Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова

ПРОФИЛАКТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ HSP70 ПРОТИВОДЕЙСТВУЕТ ПРОГРЕССИРОВАНИЮ НЕЙРОДЕГЕНЕРАЦИИ В НИГРОСТРИАТНОЙ СИСТЕМЕ В МОДЕЛИ БОЛЕЗНИ ПАРКИНСОНА У КРЫС

2019-05-24T16:38:40+03:00

Болезнь Паркинсона (БП) является хроническим прогрессирующим нейродегенеративным заболеванием, которое до сих пор остается неизлечимым. В связи с этим огромное значение имеет разработка новых нейропротективных подходов, направленных на остановку и/или замедление нейродегенеративного процесса. Данные литературы свидетельствуют о том, что стресс-индуцибельный белок теплового шока 70 кДа (Hsp70) обладает терапевтическим потенциалом в отношении конформационных нейродегенеративных заболеваний. В проведенном исследовании изучено влияние профилактического введения Hsp70 в компактную часть черной субстанции (кчЧС) на развитие нейродегенеративного процесса в нигростриатной системе крыс в модели БП, созданной с помощью локальных микроинъекций ингибитора протеасом лактацистина в кчЧС. Данная модель воспроизводила основные признаки клинической стадии БП, вызывая гибель 61% дофамин-ергических нейронов в кчЧС и 65% аксонов в стриатуме, уменьшение содержания тирозингидроксилазы, везикулярного транспортера моноаминов 2 и шаперона Hsp70 в нейронах кчЧС, появление моторных симптомов (нарушения походки и тонкой моторики передних конечностей, рта и языка, развитие сенсомоторного дефицита). Впервые установлено, что профилактическое введение Hsp70 противодействовало развитию нейродегенеративного процесса в модели БП, способствуя уменьшению числа погибших дофамин-ергических нейронов в кчЧС (в 1.8 раза) и их аксонов в стриатуме (в 2.5 раза) по сравнению с действием лактацистина, восстановлению уровня тирозингидроксилазы и везикулярного транспортера моноаминов 2 в выживших нейронах кчЧС до контрольных значений, устранению изменений тонкой моторики и сенсомоторного дефицита и ослаблению нарушений походки. Полученные данные могут послужить обоснованием для разработки неинвазивных подходов (лечебных тепловых, мышечных нагрузок, технологий наномедицины и др.) для профилактического повышения содержания шаперонов в головном мозге с целью защиты от развития БП и других нейродегенеративных заболеваний.

АДАПТАЦИЯ К ПАССИВНОЙ ГИПЕРТЕРМИИ: ВЛИЯНИЕ НА СУБЪЕКТИВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КАЧЕСТВА ЖИЗНИ, ТРЕВОЖНОСТИ И УРОВЕНЬ МОЗГОВОГО НЕЙРОТРОФИЧЕСКОГО ФАКТОРА (BDNF)

2019-05-24T16:38:41+03:00

Различные методики тепловой акклиматизации, адаптации к пассивной гипертермии (ПГ) рассматриваются как альтернатива/дополнение физическим тренировкам для здоровых лиц, профессиональных спортсменов, пациентов с различными заболеваниями. Изучаются физиологические эффекты срочной и долговременной тепловой адаптации, ведется поиск ее сывороточных маркеров. В данном исследовании участвовали 30 здоровых мужчин (возраст 20,2±2,1 лет), рандомизированные на 2 равные группы. Первые проходили 10-недельный курс из 24 процедур ПГ: сначала 3 раза в неделю - 12 процедур, затем 2 в неделю – еще 12. Участники помещались на 30-40 минут в капсулу инфракрасного нагревания тела (голова находится вне капсулы). Температура ядра тела к концу процедур повышалась в среднем на 1,8-2,3^оС. Участники второй группы в это же время выполняли физическую нагрузку низкой и умеренной интенсивности на эллиптическом тренажёре - интервальные тренировки (ИТ). Исходно, в середине и по окончании курса ПГ/ИТ оценивали субъективные характеристики качества жизни (опросник SF-36) и уровень тревожности, а также содержание в крови соматотропного гормона (СТГ), белков теплового шока (БТШ) и мозгового нейротрофического фактора (МНТФ). Результаты: в группе, проходившей ПГ, на 4-ой и 10-й неделях адаптации регистрировали значимые позитивные сдвиги по большинству шкал субъективной оценки качества жизни и снижение уровня ситуативной и личностной тревожности, а также повышение концентрации сывороточного БТШ-60 и МНТФ (достоверно превышающие значения в группе ИТ), при отсутствии изменений БТШ-70, 90 и СТГ. В группе, выполнявшей ИТ, существенных различий в сравнении с исходными данными не зарегистрировано. Полученные результаты о новых эффектах долгосрочной адаптации к ПГ открывают возможности использования этого метода в качестве средства индукции нейропластичности и нейрогенеза у относительно здоровых лиц, а в будущем - у пациентов с нейродегенеративными заболеваниями.

ТЕПЛОВОЕ ПРЕКОНДИЦИОНИРОВАНИЕ СНИЖАЕТ УРОВЕНЬ ТРЕВОЖНОСТИ У КРЫС

2019-05-24T16:38:43+03:00

Белок стресса, или белок теплового шока 70 кДа (Hsp70) является основным компонентом одной из наиболее консервативных систем защиты клеток и организмов от различных повреждающих факторов. Достаточно простым методов увеличения экспрессии Hsp70 в организме, в различных его органах и тканях, включая ЦНС, является тепловое прекондиционирование (ТП), то есть нагревание организма до температуры 41-42ºС. Задачей настоящего исследования явилось выяснение возможностей снижения уровня тревожно-подобного поведения крыс в тесте приподнятый крестообразный лабиринт (ПКЛ) с помощью однократного применения ТП. Показано, что через сутки после процедуры ТП у крыс отмечалось снижение уровня тревожности на основании увеличения числа и времени входов в открытые рукава ПКЛ, числа пройденных квадратов в открытых рукавах и процентного соотношения числа входов в открытые рукава к общему числу всех входов по сравнению с контролем. Вместе с тем, наблюдалось усиление двигательной активности (увеличение числа входов в закрытые рукава) и исследовательского поведения (увеличение числа заглядываний в открытый рукав и свешиваний с него). Полученные данные свидетельствуют о способности ТП оказывать анксиолитическое действие одновременно с повышением уровней двигательной и исследовательской активностей. Эти результаты могут найти применение при разработке неинвазивных способов коррекции тревожных состояний.

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДВИГАТЕЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ У СПИНАЛИЗИРОВАННЫХ КРЫС ПРИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТИМУЛЯЦИИ СПИННОГО МОЗГА И ЛОКОМОТОРНОЙ ТРЕНИРОВКE

2019-05-24T16:38:44+03:00

Изучалось восстановление двигательных функций у хронических спинализированных крыс при локомоторных тренировках на тредбане в сочетании с электрической подкожной или эпидуральной стимуляцией спинного мозга. Тренировка бипедальной ходьбы на движущейся ленте тредбана с поддержкой веса тела и применением той или другой стимуляции (40 Гц) проводилась 5 дней в неделю по 20-30 минут. Динамика изменения локомоторных способностей при использовании подкожной и эпидуральной электрической стимуляции и их действие на нейронные структуры спинного мозга были схожи. Спустя 3 недели двигательной реабилитации одиночная (L1 или S1) стимуляция с частотой 1 Гц вызывала рефлекторные моносинаптические потенциалы в мышцах задних конечностей tibialis anterior и gastrocnemius medialis, а одновременная (L2 и S1) ритмическая стимуляции с частотой 40 Гц инициировала локомоторно-подобную активность на движущейся ленте тредбана. После 9 недель тренировок наблюдалась более выраженная ритмика, что совпадало с появлением полисинаптических спинальных рефлексов. Введение неселективного агониста серотониновых рецепторов-квипазина приводило к усилению полисинаптической активности в рефлекторных ответах и улучшению локомоции.

РЕОРГАНИЗАЗИЯ АСТРОЦИТОВ НЕОКОРТЕКСА БЕЛЫХ КРЫС ПОСЛЕ 20-МИНУТНОЙ ОККЛЮЗИИ ОБЩИХ СОННЫХ АРТЕРИЙ

2019-05-24T16:38:45+03:00

Цель. Исследование посвящено изучению с позиций фрактального формализма пространственной организации астроцитов неокортекса белых крыс в норме и после 20-минутной окклюзии общих сонных артерий (ООАС). Методы исследования. С помощью гистологических (окраска гематоксилином и эозином, по Нисслю), иммуногистохимического (GFAP) методов и морфометрии были изучены тела и отростки астроцитов на серийных фронтальных срезах сенсомоторной коры в контроле (ложнооперированные животные, n = 15) и через 1, 3, 7, 14 и 30 сут (n = 25) после ООСА. Для описания структуры астроцитов дополнительно использованы подходы фрактального формализма. Фрактальный анализ полученных изображений проводили с помощью программы ImageJ 1.52 (плагин FracLac 2.5). Статистические гипотезы проверяли непараметрическими критериями. Результаты и обсуждение. Исследование показало, что после ООАС отмечалась значительная гетерогенность и гетерохронность изменений пространственной организации астроцитов. Более лабильными и реактивными были дистальные отростки астроцитов 3−4 порядка. GFAP филаментов этих отростков быстрее разрушалась через 1 сутки после ООСА, но через 3 и 7 сут степень его восстановления (ветвление с заполнением фрактального пространства) была существенно выше, чем на уровне проксимальных отростков. Заключение. Таким образом, после острой ишемии, вызванной 20-минутной ООСА, с помощью фрактального анализа получены новые данные о закономерностях качественных и количественных изменений пространственной организации астроцитов неокортекса. Эти, преимущественно адаптационно-репаративные, изменения мы относим к механизмам естественной защиты нервной ткани головного мозга в реперфузионном периоде.

ВЛИЯНИЕ ПРЕНАТАЛЬНОГО СТРЕССА НА ФОРМИРОВАНИЕ ОРЕКСИНЕРГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ГИПОТАЛАМУСА КРЫСЫ

2019-05-24T16:38:47+03:00

Исследовано влияние пренатального стресса (ПНС) на формирование орексинергической и дофаминергической систем мозга у 14-ти и 30-дневных крысят, рожденных самками, которых с 13 по 19 день беременности подвергали депривации сна (по 6 часов в день) методом «малых площадок». У 14-дневных ПНС крысят с помощью теста «открытое поле» выявлены нарушения двигательного развития. В гипоталамусе с помощью иммуногистохимического метода на срезах мозга у них выявлено значительное увеличение орексина А в нейронах перифорникальной области, а высокоэффективная жидкостная хроматографии демонстрируют увеличение уровня дофамина и скорости его метаболизма по сравнению с контрольными крысятами, рожденными от интактных самок. Результаты Вестерн-блоттинга свидетельствуют об уменьшении в стриатуме уровня фермента синтеза ГАМК (GAD65) и увеличении уровня фосфорилированной по серину-40 формы тирозингидроксилазы – фермента синтеза дофамина по сравнению с контролем. К 30-му дню жизни показатели двигательной активности у ПНС крысят не отличаются от контрольных, однако ПНС крысята характеризуются более высоким уровнем тревожности и меньшей исследовательской активностью. Результаты морфологических и биохимических исследований также свидетельствуют об отсутствии различий исследованных показателей в гипоталамусе и стриатуме в 30-дневных ПНС крысят по сравнению с контрольными, что подтверждается результатами электрофизиологического исследования, которое также демонстрирует отсутствие различий в организации цикла бодрствование-сон у 30-дневных ПНС и контрольных крысят. В статье обсуждаются морфофункциональные взаимодействия орексинергической и дофаминергических систем мозга в раннем постнатальном периоде развития организма и роль орексинов в компенсаторных механизмах мозга.

ВЛИЯНИЕ КРАТКОВРЕМЕННОГО И ДЛИТЕЛЬНОГО НЕКОНТРОЛИРУЕМОГО СТРЕССА НА ЖИВОТНЫХ ДОМИНАНТНОГО И СУБОРДИНАНТНОГО СОЦИАЛЬНОГО СТАТУСА С РАЗЛИЧНЫМ ТИПОМ СТРЕССОРНОЙ РЕАКЦИИ

2019-05-24T16:38:48+03:00

Цель данной работы - изучение влияния кратковременного и длительного неконтролируемого стрессорного воздействия на поведение животных различного типа стрессорной реакции и социального статуса.

Кратковременный стресс (неизбегаемое плавание в течение 5-ти минут) приводит к угнетению двигательной активности у субординантов с неактивным типом стрессорной реакции, в то время как у активных доминантов проявляется лишь один поведенческий компонент стрессорного ответа - груминг. При действии длительного неконтролируемого стресса (иммобилизация в тесных пеналах 5 дней/4 ч) у активных доминантов в отличие от неактивных субординантов наблюдаются признаки депрессивно-подобного состояния, выраженного в достоверном снижении показателей динамики массы тела, увеличении уровня агедонии, тревожности, снижении двигательной и исследовательской активности на 5-й день воздействия, увеличении болевого порога по сравнению с фоном. У субординантов с неактивным типом стрессорной реакции на 5-й день воздействия наблюдается стрессорная реакция, выраженная в снижении двигательной и исследовательской активности и увеличении тревожности.

Кратковременный и длительный неконтролируемый стресс по-разному влияет на животных с различным социальным статусом и стратегией поведения. Эти данные могут быть полезны для индивидуального подбора соответствующих антидепрессантов, исходя из психофизиологических характеристик.

ВЛИЯНИЕ L-КАРНИТИНА НА ИММУНОЛОГИЧЕСКИЕ, ИНТЕГРАЛЬНЫЕ И БИОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ МЫШЕЙ, ПОЛУЧАЮЩИХ РАЦИОН С ИЗБЫТКОМ ЖИРА И ФРУКТОЗЫ

2019-05-24T16:38:49+03:00

В эксперименте на мышах инбредной линии DBA/2J и тетрагибридах DBCB изучено влияние потребления l-карнитина (Car) в дозе 300 мг/кг массы тела на физиологические, интегральные биохимические, морфологические и иммунологические показатели в условиях 65-суточного потребления высокожирового рациона с заменой питьевой воды на 20% водный раствор фруктозы (ВУВЖР). Уровень поисковой активности и тревожности животных изучали в тесте «Приподнятый крестообразный лабиринт» (ПКЛ), мышечный тонус определяли по удельной силе хватки передних лап. По окончании эксперимента определяли массу внутренних органов, белой и бурой жировой ткани, изучали морфологию печени методом светооптической микроскопии, определяли концентрации глюкозы, холестерина общего и в составе ЛПВП, триглицеридов, активности ферментов - АЛТ, АСТ, креатинфосфокиназы (КФК), липазы на биохимическом анализаторе, уровни инсулина, лептина, грелина, IL-3, 5, 10, 12р(70), RANTES методом мультплексного анализа. Показано, что, в отличие от DBA/2J, мыши DBCB отвечали на добавку Car увеличением удельного энергопотребления рациона. У этих животных потребление Car способствовало снижению признаков жировой дистрофии печени, более выраженной (по сравнению c DBA/2J) нормализации уровней печеночных трансаминаз и КФК, приводило к снижению уровня лептина и соотношения лептин/грелин. В тесте ПКЛ показано, что потребление Car потенцировало эффект возрастания подвижности у мышей DBA/2J и эффект возрастания тревожности у мышей DBCB. Влияние Car на уровни инсулина, IL-3, IL-12p(70) было сходным у мышей указанной линии и тетрагибрида. Полученные данные свидетельствуют о позитивном эффекте Car в отношении ряда показателей липидного обмена и гепатопротекторном действии у мышей тетрагибридов, чувствительных к ВУВЖР и указывают на перспективность использования Car и его комбинаций с другими биологически активными веществами пищи в качестве средств диетической коррекции ожирения и связанных с ним алиментарно-зависимых заболеваний.

НЕЙРОМЕДИАТОРНЫЕ И ГОРМОНАЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СОСТОЯНИЯ ПИЩЕВОЙ АКТИВНОСТИ МЫШЕЙ BALB/С.

2019-05-24T16:38:51+03:00

Цель исследования изучить эффекты нейромедиаторных систем в структурах мозга и гормонов в крови в зависимости от функционального состояния пищевой активности мышей линии ВАLВ/с. Оказалось, что голодный фон по сравнению c сытым состоянием сопровождался увеличением содержания норадреналина и серотонина в гипоталамусе, дофамина в гиппокампе и серотонинового оборота в стриатуме. Параллельно с этим содержание лептина, нейропептида Y и тиреоидных гормонов в крови снизилось. Наибольшую чувствительность к мотивационному состоянию, связанному с осуществлением пищедобывательного поведения, проявил стриатум в виде возрастания оборотов всех трех медиаторов при сохранности нейромедиаторной активности, характерной для голодного фона. Гормональный ответ также зависел от пищевой активности: содержание всех гормонов за исключением грелина, кортикостерона и тестостерона снижалось в случае голода, которое еще более понизилось в случае пищедобывательного поведения, несмотря на многократное получение пищи в опыте. При этом содержание грелина и кортикостерона достоверно возросло. Полученные результаты свидетельствуют о том, что обнаруженные нейромедиаторные и гормональные изменения являются неспецифическими по отношению к метаболическим сигналам о состоянии пищевого центра, а отражают степень психофизиологической активности, связанной с возможностью удовлетворить текущую потребность.

ИЗМЕНЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И ЗАРЯДА ПОВЕРХНОСТИ ФОРМЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КРОВИ В УСЛОВИЯХ АКТИВАЦИИ ПУРИНЕРГИЧЕСКОЙ СИГНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

2019-05-24T16:38:52+03:00

В норме в микроциркуляторном сосудистом русле форменные элементы крови функционируют в условиях силового воздействия со стороны смещающихся слоев движущейся плазмы, так называемого механического «стресса». В ответ на механический «стресс» эритроциты и клетки эндотелия экскретируют молекулы АТФ, выступающие ключевыми участниками межклеточных взаимодействий по средствам активации пуриновых рецепторов на мембранах клеток крови. В представленной работе с использованием методов атомно-силовой микроскопии изучены механические и электрические свойства форменных элементов крови в условиях механического «стресса» in vitro. При активации пуринергической сигнальной системы уровень АТФ в крови увеличился в 2,3 раза по сравнению с контролем. Установлено изменение биофизических свойств плазмалеммы клеток крови. Жесткость эритроцитов и лимфоцитов увеличилась соответственно на 29% и 26% (р<0,05), потенциал поверхности стал более отрицательным соответственно на 23,5% и 27% (р<0,05) по сравнению с контролем. Вместе с тем, важным моментом
в проведенном исследовании является установленное увеличение силы адгезии между эритроцитом и лимфоцитом на 49,7% (р<0,05), что подтверждает важную физиологическую роль эритроцитов в усилении адгезивной функции лейкоцитов. Полученные данные позволяют заключить, что молекула АТФ, экскретируемая эритроцитами в условиях механического «стресса», выступает ауто- и паракринным регулятором биофизических свойств плазмалеммы эритроцитов и лимфоцитов, что имеет важное значение в изучении механизмов межклеточных взаимодействий в микроциркуляторном русле и поиске фармакологических регуляторов сосудистого тонуса.

РОЛЬ АКТИВНЫХ ФОРМ КИСЛОРОДА В ИНФАРКТ-ЛИМИТИРУЮЩЕМ ЭФФЕКТЕ РАННЕГО ГИПОКСИЧЕСКОГО ПРЕКОНДИЦИОНИРОВАНИЯ

2019-05-24T16:38:53+03:00

Исследование выполнено на крысах-самцах линии Вистар, у которых воспроизводили коронароокклюзию (45 мин) и реперфузию (2 ч). Гипоксическое прекондиционирование (ГП) моделировали с помощью 6 сеансов гипоксии и реоксигенации общей продолжительностью 2 ч. Установили, что ГП оказывает инфаркт-лимитирующий эффект. Защитный эффект ГП не проявлялся после применения «ловушки» гидроксильных радикалов 2-меркаптопропионилглицина (2-МПГ). Защитный эффект 2-МПГ не проявлялся, если его применяли после ГП. «Ловушка» супероксидных радикалов темпол и антиоксидант тролокс сами по себе не влияли на инфаркт-лимитирующий эффект ГП. Результаты работы свидетельствуют, что активные формы кислорода играют важную роль в реализации инфаркт-лимитирующего эффекта гипоксического прекондиционирования. Полученные данные косвенно указывают, что гидроксильные радикалы могут играть ведущую роль в гипоксическом прекондиционировании.

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ АКТИВНОСТЬ ГЛИКОПРОТЕИНА-P В ГЕМАТОЭНЦЕФАЛИЧЕСКОМ БАРЬЕРЕ НА ФОНЕ ИШЕМИИ-РЕПЕРФУЗИИ ГОЛОВНОГО МОЗГА

2019-05-24T16:38:54+03:00

На 70 крысах-самцах вистар изучена активность белка-транспортера гликопротеина-Р (Pgp) и его относительное количество в гематоэнцефалическом барьере (ГЭБ) коры лобной доли больших полушарий головного мозга при окклюзии-реперфузии средней мозговой артерии. Окклюзию выполняли эндоваскулярно на протяжении 30 мин. Активность Pgp в ГЭБ оценивали косвенно по концентрации его маркерного субстрата – фексофенадина в коре больших полушарий головного мозга крыс после его внутривенного введения в дозе 10 мг/кг через 24 ч после реперфузии. Образцы ткани коры больших полушарий головного мозга и плазмы крови забирали через 5, 10, 15, 30, 45 и 60 мин после введения фексофенадина. Концентрацию фексофенадина в тканях определяли методом ВЭЖХ. Относительное количество транспортера оценивали методом иммуногистохимии.

Установлено, что окклюзия-реперфузия средней мозговой артерии приводит к увеличению проницаемости ГЭБ для фексофенадина, о чем свидетельствует повышение площади под кривой «концентрация фексофенадина в коре головного мозга – время» и отношения площади под кривой «концентрация фексофенадина в коре головного мозга – время» к площади под кривой «концентрация фексофенадина в плазме крови – время» в 3,19 раза (p < 0,05) и в 2,52 раза (p < 0,05) соответственно по сравнению с показателями ложнооперированных животных.

Иммуногистохимическая оценка относительного количества Pgp в ГЭБ после окклюзии-реперфузии средней мозговой артерии показала, что количество транспортера возрастает в 1,86 раза (p < 0,05) по сравнению с крысами, которые подвергались «ложной» операции.

Таким образом, несмотря на повышение количества Pgp в ГЭБ на фоне окклюзии-реперфузии средней мозговой артерии, его проницаемость для фексофенадина возрастает, что, вероятно связано с нарушением структуры барьера на фоне дефицита кислорода.