ИНДУКТОР ШАПЕРОНОВ U133 УСТРАНЯЕТ АНГЕДОНИЮ И ПРЕПЯТСТВУЕТ РАЗВИТИЮ НЕЙРОДЕГЕНЕРАЦИИ В МОНОАМИНЕРГИЧЕСКИХ ЭМОЦИОГЕННЫХ СТРУКТУРАХ ГОЛОВНОГО МОЗГА В МОДЕЛИ ДОКЛИНИЧЕСКОЙ СТАДИИ БОЛЕЗНИ ПАРКИНСОНА У ПОЖИЛЫХ КРЫС
PDF

Ключевые слова

болезнь Паркинсона
лактацистин
соединение U-133
ангедония
нейродегенерация
нейровоспаление
вентральная область покрышки среднего мозга
голубое пятно
пожилые крысы

Как цитировать

Екимова, И. В., Пази, М. Б., Полоник, С. Г., Белан, Д. В., & Пастухов, Ю. Ф. (2021). ИНДУКТОР ШАПЕРОНОВ U133 УСТРАНЯЕТ АНГЕДОНИЮ И ПРЕПЯТСТВУЕТ РАЗВИТИЮ НЕЙРОДЕГЕНЕРАЦИИ В МОНОАМИНЕРГИЧЕСКИХ ЭМОЦИОГЕННЫХ СТРУКТУРАХ ГОЛОВНОГО МОЗГА В МОДЕЛИ ДОКЛИНИЧЕСКОЙ СТАДИИ БОЛЕЗНИ ПАРКИНСОНА У ПОЖИЛЫХ КРЫС. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, 107(10), 1194–1208. https://doi.org/10.31857/S0869813921100046

Аннотация

Болезнь Паркинсона (БП) – нейродегенеративное заболевание преимущественно пожилых людей, которое до сих пор относится к числу неизлечимых. На сегодняшний день эффективные нейропротекторы, пригодные для лечения пациентов с БП, отсутствуют. Ранее нами показано, что проведение терапии с препаратом U-133, индуцирующим синтез белков теплового шока Hsp70 и HSP40 в головном мозге, препятствует развитию нейродегенерации в нигростриатной системе и устраняет нарушения сна при моделировании БП у животных. В данном исследовании мы оценили антидепрессантные свойства превентивной терапии с U-133, а также ее нейропротективные эффекты на моноаминергические эмоциогенные структуры головного мозга на модели доклинической стадии БП у пожилых крыс Вистар (20 месяцев), созданной с помощью интраназального введения ингибитора протеасом лактацистина. В работе показано, что внутрибрюшинное введение U-133 пожилым животным приводит к отставленному во времени (через 3 - 7 суток) повышению уровня Hsp70 (HSPA1) в вентральной области покрышки среднего мозга и голубом пятне. Проведение превентивной терапии с U-133 устраняло признаки депрессивно-подобного поведения в виде симптома ангедонии, формирующегося в динамике доклинической стадии БП у пожилых крыс. Выяснено, что антидепрессант- подобный эффект индуктора шаперонов U-133 обусловлен способностью шаперона Hsp70 ослаблять процесс нейродегенерации и нейровоспаления в дофаминергической мезолимбической системе вознаграждения и норадренергической системе голубого пятна. Полученные данные являются фундаментальным обоснованием для разработки новой молекулярной технологии превентивной терапии БП и ангедонии различного генеза на основе индукторов шаперонов.

https://doi.org/10.31857/S0869813921100046
PDF

Литература

Poewe W, Seppi K, Tanner CM, Halliday GM, Brundin P, Volkmann J, Schrag AE, Lang AE (2017) Parkinson disease. Nat Rev Dis Primers 3:17013. https://doi.org/10.1038/nrdp

Chesnokova AY, Ekimova IV, Pastukhov YF (2019) Parkinson’s Disease and Aging. Adv Gerontol 9:164–173. https://doi.org/10.1134/S2079057019020085

Dorsey ER, Constantinescu R, Thompson JP, Biglan KM, Holloway RG, Kieburtz K, Marshall FJ, Ravina BM, Schifitto G, Siderowf A, Tanner CM (2007) Projected number of people with Parkinson disease in the most populous nations, 2005 through 2030. Neurology 68(5):384–386. https://doi.org/10.1212/01.wnl.0000247740.47667.03

Пастухов ЮФ (2013) Изменения характеристик парадоксального сна – ранний признак болезни Паркинсона. Журн высш нервн деятельности им ИП Павлова 63(1):75 [Pastukhov IuF (2013) Changes in the characteristics of paradoxical sleep are an early feature of Parkison's disease. Zhurn Vyssh Nervn Deiatelnosti im IP Pavlova 63(1):75–85 (In Russ)]. https://doi.org/10.7868/s0044467713010103.

Stefani A, Högl B. Sleep in Parkinson's disease (2020) Neuropsychopharmacology 45(1):121–128. https://doi.org/10.1038/s41386-019-0448-y

Schrag A, Taddei RN (2017) Depression and Anxiety in Parkinson's Disease. Int Rev Neurobiol 133:623–655. https://doi.org/10.1016/bs.irn.2017.05.024

Shen CC, Tsai SJ, Perng CL, Kuo BI, Yang AC (2013) Risk of Parkinson disease after depression: a nationwide population-based study. Neurology 81(17):1538–1544. https://doi.org/0.1212/WNL.0b013e3182a956ad

Szatmari S, Illigens B.M. W, Siepmann T, Pinter A, Takats A, Bereczki D (2017) Neuropsychiatric symptoms in untreated Parkinson’s disease. Neuropsychiatr Disease and Treatment 13:815–826. https://doi.org/10.2147/NDT.S130997

Braak H, Ghebremedhin E, Rub U, Bratzke H, Del Tredici K (2004) Stages in the development of Parkinson’s disease related pathology. Cell Tissue Res 318:121–134. https://doi.org/10.1007/s00441-004-0956-9

Cummings JL (1992) Depression and Parkinson's disease: a review. Am J Psychiatry 149 (4):443–454. https://doi.org/10.1176/ajp.149.4.443

Dunlop BW, Nemeroff CB (2007) The Role of Dopamine in the Pathophysiology of Depression. Arch Gen Psychiatry 64(3):327–337. https://doi.org/10.1001/archpsyc.64.3.327

Chaika AV, Khusainov DR, Cheretaev IV (2018) Chronic Blockade of D2 Receptors and Behavior in Low-Depressivity Rats. Neurosci Behav Physiol 48:564–570. https://doi.org/10.1007/s11055-018-0600-x

Shen CC, Tsai SJ, Perng CL, Kuo BI, Yang AC (2013) Risk of Parkinson disease after depression: a nationwide population-based study. Neurology 81(17):1538–1544. https://doi.org/0.1212/WNL.0b013e3182a956ad

Uhl GR, Hedreen JC, Price DL (1985) Parkinson's disease loss of neurons from the ventral tegmental area contralateral to therapeutic surgical lesions. Neurology 35 (8):1215. http://dx.doi.org/10.1212/WNL.35.8.1215

Remy P, Doder M, Lees A, Turjanski N, Brooks D (2005) Depression in Parkinson's disease: loss of dopamine and noradrenaline innervation in the limbic system. Brain 128:1314–1322. http://dx.doi.org/10.1093/brain/awh445

Politis M, Niccolini F (2015) Serotonin in Parkinson's disease. Behav Brain Res 277:136–145. http://dx.doi.org/10.1016/j.bbr.2014.07.037

Dick O, Nozdrachev A (2016) Features of parkinsonian and essential tremor of the human hand. Hum Physiol 42:271–278. https://doi.org/10.1134/S0362119716030063

Rocha EM, De Miranda B, Sanders LH (2018) Alpha-synuclein: Pathology, mitochondrial dysfunction and neuroinflammation in Parkinson's disease. Neurobiol Dis 109(Pt B):249–257. http://dx.doi.org/10.1016/j.nbd.2017.04.004

Calamini B, Morimoto RI (2012) Protein homeostasis as a therapeutic target for diseases of protein conformation. Curr Top Med Chem 12(22):2623–2640. http://dx.doi.org/10.2174/1568026611212220014

Ciechanover A, Kwon YT (2015) Degradation of misfolded proteins in neurodegenerative diseases: therapeutic targets and strategies. Exp Mol Med 47(3):e147. http://dx.doi.org/10.1038/emm.2014.117

Екимова ИВ, Газизова АР, Карпенко МН, Плаксина ДВ (2018). Признаки ангедонии и деструктивные изменения в вентральной области покрышки среднего мозга в модели доклинической стадии болезни Паркинсона в эксперименте. Журн неврол психиатрии им СС Корсакова 118(9):61–67. [Ekimova IV, Gazizova AR, Karpenko MN, Plaksina DV (2018) Signs of anhedonia and destructive changes in the ventral tegmental area of the midbrain in the model of the preclinical Parkinson's disease stage in experiment. Zhurn Nevrol Psikhiatrii im SS Korsakova. 118(9):61–67 (In Russ)]. https://doi.org/10.17116/jnevro201811809161

Abdurasulova IN, Ekimova IV, Matsulevich AV, Gazizova AR, Klimenko VM, Pastukhov YF (2017) Impairment of non-associative learning in a rat experimental model of preclinical stage of Parkinson's disease. Dokl Biol Sci 476(1):188–190. https://doi.org/10.1134/S0012496617050039

Ekimova IV, Simonova VV, Guzeev MA, Lapshina KV, Chernyshev MV, Pastukhov YuF (2016) Changes in sleep characteristics of rat preclinical model of Parkinson’s disease based on attenuation of the ubiquitin—proteasome system activity in the brain. J Evol Biochem Phys 52:463–474 https://doi.org/10.1134/S1234567816060057

Plaksina DV, Ekimova IV (2020) Age-related features of α-synuclein pathology in the brain on modeling the preclinical stage of Parkinson’s disease in rats. Neurosci Behav Physiol 50:109–1114. https://doi.org/10.1007/s11055-019-00875-0

Екимова ИВ, Гузеев МА, Симонова ВВ, Пастухов ЮФ (2020) Возрастные особенности нарушений сна в моделях доклинической стадии болезни Паркинсона у крыс. Журн неврол психиатрии им СС Корсакова 120:26–33 [Ekimova IV, Guzeev MA, Simonova VV, Pastukhov YF (2020) Age-related differences in sleep disturbances in rat models of preclinical Parkinson's disease. Zh Nevrol Psikhiatr Im SS Korsakova 120:26–33 (In Russ)]. https://doi.org/10.17116/jnevro202012009226

Friesen EL, De Snoo ML, Rajendran L, Kalia LV, Kalia SK. (2017) Chaperone-Based Therapies for Disease Modification in Parkinson's Disease. Parkinsons Dis 2017:5015307. https://doi.org/10.1155/2017/5015307

Ekimova IV, Plaksina DV, Pastukhov YF, Lapshina KV, Lazarev VF, Mikhaylova ER, Polonik SG, Pani B, Margulis BA, Guzhova IV, Nudler E (2018) New HSF1 inducer as a therapeutic agent in a rodent model of Parkinson's disease. Exp Neurol 306:199–208. https://doi.org/10.1016/j.expneurol.2018.04.012

Pastukhov YuF, Simonova VV, Shemyakova TS, Guzeev MA, Polonik SG, Ekimova IV (2020) U-133, a chaperone inducer, eliminates sleep disturbances in a model of the preclinical stage of Parkinson’s disease in aged rats. Adv Gerontol 10(3):254–259. https://doi.org/10.1134/S2079057020030133

Полоник С, Толкач А, Уварова Н (1994) Гликозилирование эхинохрома и родственных гидроксинафтазаринов ортоэфирным методом. Журн орган химии 30(2) 248–253 [Polonik S, Tolkach A, Uvarova N (1994) Glycosylation of echinochrome and related hydroxynaphthazarines by the orthoester method. Zhurn Organ Himii 30(2):248–253 (In Russ)].

Mishchenko NP, Fedoreev SA, Bagirova VL (2003) Histochrome: a new original domestic drug. Pharmaceut Chem J 37:48–52. https://doi.org/10.1023/A:1023659331010

Grønli J, Murison R, Fiske E, Bjorvatn B, Sørensen E, Portas CM, Ursin R (2005) Effects of chronic mild stress on sexual behavior, locomotor activity and consumption of sucrose and saccharine solutions. Physiol Behav 84 (4):571–577. https://doi.org/10.1016/j.physbeh.2005.02.007

Paxinos G, Watson C (1986) The Rat Brain in Stereotaxic Coordinates. CA Acad San Diego.

Anisimov VN (2008) Evolution of concepts in gerontology and physiological mechanisms of aging. In: Molekulyarnye i fiziologicheskie mekhanizmy stareniya (Molecular and Physiological Mechanisms of Aging) St Petersburg Nauka vol 1, parts 1–3, 49–95, 269–378 (In Russ).

Porseva V, Korzina M, Spirichev A, Vishnyakova PA, Aryaeva D.A., Nozdrachev AD, Masliukov PM (2020) Changes in the Immunohistochemical Characteristics of Neurons in a Number of Hypothalamic Nuclei on Aging. Neurosci Behav Physiol 50:645–649. https://doi.org/10.1007/s11055-020-00947-6

Emanuilov A, Konovalov V, Masliukov P, Polyakov E, Nozdrachev A (2018) Age-development changes of the sympathetic innervation of the rat stomach. Adv Gerontol 31(6):937–942. https://doi.org/10.1134/S2079057019020097

Jurivich D, Choo M, Welk J, Qiu L, Han K, Zhou X (2005) Human aging alters the first phase of the molecular response to stress in T-cells. Exp Gerontol 40(12):948–958. https://doi.org/10.1016/j.exger.2005.08.003

Labbadia J, Morimoto R (2015) The biology of proteostasis in aging and disease. Annu Rev Biochem 84:435–464. https://doi.org/10.1146/annurev-biochem-060614-033955

Nestler E, Carlezon W (2006) The mesolimbic dopamine reward circuit in depression. Biol Psychiatry 59 (12):1151–1159. https://doi.org/10.1016/j.biopsych.2005.09.018

Lee Y, Subramaniapillai M, Brietzke E, Mansur R, Ho R, Yim S, McIntyre R (2018) Anti-cytokine agents for anhedonia: targeting inflammation and the immune system to treat dimensional disturbances in depression. Ther Adv Psychopharmacol 8(12):337–348. https://doi.org/10.1177/2045125318791944

Yokochi M (2007) Mesolimbic and mesocortical pathways in Parkinson disease. Brain Nerve 59(9):943–951. PMID: 17886476

Liu A, Lin Z, Choi H, Sorhage F, Li B (1989). Attenuated induction of heat shock gene expression in aging diploid fibroblasts. J Biol Chem 264 (20):12037–12045. https://doi.org/10.1007/978-3-0348-9088-5_26

Hashikawa N, Utaka Y, Ogawa T, Tanoue R, Morita Y, Yamamoto S, Yamaguchi S, Kayano M, Zamami Y, Hashikawa-Hobara N (2017) HSP105 prevents depression-like behavior by increasing hippocampal brain-derived neurotrophic factor levels in mice. Sci Adv 3(5):e1603014. https://doi.org/10.1126/sciadv.1603014

Auluck P, Chan H, Trojanowski J, Lee V, Bonini N (2002) Chaperone suppression of alpha-synuclein toxicity in a Drosophila model for Parkinson's disease. Science (New York) 295(5556):865–868. https://doi.org/10.1126/science.1067389

Asea A, Rehli M, Kabingu E, Boch J, Bare O, Auron P, Stevenson M, Calderwood S (2002). Novel signal transduction pathway utilized by extracellular HSP70: role of toll-like receptor (TLR) 2 and TLR4. J Biol Chem 277(17):15028–15034. https://doi.org/10.1074/jbc.M200497200

Guzhova I, Darieva Z, Melo A, Margulis B (1997). Major stress protein Hsp70 interacts with NF-kB regulatory complex in human T-lymphoma cells. Cell Stress Chaperones 2(2):132–139. https://doi.org/10.1379/1466-1268(1997)002<0132:msphiw>2.3.co;2