, Институт экспериментальной медицины

MD, PhD in Medicine, Researcher at Laboratory biochemical pharmacology of Institute of Experimental Medicine, Saint Petersburg, Russia; e-mail: alexander@yandex.ru; ORCID ID: https://orcid.org/0009-0009-6034-364X. Conducting experiments and data analysis.

Сергей О. Ересько, Институт экспериментальной медицины; Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий Центр механики и оптики химико-технологического машиностроения

PhD in Biology, Researcher at Laboratory of chemistry and pharmacology of medicines Institute of Experimental Medicine, Saint Petersburg, Russia; e-mail: sergei@yandex.ru;ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-0269-6078. Conducting experiments.

Александр В. Лысаковский, Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет

Undergraduate student of Saint Petersburg National Research University of Information Technologies Mechanics and Optics of Chemical Engineering Center (ITMO), e-mail: alexlysakvit@gmail.com; ORCID ID: https://orcid.org/0009-0005-6372-5978. Conducting experiments.

Марат И. Айрапетов, Институт экспериментальной медицины

MD, PhD in Medicine, Associate Professor, Lead Researcher at Laboratory biochemical pharmacology Institute of Experimental Medicine, Saint Petersburg, Russia; e-mail: interleukin1b@gmail.com; ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-8318-9069. Conducting experiments.

Андрей А. Лебедев, Институт экспериментальной медицины

Dr. of Biological. Sciences (Pharmacology), Professor, Laboratory of chemistry and pharmacology of medicines Institute of Experimental Medicine, Russia; e-mail: aalebedev-iem@rambler.ru; ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-0297-0425. Research concept and text editing.

Петр Д. Шабанов, Институт экспериментальной медицины; Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий Центр механики и оптики химико-технологического машиностроения

Dr. Habil of Medical Sciences. (Pharmacology), Professor and Head, Department of Neuropharmacology, Institute of Experimental Medicine, Saint Petersburg, Russia; e-mail: pdshabanov@mail.ru; ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-1464-1127. Research concept and text editing.

Опубликован

30.06.2025

Как цитировать

Perova AP, Goltz V, Pyurveev SS, Lizunov AV, Sekste EA, Potapkin AM, Eresko SO, Lysakovsky AV, Airapetov MI, Lebedev AА, Shabanov PD (2025) Effect of social isolation and kisspeptin analogues (KS6 and KS10) on the expression of KISS1, KISS2, and their receptors in danio rerio. Research Results in Pharmacology 11(2): 112–121. https://doi.org/10.18413/rrpharmacology.11.597

Выпуск

Раздел

Экспериментальная фармакология