РАЗВИТИЕ ГИППОКАМП-АССОЦИИРОВАННЫХ КОГНИТИВНЫХ НАРУШЕНИЙ У МЫШЕЙ С МОДЕЛЬЮ БОЛЕЗНИ ХАНТИНГТОНА
PDF

Ключевые слова

болезнь Хантингтона
гиппокамп
долговременная потенциация
дендритные шипики
водный лабиринт Морриса
когнитивные нарушения
поведенческие тесты

Как цитировать

Красковская, Н. А., Ерофеев, А. И., Гришина, Е. Д., Пушкарева, С. А., Герасимов, Е. И., Власова, О. Л., & Безпрозванный, И. Б. (2021). РАЗВИТИЕ ГИППОКАМП-АССОЦИИРОВАННЫХ КОГНИТИВНЫХ НАРУШЕНИЙ У МЫШЕЙ С МОДЕЛЬЮ БОЛЕЗНИ ХАНТИНГТОНА. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, 107(12), 1490–1504. https://doi.org/10.31857/S0869813921120050

Аннотация

Болезнь Хантингтона – наследственное неизлечимое нейродегенеративное заболевание, которое характеризуется двигательными нарушениями - прогрессирующим хореическим гиперкинезом, а также когнитивными и психическими расстройствами, включающими нарушения памяти, депрессию, панические атаки, навязчивые состояния и др. Согласно м данным литературы небольшие когнитивные нарушения начинают проявляться еще до возникновения первых моторных симптомов. Считается, что основную роль в развитии когнитивной дисфункции играет нейродегенерация коры и стриатума. При этом патологические изменения в гиппокампе, которые также могут вызывать когнитивные нарушения, изучены в гораздо меньшей степени. В настоящем исследовании с использованием электрофизиологических экспериментов, морфофункционального анализа, а также поведенческих тестов, мы произвели комплексную оценку гиппокамп-ассоциированных изменений на трансгенной линии мышей YAC128, моделирующей болезнь Хантингтона. Выявленные нарушения механизмов синаптической пластичности и изменения морфологии синапсов в гиппокампе у мышей линии YAC128 носят прогрессирующий характер и наблюдаются раньше, чем нарушения в координации движений. Таким образом, полученные результаты подтверждают гипотезу о развитии нейродегенеративных изменений в гиппокампе, которые вносят вклад в развитие когнитивных дисфункции при болезни Хантингтона.

https://doi.org/10.31857/S0869813921120050
PDF

Литература

The Huntington's Disease Collaborative Research Group (1993) A novel gene containing a trinucleotide repeat that is expanded and unstable on Huntington's disease chromosomes. Cell 72: 971-983. https://doi.org/ 10.1016/0092-8674(93)90585-e

Van Raamsdonk JM, Warby SC, Hayden MR (2007) Selective degeneration in YAC mouse models of Huntington disease. Brain Res Bull 72: 124-131. https://doi.org/ 10.1016/j.brainresbull.2006.10.018

Van Raamsdonk JM, Pearson J, Slow EJ, Hossain SM, Leavitt BR, Hayden MR (2005) Cognitive dysfunction precedes neuropathology and motor abnormalities in the YAC128 mouse model of Huntington's disease. J Neurosci 25: 4169-4180. https://doi.org/ 10.1523/JNEUROSCI.0590-05.2005

Lichter DG, Hershey LA (2010) Before chorea: pre-Huntington mild cognitive impairment. Neurology 75: 490-491. https://doi.org/ 10.1212/WNL.0b013e3181ec805b

Lawrence AD, Hodges JR, Rosser AE, Kershaw A, French-Constant C, Rubinsztein DC, Robbins TW, Sahakian BJ (1998) Evidence for specific cognitive deficits in preclinical Huntington's disease. Brain 121 ( Pt 7): 1329-1341. https://doi.org/ 10.1093/brain/121.7.1329

Nithianantharajah J, Hannan A (2013) Dysregulation of synaptic proteins, dendritic spine abnormalities and pathological plasticity of synapses as experience-dependent mediators of cognitive and psychiatric symptoms in Huntington's disease. Neuroscience 251: 66-74. https://doi.org/ 10.1016/j.neuroscience.2012.05.043

Tonnesen J, Nagerl UV (2016) Dendritic Spines as Tunable Regulators of Synaptic Signals. Front Psychiatry 7: 101. https://doi.org/ 10.3389/fpsyt.2016.00101

Wu J, Ryskamp DA, Liang X, Egorova P, Zakharova O, Hung G, Bezprozvanny I (2016) Enhanced Store-Operated Calcium Entry Leads to Striatal Synaptic Loss in a Huntington's Disease Mouse Model. J Neurosci 36: 125-141. https://doi.org/ 10.1523/JNEUROSCI.1038-15.2016

Cepeda C, Hurst RS, Calvert CR, Hernandez-Echeagaray E, Nguyen OK, Jocoy E, Christian LJ, Ariano MA, Levine MS (2003) Transient and progressive electrophysiological alterations in the corticostriatal pathway in a mouse model of Huntington's disease. J Neurosci 23: 961-969. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.23-03-00961.2003

Indersmitten T, Tran CH, Cepeda C, Levine MS (2015) Altered excitatory and inhibitory inputs to striatal medium-sized spiny neurons and cortical pyramidal neurons in the Q175 mouse model of Huntington's disease. J Neurophysiol 113: 2953-2966. https://doi.org/ 10.1152/jn.01056.2014

Murmu RP, Li W, Holtmaat A, Li JY (2013) Dendritic spine instability leads to progressive neocortical spine loss in a mouse model of Huntington's disease. J Neurosci 33: 12997-13009. https://doi.org/ 10.1523/JNEUROSCI.5284-12.2013

Schmidt ME, Buren C, Mackay JP, Cheung D, Dal Cengio L, Raymond LA, Hayden M (2018) Altering cortical input unmasks synaptic phenotypes in the YAC128 cortico-striatal co-culture model of Huntington disease. BMC Biol 16: 58. https://doi.org/ 10.1186/s12915-018-0526-3

Spires TL, Grote HE, Garry S, Cordery PM, Van Dellen A, Blakemore C, Hannan AJ (2004) Dendritic spine pathology and deficits in experience-dependent dendritic plasticity in R6/1 Huntington's disease transgenic mice. Eur J Neurosci 19: 2799-2807. https://doi.org/ 10.1111/j.0953-816X.2004.03374.x

Chernyuk DP, Zorin AG, Derevtsova KZ, Efimova EV, Prikhodko VA, Sysoev YI, Vlasova OL, Bolsunovskaia MV, Bezprozvanny IB (2021) Automatic analysis of the "Morris water maze" behavioral test data. Zhurn Vysshei Nervn Deyatelnosti Im IP Pavlova. 71: 126-135. https://doi.org/ 10.31857/S0044467721010044

Montoya A, Price BH, Menear M, Lepage M (2006) Brain imaging and cognitive dysfunctions in Huntington's disease. J Psychiatry Neurosci 31: 21-29.

Milnerwood AJ, Cummings DM, Dallerac GM, Brown JY, Vatsavayai SC, Hirst MC, Rezaie P, Murphy KP (2006) Early development of aberrant synaptic plasticity in a mouse model of Huntington's disease. Hum Mol Genet 15: 1690-1703. https://doi.org/ 10.1093/hmg/ddl092

Paldino E, Giampa C, Montagna E, Angeloni C, Fusco FR (2019) Modulation of Phospho-CREB by Systemically Administered Recombinant BDNF in the Hippocampus of the R6/2 Mouse Model of Huntington's Disease. Neurosci J 2019: 8363274. https://doi.org/ 10.1155/2019/8363274

Usdin MT, Shelbourne PF, Myers RM, Madison DV (1999) Impaired synaptic plasticity in mice carrying the Huntington's disease mutation. Hum Mol Genet 8: 839-846. https://doi.org/ 10.1093/hmg/8.5.839

Murphy KP, Carter RJ, Lione LA, Mangiarini L, Mahal A, Bates GP, Dunnett SB, Morton AJ (2000) Abnormal synaptic plasticity and impaired spatial cognition in mice transgenic for exon 1 of the human Huntington's disease mutation. J Neurosci 20: 5115-5123. https://doi: 10.1523/JNEUROSCI.20-13-05115.2000

Kolodziejczyk K, Parsons MP, Southwell AL, Hayden MR, Raymond LA (2014) Striatal synaptic dysfunction and hippocampal plasticity deficits in the Hu97/18 mouse model of Huntington disease. PLoS One 9: e94562. https://doi.org/ 10.1371/journal.pone.0094562

Lynch G, Kramar EA, Rex CS, Jia Y, Chappas D, Gall CM, Simmons DA. (2007) Brain-derived neurotrophic factor restores synaptic plasticity in a knock-in mouse model of Huntington's disease. J Neurosci 27: 4424-4434. https://doi.org/ 10.1523/JNEUROSCI.5113-06.2007

Southwell AL, Warby SC, Carroll JB, Doty CN, Skotte NH, Zhang W, Villanueva EB, Kovalik V, Xie Y, Pouladi MA, Collins JA, Yang XW, Franciosi S, Hayden MR (2013) A fully humanized transgenic mouse model of Huntington disease. Hum Mol Genet 22: 18-34. https://doi.org/ 10.1093/hmg/dds397

McCann RF, Ross DA (2017) A Fragile Balance: Dendritic Spines, Learning, and Memory. Biol Psychiatry 82: e11-e13. https://doi.org/ 10.1016/j.biopsych.2017.05.020

Bulley SJ, Drew CJ, Morton AJ (2012) Direct Visualisation of Abnormal Dendritic Spine Morphology in the Hippocampus of the R6/2 Transgenic Mouse Model of Huntington's Disease. J Huntingtons Dis 1: 267-273. https://doi.org/ 10.3233/JHD-120024

Richards P, Didszun C, Campesan S, Simpson A, Horley B, Young KW, Glynn P, Cain K, Kyriacou CP, Giorgini F, Nicotera P (2011) Dendritic spine loss and neurodegeneration is rescued by Rab11 in models of Huntington's disease. Cell Death Differ 18: 191-200. https://doi.org/ 10.1038/cdd.2010.127

Koch ET, Woodard CL, Raymond LA (2018) Direct assessment of presynaptic modulation of cortico-striatal glutamate release in a Huntington's disease mouse model. J Neurophysiol 120: 3077-3084. https://doi.org/ 10.1152/jn.00638.2018