Нейрохимия, 2020, T. 37, № 1, стр. 240-31

Нейрохимические и поведенческие особенности действия префибрилярных олигомерных структур α-синуклеина у взрослых мышей

М. А. Грудень 1, О. А. Соловьева 1, В. С. Кудрин 2, В. Б. Наркевич 2, В. В. Шерстнев 1

1 ФГБНУ “НИИ нормальной физиологии им. П.К. Анохина”
Москва, Россия

2 ФГБНУ “НИИ фармакологии им. В.В. Закусова”
Москва, Россия

Поступила в редакцию 13.06.2019
После доработки 24.06.2019
Принята к публикации 05.07.2019

Полный текст (PDF)

Аннотация

Префибриллярные олигомерные структуры белка α-синуклеина, образующиеся при его мисфолдинге, играют важную роль в процессах молекулярного патогенеза болезни Паркинсона и других зависимых от возраста нейродегенеративных заболеваний. Проведено исследование влияния токсических олигомеров α-синуклеина, вводимых интраназально в течение 14-ти дней, на двигательную активность, обучение, память и тревожность взрослых (6-месячных) самцов мышей C57Bl/6, а также на содержание и обмен моноаминов и нейромедиаторных аминокислот в гиппокампе и фронтальной коре мозга. В работе использовали модели “Открытое поле”, “Условная реакция пассивного избегания” и “Приподнятый крестообразный лабиринт”. Содержание моноаминов и их метаболитов, а также нейромедиаторных аминокислот в ткани мозга животных определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с электрохимической детекцией. Обнаружено, что олигомеры α-синуклеина вызывают у взрослых мышей повышение тревожности, выраженное снижение содержания дофамина и разнонаправленное изменение уровня его метаболитов в гиппокампе и фронтальной коре. Значимых изменений показателей обучения и долговременной памяти, двигательной активности животных, а также содержания норадреналина, серотонина и нейромедиаторных аминокислот в изученных структурах мозга при действии олигомеров α-синуклеина не документировано. Выполнен сравнительный анализ экспериментальных данных, полученных в работе, и результатов проведенных нами ранее исследований поведенческих и нейрохимических эффектов олигомерных структур белка у стареющих 12-месячных мышей. Обсуждаются возможные механизмы выявленных в наших исследованиях зависимых от возраста эффектов олигомеры α-синуклеина.

Ключевые слова: олигомеры α-синуклеина, дофамин, нейромедиаторы, поведение, гиппокамп, фронтальная кора, взрослые и стареющие мыши, болезнь Паркинсона

DOI: 10.31857/S1027813320010094

ВВЕДЕНИЕ

Согласно современным представлениям болезнь Паркинсона (БП) является возрастзависимым мультисистемным нейродегенеративным заболеванием. БП характеризуется широкой распространенностью в популяции, ростом заболеваемости с возрастом и, что особенно важно, прогрессирующим “омоложением” [13]. Считают, что в основе развития БП лежат гиперэкспрессия и нарушение конформации белка α-синуклеина (α-син) с образованием нейротоксических амилоидогенных форм, инициирующих нейродегенеративный процесс с определенным временным градиентом распространения по мозгу, который охватывает не только дофаминергическую, но и серотонинергическую, норадреналинергическую, ацетилхолинергическую, глутаматергическую и ГАМК-ергическую системы, вызывая гибель определенных популяций нервных клеток в различных структурах мозга, что обуславливает спектр характерных двигательных и недвигательных симптомов. На начальном этапе происходит деградация пресинаптических терминалей и нарушение процессов синаптической нейротрансмиттерной передачи, что обуславливает развитие ранних немоторных проявлений при БП [46]. Таким образом, исследование возрастных особенностей двиательных и недвигательных нарушений, сопряженных с изменением содержания и обмена нейромедиаторов в церебральных структурах при мисфолдинге α-син и действии его нейротоксических конформаций, представляет значимый интерес для понимания механизмов формирования и развития БП и других возрастзависимых нейродегенеративных заболеваний.

Ранее нами была разработана оригинальная экспериментальная модель сходных с БП патологических состояний, основанная на инокуляции в нос стареющим мышам конформационных агрегатов α-син (олигомеров и/или фибрилл), что вызывало взаимосвязанные процессы, ассоциированные с характерным изменением нейрохимического паттерна мозга и нарушения двигательной активности животных [7]. В дальнейших экспериментах, выполненных на 12-месячных мышах, были документированы сопряженные с моторными проявлениями (ригидность, гипокинезия и неподвижность) изменения содержания дофамина (DA), серотонина (5-НТ), норадреналина (НА), а также их метаболитов в черной субстанции (ЧС) и стриатуме (Ст) в условиях хронического интраназального введения указанных агрегированных форм α-син либо их композиционной смеси [8, 9]. У стареющих животных при хроническом интраназальном введении олигомеров α-син были выявлены нарушения долговременной памяти и повышение тревожности, а также уменьшение числа ДА нейронов в компактной части ЧС мозга и нарушение нейрогенеза в зубчатой фасции гиппокампа [10].

Целью настоящей работы явилось изучение эффектов олигомеров α-син при хроническом интраназальном введении на двигательную активность и тревожность взрослых 6-ти месячных мышей, а также содержание и обмен моноаминов и медиаторных аминокислот в гиппокампе и фронтальной коре мозга.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Работа проведена на 20 самцах мышей линии C57Bl/6 в возрасте 6-ти мес. и массой 26.5 ± 1.2 г. (ФГБУН НЦБМТ ФМБА питомник “Столбовая”, Россия). Мыши содержались по 5 особей в клетках в стандартных условиях вивария со сменой темной и светлой фаз суток 12/12 ч при свободном доступе к пище и воде. Все манипуляции с животными были проведены с соблюдением требований, изложенных в директиве по охране животных, используемых в научных целях (2010/63/ EU от 22 сентября 2010 г.), а также в соответствии с правилами, утвержденными комиссией по биоэтике ФГБНУ “Научно-исследовательский институт нормальной физиологии им. П.К. Анохина”. Мышам двух групп вводили поочередно в каждую ноздрю раствор префибриллярных агрегатов-олигомеров α-син (8 мкл, 0.48 мг/кг, n = 10) либо физиологический раствор (ФР, 8 мкл, n = 10) ежедневно в интервале времени 10.00–14.00 в течение 14-ти дней.

Поведенческое тестирование включало оценку двигательной активности в тесте “Открытое поле” (ОП), долговременной памяти при формировании условной реакции пассивного избегания (УРПИ) и тревожности (“Приподнятый крестообразный лабиринт”, ПКЛ) [10]. На 15-е сут исследования животных однократно помещали в установку ОП (5 мин – адаптация, с 6-ой по 11-ю мин – тестирование). На 18-й день формировали УРПИ (тест через 24 ч) в установке PACS Shuttle Box (Columbus Instruments, Огайо, США). На 22-ые сут животных на протяжении 5 мин тестировали в ПКЛ (Columbus Instruments, Огайо, США). Во время обучения и тестирования в ОП и ПКЛ поведение мышей записывали с помощью видеокамеры CNB-BBB-31F (CNB Technology Inc., Корея). Для анализа видео файлов использовали программу Ethovision XT 8.5 (Noldus, Голландия). На основе полученных траекторий пути передвижения определяли количество посещений животным каждой зоны интереса (ОП: центр, периферия и углы установки, ПКЛ: открытые и закрытые рукава и центр) и общее время пребывания в ней, также оценивали среднюю скорость движения и пройденный путь. Латентное время (ЛВ) перехода в освещенный отсек при формировании и тестировании УРПИ определяли с помощью компьютерной программы PACS 30 Shuttle Box v . 3.13.

Через 24 ч по окончании поведенческих экспериментов всех животных декапитировали, извлекали мозг и выделяли на холоде образцы гиппокампа и фронтальной коры мозга, которые замораживали в жидком азоте. Далее в поученных образцах церебральных структур определяли содержания биогенных аминов: DA, 5-HT, NA и метаболитов DA (DOPAC, HVA, 3-MT), 5-HT (5-HIAA), а также концентрации нейромедиаторных аминокислот: Asp, глутамата Glu, глицина Gly, Tau, GABA. Уровень нейромедиаторов определяли в структурах мозга мышей методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЖХ) с электрохимической детекцией (ВЭЖХ/ЭД) на хроматографе LC-304T (BAS, West Lafayette, США) с инжектором Rheodyne 7125, с объемом петли для нанесения образцов в 20 мкл [8]. Величины концентрации моноаминов в опытных образцах рассчитывали методом “внутреннего стандарта”, исходя из отношений площадей пиков в стандартной смеси и в экспериментальном образце, и выражали в нмоль/г ткани. Содержание нейромедиаторных аминокислот определяли методом ВЭЖХ/ЭД согласно стандартной методике [11]. В качестве стандартной смеси для калибровки колонки с сорбентом использовали раствор смеси аспарагиновой, глутаминовой кислот, глицина, таурина и ГАМК в концентрации 0.1 мкМ/мл в 0.1 н HClO4. Величины концентрации нейромедиаторных аминокислот выражали в ммоль/г ткани.

Олигомеры α-син были получены и охарактеризованы по описанному ранее протоколу [7], нейротрансмиттеры – дофамин (dopamine, DA), его метаболиты (3,4-Dihydroxyphenylacetic acid, DOPAC; homovanillic acid, HVA; 3-Methoxytyramine, 3-МТ), норадреналин (NA), серотонин (5-hydroxytryptamine, serotonin, 5-HT) и его метаболит (5-hydroxyindoleacetic acid, 5-HIAA), а также нейромедиаторные аминокислоты – аспартат (Asp), глутамат (Glu), глицин (Gly), таурин (Tau), ГАМК (GABA) были получены (Sigma, St. Louis, MO, USA).

Статистический анализ результатов поведенческих экспериментов осуществляли с помощью программ SPSS Statistics 17.0 (SPSS Inc., США) и Statistica 7.0. Показатели сравнивали с помощью теста Манна–Уитни для двух независимых выборок и теста Вилкоксона для зависимых выборок. Данные представлены как средние значения и стандартная погрешность измерения. Различия считали статистически значимыми при р < 0.05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

При изучении поведенческих эффектов олигомеров α-син обнаружено, что общая двигательная активность экспериментальных мышей по сравнению с контрольными достоверно не изменилась. Средняя скорость движения экспериментальных мышей в ОП не отличалась от скорости контрольных животных (адаптация: олигомеры α-син: 5.0 ± 0.6 см/с, ФР: 5.8 ± 0.4 см/с, тест Манна–Уитни, U = 19.00, Z = –1.042, р = 0.298; тест: олигомеры α-син: 3.8 ± 0.7 см/с, ФР: 4.7 ± 0.4 см/с, тест Манна–Уитни, U = 28.00, Z = 0, р = 1). Пройденное исследованными группами животных расстояние также статистически значимо не различалось (адаптация: олигомеры α-син: 1494.4 ± ± 173.1 см, ФР: 1731.1 ± 122 см, U = 19.00, Z = –1.042, р = 0.298; тест: олигомеры α-син: 1359.3 ± 253.4 см, ФР: 1669.6 ± 135.6 см, U = 28.00, Z = 0, р = 1).

В ПКЛ средняя скорость движения (олигомеры α-син: 4.4 ± 0.9 см/с, ФР: 5.1 ± 0.6 см/с, U = 19.00, Z = –0.645, р = 0.519) и длина пути, пройденного за 5 мин (олигомеры α-син: 1312.0 ± 281.0 см, ФР: 1515.3 ± 173.6 см, U = 19.00, Z = –0.645, р = 0.519) не различались у мышей из экспериментальной и контрольных групп.

При формировании УРПИ среднее ЛВ перехода в темный отсек не различалось между группами мышей (олигомеры α-син: 27.7 ± 7.4 см, ФР: 31.0 ± 11.0 см, U = 20.5, Z = –0.453, р = 0.651). Через 24 ч после обуславливания среднее ЛВ перехода в темный отсек у экспериментальных мышей было в 2 раза меньше по сравнению с контрольными (олигомеры α-син: 113.2 ± 44.4 см, ФР: 225.8 ± 38.6 см, U = 10.5, Z = –1.814, р = 0.07), однако из-за большого разброса показателей различия не достигли статистической значимости. У экспериментальных животных не было отмечено статистически значимых различий между ЛВ обуславливания и ЛВ тестирования (тест Вилкоксона, Z = –1.892, р = 0.058), у контрольных – были (Z = –2.521, р = = 0.012). При тестировании в ОП не выявлено достоверных различий в двигательной активности между группами мышей в центре установки (4 квадранта из 16) (адаптация: олигомеры α-син: 54.7 ± 8.9 с, ФР: 69.6 ± 9.2 с, U = 16.00, Z = –1.389, р = 0.165; тест: олигомеры α-син: 58.1 ± 5.5 с, ФР: 68.4 ± 8.1 см/с, U = 16.00, Z = –1.389, р = 0.165). Животные, получавшие олигомеры, больше времени провели на периферии установки (остальные 12 квадрантов установки) в течение последних 6 минут, по сравнению с первыми 5 (адаптация: 239.4 ± 7.9 с, тест: 297.2 ± 5.6 с, тест Вилкоксона, Z = –2.366, р = 0.018), а также в углах установки (квадранты z1, z4, z13, z16) (адаптация: 88.1 ± 13.0 с, тест: 143.2 ± ± 18.8 с, Z = –2.028, р = 0.043). У контрольных мышей не обнаружено значимых различий в нахождении на периферии (адаптация: 222.1 ± 9.1 с, тест: 272.1 ± 17.2 с, Z = –1.82, р = 0.069) и в углах ОП (адаптация: 68.2 ± 5.2 с, тест: 95.3 ± 13.6 с, Z = = –1.12, р = 0.263).

В тесте ПКЛ между экспериментальной и контрольной группами мышей выявлены достоверные различия в длительности нахождения в открытых (олигомеры α-син: 13.5 ± 4.7 с, ФР: 57.0 ± 17.0 с, U = = 5.00, Z = –2.453, р = 0.014) и закрытых рукавах лабиринта (олигомеры α-син: 257.3 ± 11.1 с, ФР: 204.3 ± 19.7 с, U = 6.00, Z = –2.324, р = 0.020). Количество входов в открытые рукава ПКЛ было на уровне тенденции ниже в группе мышей, которым вводили олигомеры α-син, по сравнению с контролем (олигомеры α-син: 6.8 ± 2.3, ФР: 15.3 ± 3.2, U = 9.00, Z = –1.945, р = 0.052), тогда как различия в количестве входов в закрытые рукава были не значимы (р > 0.2) (рис. 1). Полученные данные указывают на повышение уровня тревожности у животных, получавших интраназально олигомеры α-син по сравнению с мышами, которым вводили ФР.

Рис. 1.

Влияние хронического интраназального введения олигомеров α-синуклеина на длительность и количество входов в закрытые и открытые рукава “Приподнятого крестообразного лабиринта” у 6-месячных мышей по сравнению с контролем. По оси абсцисс: 1 – открытые рукава ПКЛ, 2 – закрытые рукава. По оси ординат: длительность нахождения в рукавах, с (а), количество входов в рукава (б). Серый столбик – олигомеры α-син, незакрашенный столбик – ФР. Данные представлены как M ± SEM. * – p < < 0.05, сравнение экспериментальной и контрольной групп мышей по критерию Манна–Уитни.

Нейрохимический анализ выявил следующие особенности содержания моноаминов и их метаболитов в гиппокампе и фронтальной коре мозга мышей, которым интраназально вводили олигомеры α-син. Так, документировано, что в гиппокампе экспериментальных животных содержание DA снижается на 42.5% (p < 0.05), а также наблюдается снижение уровня его метаболитов, HVA и 3-МТ на 28.2 и 52% (p < 0.05) соответственно, при неизменном содержании DOPAC (табл. 1, рис. 2). Эффекты олигомеров α-син сопряжены со снижением коэффициента обмена DA–DOPAC/DA на 47.1% (p < 0.05) в гиппокампе по сравнению с контролем (рис. 3). Вместе с тем введение олигомеров не вызывает достоверных изменений показателей обмена других нейромедиаторов , однако инициирует незначительное снижение норадреналина в гиппокампе животных (табл. 1). Во фронтальной коре у экспериментальных мышей аналогично с гиппокампом наблюдается снижение концентрации DA на 56.0% с одновременным возрастанием его метаболитов DOPAC на 83.0% (p < 0.05) и на 16.7% – 3-МТ, тогда как вектор коэффициента обмена DA–DOPAC/DA меняется и возрастает на 35.2% по сравнению с контролем. В условиях действия олигомеров α-син во фронтальной коре мышей не отмечено достоверных изменений в концентрации норадреналина, а также серотонина и его метаболитов (табл. 1). Значимых различий уровней нейромедиаторных аминокислот в исследованных структурах головного мозга животных, которым вводили олигомеры α-син либо физиологический раствор, не выявлено (табл. 2).

Таблица 1.  

Влияние хронического интраназального введения олигомеров α-синуклеина на содержание нейромедиаторов и их метаболитов, а также показателей обмена в гиппокампе и фронтальной коре по сравнению с контролем

Наименование структуры мозга и групп животных Нейромедиаторы, их метаболиты (нМ/г ткани) и показатели обмена (усл. ед.)
NA DA DOPAC НVA 3-MT 5-HT 5-НIAA DOPAC/DA НVA/DA 5-НIAA/5HT
Гиппокамп
Физ. раствор 8.74 ± 0.51 8.37 ± 0.90 0.39 ± 0.05 1.74 ± 0.529 1.12 ± 0.41 9.19 ± 0.58 8.14 ± 0.27 0.17 ± 0.074  0.89 ± 0.08 0.50 ± 0.08
Олигомеры α-синуклеина 7.79 ± 0.50 4.81 ± 2.56* 0.34 ± 0.06 1.25 ± 0.53* 0.73 ± 0.25* 9.47 ± 0.55 7.88 ± 0.524 0.09 ± 0.03* 0.842 ± 0.057 0.42 ± 0.40
Фронтальная кора
Физ. раствор 8.69 ± 0.16 4.86 ± 1.83 0.37 ± 0.04 1.89 ± 0.18 0.37 ± 0.08 8.72 ± 0.31 3.21 ± 0.32 0.122 ± 0.033  0.65 ± 0.19 0.36 ± 0.029
Олигомеры α-синуклеина 8.58 ± 0.25 2.14 ± 0.720* 0.68 ± 0.10* 2.16 ± 0.34 0.85 ± 0.26* 8.82 ± 0.40 3.46 ± 0.49 0.165 ± 0.056  0.51 ± 0.10 0.39 ± 0.016
Рис. 2.

Влияние хронического интраназального введения олигомеров α-синуклеина на содержание дофамина и его метаболитов в гиппокампе и фронтальной коре мозга по сравнению с контролем у 6-месячных мышей C57Bl/6. По оси абсцисс: черный столбик – физиологический раствор, серый столбик – олигомеры α-синуклеина. По оси ординат: содержание дофамина и его метаболитов в % от контроля. * – p < 0.05, сравнение экспериментальной и контрольной групп мышей.

Рис. 3.

Влияние хронического интраназального введения олигомеров α-синуклеина на показатель обмена дофамина и его метаболитов в гиппокампе и фронтальной коре мозга по сравнению с контролем у 6-месячных мышей C57Bl/6. По оси абсцисс: черный столбик – физиологический раствор, серый столбик – олигомеры α-синуклеина. По оси ординат: соотношение содержания метаболитов дофамина и дофамина в условных единицах. * – p < 0.05, сравнение экспериментальной и контрольной групп мышей.

Таблица 2.  

Влияние хронического интраназального введения олигомеров α-синуклеина на содержание нейромедиаторных аминокислот в гиппокампе и фронтальной коре по сравнению с контролем

Наименование структуры мозга и групп животных Содержание нейромедиаторных аминокислот (ммоль/г ткани)
ASP GLU GLY TAU GABA
Гиппокамп
Физ. раствор 9.89 ± 0.50 27.16 ± 1.83 1.17 ± 0.026 8.98 ± 0.70 2.64 ± 0.17
Олигомеры α-синуклеина 9.10 ± 1.07 26.27 ± 3.08 1.04 ± 0.12 8.36 ± 0.85 2.57 ± 0.36
Фронтальная кора
Физ. раствор 12.29 ± 0.91 30.40 ± 1.80 0.92 ± 0.045 9.57 ± 0.32 2.08 ± 0.12
Олигомеры α-синуклеина 11.57 ± 0.86 28.36 ± 1.89 0.97 ± 0.075 8.88 ± 0.50 2.09 ± 0.15

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

В проведенном нами исследовании было обнаружено, что олигомеры α-син, вводимые интраназально в течение 14-ти дней, вызывают у взрослых 6-ти месячных мышей возрастание показателей тревожности: уменьшение времени нахождения в открытых рукавах и увеличение времени в закрытых рукавах ПКЛ, а также возрастание динамики предпочтения нахождения на периферии и в углах ОП. При этом у животных не было документировано значимых изменений показателей двигательной активности и сохранности УРПИ. Вместе с тем, олигомеры α-син инициируют у взрослых мышей выраженное снижение содержания DA, а также изменения уровня моноаминергических метаболитов в гиппокампе и фронтальной коре мозга. В гиппокампе отмечено снижение содержания метаболитов HVA и 3-МТ при стабильном уровне DOPAC, тогда как в коре мозга возрастает содержание DOPAC и 3-МТ при неизменном уровне HVA. Эти данные свидетельствуют, что в гиппокампе преобладает путь распада DA с участием фермента моноаминооксидазы (МАО), а во фронтальной коре мозга — с участием фермента катехол‑О-метилтрансферазы (СОМТ). Выявленные различия содержания DA и его метаболитов в исследованных церебральных структурах, по-видимому, обусловлены особенностями влияния олигомерных конформаций α-син на обмен DA в мезокортикальной и мезолимбической–дофаминергических системах мозга [12].

В данной работе документировано, что у взрослых животных олигомеры α-син инициируют синхронное снижение уровня DA в гиппокампе и фронтальной коре мозга, ассоциированное с повышением тревожности. Эти данные, на наш взгляд, позволяют объяснить развитие у мышей тревожноподобного состояния нарушением DA-ергической трансмиссии в указанных церебральных структурах, а также аберрацией постнатального нейрогенеза в зубчатой фасции гиппокампа. Известно, что гиппокамп и фронтальная кора непосредственно связаны с регуляцией когнитивной и аффективной функций. Нарушение обмена моноаминов и моноаминергических процессов, в частности, DA, рассматривают в качестве ведущих механизмов патогенеза расстройств депрессивного спектра [13, 14]. Существующие представления связывают процессы неонейрогенеза в гиппокампе с обеспечением психоэмоциональных функций, а нарушение пролиферации, дифференцировки и выживаемости вновь образованных нервных клеток – с развитием депрессии, тревоги и апатии – распространенных немоторных проявлений доклинической стадии БП и синуклеинопатий. Показано, что снижение содержания DA в гиппокампе угнетает нейрогенез в зубчатой фасции, инициируя формирование аберрантных нейронных сетей [15, 16].

В опытах, выполненных нами ранее на стареющих 12-ти месячных мышах, было показано, что олигомеры α-син в условиях аналогичного экспериментального протокола вызывают нарушения двигательной функции, ориентировочно-исследовательской активности, эпизодической памяти и повышение тревожности. У стареющих животных, получавших олигомерные формы α-син, было выявлено нарушение процессов нейрогенеза в зубчатой фасции гиппокампа, а также некоторое уменьшение содержания DA-ергических нейронов в компактной части черной субстанции мозга [7, 10].

Интересно, что у трансгенных мышей обнаружена возрастная динамика проявления моторных и немоторных нарушений, сходная с выявленными в наших опытах на взрослых и стареющих мышах, получавших олигомеры α-син. Так, взрослые мыши Thy1-a-syn c гиперэкспрессией человеческого α-син дикого типа характеризуются снижением социального поведения без нарушения ориентировочно-исследовательской и двигательной активности. При этом у животных 3–4-х месячного возраста указанных изменений поведения не наблюдается [17]. Стареющие 12-ти месячные мыши, экспрессирующие мутантный (А30Р) α‑син, демонстрируют наличие когнитивного дефицита – нарушение долговременной пространственной памяти и условного страха без двигательных расстройств. Выраженные двигательные нарушения регистрируются только у 17-ти месячных и более старых мышей [18]. Следует отметить, что повышенная экспрессия белка α-син дикого типа либо его мутантных форм инициирует и ускоряет образование нейротоксических агрегированных форм α-син [19].

Таким образом, в условиях действия олигомеров α-син при хроническом интраназальном введении у взрослых 6-ти месячных мышей нами документированы проявления, сходные с начальными доклиническими симптомами БП (аффективные расстройства без характерных двигательных нарушений). Тогда, как у стареющих 12-ти месячных животных эффекты олигомеров α-син в условиях аналогичного экспериментального протокола воспроизводили проявления клинической стадии заболевания (двигательные, когнитивные и психоэмоциональные нарушения, ассоциированные с дефицитом ДА в нигростриатной системе и аберрантным нейрогенезом в гиппокампе.

Обнаруженные возрастные различия влияния олигомеров α-син на показатели поведения, содержания и обмена нейромедиаторов в структурах мозга 6-ти и 12-ти месячных мышей обусловлены, по-видимому, несколькими механизмами. У взрослых 6-ти месячных животных адаптационные механизмы, такие как усиление синтеза, секреции и обратного захвата DA, снижение скорости его деградации, а также синтез DA в недофаминергических нейронах способны компенсировать дефицит DA и сдерживать нарушения DA-егической системы мозга. У стареющих 12-месячных животных указанные компенсаторные перестройки менее эффективны и недостаточны для сдерживания моторных нарушений [3, 20, 21]. С возрастом происходит ослабление нейроглиального потенциала мозга, в частности, способности микроглии захватывать и нейтрализовать α-син, а также снижение нейропротекторной и трансмиттерной функций астроцитов [22, 23].

Показано, что нарушенные процессы постнатального нейрогенеза участвуют в развитии немоторных проявлений БП – когнитивных и психоэмоциональных расстройств. Вместе с тем, при старении происходит снижение активности постнатального нейрогенеза, облегчая и ускоряя формирование немоторных нарушений на доклинической стадии заболевания [2426].

В качестве возможного механизма инициации БП и развития ранних доклинических симптомов рассматривают также ассоциированное с возрастом нарушение физиологической функции α-син как регулятора синаптической передачи вследствие его мисфолдинга и агрегации [27, 28].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полученные в работе экспериментальные данные и результаты ранее выполненного исследования позволяют считать, что выявленные у взрослых 6-ти месячных мышейC57Bl/6 поведенческие и нейрохимические эффекты олигомеров α-син, вводимых интраназально в течение 14-ти дней, воспроизводят отдельные немоторные доклинические проявления БП, тогда как у стареющих 12‑месячных животных олигомерные формы α-син вызывают моторные и немоторные нарушения, сходные с клиническими симптомами заболевания, отражая тем самым возрастзависимый характер нейротоксического действия амилоидогенных конформаций белка α-син. Предполагается, что усиление тревожности, документированное у 6-ти месячных животных при хроническом интраназальном введении олигомеров α-син обусловлено нарушением процессов DA-ергической нейротрансмиссии в гиппокампе и коре мозга, а также аберрацией нейрогенеза в зубчатой фасции гиппокампа.

Список литературы

  1. Geht A.B., Popov G.R. Medical and Social aspects of Parkinson’s disease. Parkinson’s disease and moving disorder. M.: “RKI Sovero Press”, 2014. 450 pages (in Russian).

  2. Chen H., Burton E.A., Ross G.W., Huang X., Savica R., Abbott R.D., Ascherio A., Caviness J.N., Gao X., Gray K.A.,Hong J.S., Kamel F., Jennings D., Kirshner A., Lawler C., Liu R., Miller G.W., Nussbaum R., Peddada S.D., Rick A.C., Ritz B., Siderowf A.D., Tanner C.M., Tröster A.I., Zhang J. // Environ. Health Perspect. 2013. V. 121. № 11–12. P. 1245–1252. https://doi.org/10.1289/ehp.1306967

  3. Hindle J.V. // Age Ageing. 2010. V. 39. № 2. P. 156–161.https://doi.org/10.1093/ageing/afp223

  4. Borghammer P. // Mov. Disord. 2018. V. 33. № 1. P. 48–57. https://doi.org/10.1002/mds.27138

  5. Bridi J.C., Hirth F. // Front. Neurosci. 2018. V. 19. P. 12:80. https://doi.org/10.3389/fnins

  6. Mehra S., Sahay S., Maji S.K. // Biochim. Biophys. Acta. Proteins Proteom. 2019. pii: S1570-9639(19)30045-7. https://doi.org/10.1016/j.bbapap.2019.03.001

  7. Gruden M.A., Davidova T.V., Yanamandra K., Kucheryanu V.G., Morozova-Roche L.A., Sherstnev V.V., Sewell R.D. // Behav. Brain. Res. 2013. V. 243. P. 205–212.

  8. Gruden M.A., Davydova T.V., Narkevich V.B., Fomina V.G., Wang C., Kudrin V.S., Morozova-Roche L.A., Sewell R.D. // Behav. Brain. Res. 2014. V. 263. P. 158–168.

  9. Gruden M.A., Davydova T.V, Narkevich V.B., Fomina V.G., Wang C., Kudrin V.S., Morozova-Roche L.A., Sewell R.D. // Behav Brain. Res. 2015. V. 279. P. 191–201. https://doi.org/10.1016/j.bbr.2014.11.001

  10. Шерстнев В.В., Кедров А.В., О. А. Соловьева О.А., Грудень М.А, Коновалова Е.В., Калинин И.А., Прошин А.Т. // Нейрохимия. 2017. Т. 34. № 4. С. 1–10. https://doi.org/10.7868/s1027813317040094

  11. Gruden M.A., Davydova T.V., Kudrin V.S., Wang C., Narkevich V.B., Morozova-Roche L.A., Sewell R.D.E. // ACS. Chem. Neurosci. 2018. V. 9. № 3. P. 568–577. https://doi.org/10.1021/acschemneuro.7b00379

  12. Roberts H.L., Brown D.R. // Biomolecules. 2015. V. 5. № P. 282–305. https://doi.org/10.3390/biom5020282

  13. Belujon P., Grace A. // Int. J. Neuropsychopharmacol. 2017. V. 20. № 12. P. 1036–1046. https://doi.org/10.1093/ijnp/pyx056

  14. Yang W., Yu S. // Cell Mol. Life. Sci. 2017. V. 74. № 8. P. 1485–1501. https://doi.org/10.1007/s00018-016-2411-y

  15. Schoenfeld T.J., Cameron H.A. // Neuropsychopharmacology. 2015. V. 40. № 1. P. 113–128. https://doi.org/10.1038/npp.2014.230

  16. Schlachetzki J.C., Grimm T., Schlachetzki Z., Ben Abdallah N.M., Ettle B., Vöhringer P., Ferger B.,Winner B., Nuber S., Winkler J. // J. Neurosci. Res. 2016. V. 94. № 1. P. 62–73. https://doi.org/10.1002/jnr.23677

  17. Magen I., Torres E.R., Dinh D., Chung A., Masliah E., Chesselet M.F.J. // J. Parkinsons Dis. 2015. V. 5. № 3. P. 669–680. https://doi.org/10.3233/JPD-140503

  18. Freichel C., Neumann M., Ballard T., Müller V., Woolley M., Ozmen L., Borroni E., Kretzschmar H.A., Haass C., Spooren W., Kahle P.J. // Neurobiol. Aging. 2007. V. 28. № 9. P. 1421–1435.

  19. Emamzadeh F.N. // J. Res. Med. Sci. 2016. V. 9. P. 21–29. https://doi.org/10.4103/1735-1995-181989

  20. Козина Е.А., Колачева А.А., Кудрин В.С., Кучеряну В.Г., Хаиндрава В.Г., Угрюмов М.В. // Нейрохимия. 2016. Т. 33. № 3. С. 222–229. https://doi.org/10.7868/51027813316030092

  21. Козина Е.А.,Ким А.Р.,Хакимова Г.Р.Угрюмов М.В. // Нейрохимия. 2016. Т. 33. № 4. С. 310–315. doi4https://doi.org/0.7868/51027813316030109

  22. Гомазков О.А. // Астроциты – звезды, которые управляют мозгом. М.: Издательство ИКАР, 2018. 108 с.

  23. Bliederhaeuser C., Grozdanov V., Speidel A. // Acta Neuropathol. 2016. V. 131. № 3. P. 379–391. https://doi.org/10.1007/s00401-015-1504-2

  24. Couillard-Després S. // Curr. Top. Behav. Neurosci. 2013. V. 15. P. 343–355. https://doi.org/10.1007/7854_2012_232

  25. Le Grand J.N., Gonzalez-Cano L., Pavlou M.A., Schwamborn J.C. // Cell Mol. Life Sci. 2015.V. 72. № 4. P. 773–797. https://doi.org/10.1007/s00018-014-1774-1

  26. Marxreiter F., Regensburger M., Winkler J. // Cell Mol. Life Sci. 2013. V. 70. № 3. P. 459–473. https://doi.org/10.1007/s00018-012-1062-x

  27. Calo L., Wegrzynowicz M., Santivañez-Perez J., Grazia Spillantini M. // Mov. Disord. 2016. V. 31. № 2. P. 169–177. https://doi.org/10.1002/mds.26479

  28. Benskey M.J., Perez R.G., Manfredsson F.P. // J. Neurochem. 2016. V. 137. № 3. P. 331–359. https://doi.org/10.1111/jnc.13570

Дополнительные материалы отсутствуют.