Нейрохимия, 2022, T. 39, № 1, стр. 80-88

Экспрессия генов регуляции синаптической пластичности в гиппокампе и пространственное обучение у крыс разного возраста в условиях моделирования стрептозотоцинового диабета

Г. В. Карантыш 1, А. М. Менджерицкий 2, В. Н. Прокофьев 1, О. В. Лянгасова 1, М. П. Фоменко 1

1 ФГАОУ ВО “Южный федеральный университет”
Ростов-на-Дону, Россия

2 ФГБОУ ВО “Донской государственный технический университет”
Ростов-на-Дону, Россия

Поступила в редакцию 01.01.2021
После доработки 21.07.2021
Принята к публикации 21.08.2021

Аннотация

В данном исследовании представлены результаты сравнительного анализа экспрессии генов регуляции синаптической пластичности, способности к пространственному обучению и сохранению выработанного навыка у животных 3-х и 18-месячного возраста в модели стрептозотоцинового диабета. Оценку пространственного обучения проводили в лабиринте Морриса. В гиппокампе исследовали относительный уровень траскриптов генов c-fos, c-jun, Egr-1 и Cyt-c с использованием метода полимеразной цепной реакции в реальном времени. На 3-й день тестирования в водном лабиринте Морриса время выхода на платформу у 18-месячных крыс превышало значения 3-месячных животных, как и после моделирования стрептозотоцинового диабета. Уровни экспрессии генов c-fos, c-jun и Egr-1 у животных 3-месячного возраста повышались как в ответ на выработку пространственного обучения, так и моделирование диабета, у 18-месячных крыс наблюдали снижение уровня экспрессии данного гена в модели стрептозотоцинового диабета. В обеих группах отмечали повышение уровня экспрессии гена Cyt-c в модели диабета относительно контроля, но у 18-месячных животных выявлено более выраженное увеличение данного показателя.

Ключевые слова: крысы 3-х и 18 мес., пространственное обучение, экспрессия генов c-fos, c-jun, Egr-1 и Cyt-c

Список литературы

  1. Global report on diabetes. World Health Organization 2016. (Globally, an estimated 422 million adults were living with diabetes in 2014, compared to 108 million in 1980. The global prevalence (age-standardized) of diabetes has nearly doubled since 1980, rising from 4.7% to 8.5% in the adult population.)

  2. Dal Canto E., Ceriello A., Rydén L., Ferrini M., Hansen T.B., Schnell O., Standl E., Beulens J.W. // Eur. J. Prev. Cardiol. 2019. V. 26. Suppl 2. P. 25–32.

  3. Feldman E.L., Callaghan B.C., Pop-Busui R., Zochodne D.W., Wright D.E., Bennett D.L., Bril V., Russell J.W., Viswanathan V. // Nat Rev Dis Primers. 2019. V. 5. № 1. e41.

  4. Hedayati N., Bemani N.M., Mohammadinejad A., Mohajeri S.A. // Phytother. Res. 2019. V. 33. № 12. P. 3040–3053.

  5. Huang X., Liu G., Guo J., Su Z. // Int. J. Biol. Sci. 2018. V. 14. № 11. P. 1483–1496.

  6. Verhulst M.J.L., Loos B.G., Gerdes V.E.A., Teeuw W.J. // Front. Endocrinol. (Lausanne). 2019. V. 10. e56.

  7. Bharadwaj P., Wijesekara N., Liyanapathirana M., Newsholme P., Ittner L., Fraser P., Verdile G. // J. Alzheimers Dis. 2017. V. 59. P. 421–432.

  8. Sutherland G.T., Lim J., Srikanth V., Bruce D. // J. Alzheimers Dis. 2017. V. 59. P. 393–403.

  9. Batkulwar K., Godbole R., Banarjee R., Kassasr O., Williams R., Kulkarni M. // ACS Chem. Neurosci. 2018. V. 9. P. 988–1000.

  10. Pugazhenthi S., Qin L., Reddy P.H. // Biochim Biophys Acta Mol. Basis Dis. 2017. V. 1863. № 5. P. 1037–1045.

  11. Umeno A., Biju V., Yoshida Y. // Free Radic. Res. 2017. V. 51(4). P. 413–427.

  12. Sun Y., Ma C., Sun H., Wang H., Peng W., Zhou Z., Wang H., Pi C., Shi Y., He X. // J. Diabetes Res. 2020. V. 2020. e4981814.

  13. Webber K.M., Raina A.K., Marlatt M.W., Zhu X., Prat M.I., Morelli L., Casadesus G., Perry G., Smith M.A. // Mech. Ageing Dev. 2005. V. 126. № 10. P. 1019–1025.

  14. Koseoglu M.M., Norambuena A., Sharlow E.R., Lazo J.S., Bloom G.S. // J. Alzheimers Dis. 2019. V. 67. 1. P. 1–11.

  15. Ippati S., Deng Y., van der Hoven J., Heu C., van Hummel A., Chua S.W., Paric E., Chan G., Feiten A., Fath T., Ke Y.D., Haass N.K., Ittner L.M. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2021. V. 118. № 12. e2011876118.

  16. Bury J.J., Chambers A., Heath P.R., Ince P.G., Shaw P.J., Matthews F.E., Brayne C., Simpson J.E., Wharton S.B. // Cognitive Function and Ageing Study. Acta Neuropathol. Commun. 2021. V. 9. № 1. e5.

  17. Szkudelski T. // Ibed. 2001. V. 50. № 6. P. 536–546.

  18. Morris R.G. // J. Neurosci. Meth. 1984. V. 11. P. 47–60.

  19. Coppola V.J., Bingman V.P. // Neurobiol. Aging. 2020. V. 87. P. 98–107.

  20. Barros V.N., Mundim M., Galindo L.T., Bittencourt S., Porcionatto M., Mello L.E. // Front. Cell. Neurosci. 2015. V. 9. e72.

  21. Qin X., Jiang Y., Tse Y.C., Wang Y., Wong T.P., Paudel H.K. // J. Biol. Chem. 2015. V. 290. № 49. P. e29603–e29616.

  22. Jiang W., Chen Y., Li B., Gao S. // Mol. Biosyst. 2017. V. 13(9). P. 1863–1873.

  23. Laron Z. // Archives of Physiology and Biochemistry. 2009. V. 115. № 2. P. 112–116.

  24. Mittal Kh., Mani R.J., Katare D.P. // Sci. Rep. 2016. V. 6. № 6. e25589.

  25. Moreira P. I., Duarte A. I., Santos M. S., Rego A. C., Oliveira C. R. // J. Alzheimer’s Disease. 2009. V. 16. № 4. P. 741–761.

  26. Duarte A.I., Moreira P.I., Oliveira C.R. // J. Aging Research. 2012. V. 2021. e384017.

  27. Sankar R., Thamotharan S., Shin D., Moley K.H., Devaskar S.U. // Molecular Brain Research. 2002. V. 107. № 2. P. 157–165.

  28. Gasparini L., Xu H. // Trends in Neurosciences. 2003. V. 26(8). P. 404–406.

  29. Huang T.J., Verkhratsky A., Fernyhough P. // Molecular and Cellular Neuroscience. 2005. V. 28. № 1. P. 42–54.

  30. Ren H. // Mol. Metab. 2014. V. 3. P. 452–459.

  31. Ding L., Becker A.B., Suzuki A., Roth R.A. // J. Biol. Chem. 1992. V. 267. P. 2414–2420.

  32. Lin T., Wang D., Nagpal M. L., Chang W., Calkins J.H. // Endocrinology. 1992. V. 130. P. 1217–1224.

  33. Mainardi M., Fusco S., Grassi C. // Neural Plast. 2015. V. 2015. e657928.

  34. Kullmann S., Heni M., Hallschmid M., Fritsche A., Preissl H., Haring H.U. // Physiol. Rev. 2016. V. 96. P. 1169–1209.

  35. Nakahata Y., Yasuda R. // Front. Synaptic Neurosci. 2018. V. 10. e29.

  36. Lee C.C., Huang C.C., Hsu K.S. // Neuropharmacology. 2011. V. 61. P. 867–879.

  37. Biessels G.J., Kamal A., Urban I.J., Spruijt B.M., Erkelens D.W., Gispen W.H. // Brain Res. 1998. V. 800. P. 125–135.

  38. Popovic M., Biessels G.J., Isaacson R.L., Gispen W.H. // Behav. Brain Res. 2001. V. 122. P. 201–207.

  39. Varela P., Escosteguy-Neto J.C., Coelho C.T., Mello L.E., da Silveira D.X., Santos-Junior J.G. // Int. J. Neuropsychopharmacol. 2014. V. 17. № 11. P. 1815–1830.

  40. Bahrami S., Drabløs F. // Adv. Biol. Regul. 2016. V. 62. P. 37–49.

  41. Knox D., Stanfield B.R., Staib J.M., David N.P., DePietro T., Chamness M., Schneider E.K., Keller S.M., Lawless C. // Behav. Brain Res. 2018. V. 341. P. 189–197.

  42. Hendrickx A., Pierrot N., Tasiaux B., Schakman O., Kienlen-Campard P., De Smet C., Octave J.-N. // PLoS One. 2014. V. 9. e99467.

  43. Rusconi F., Grillo B., Ponzoni L., Bassani S., Toffolo E., Paganini L., Mallei A., Braida D., Passafaro M., Popoli M., Sala M., Battaglioli E. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2016. V. 113. P. 3651–3656.

  44. Duclot F., Kabbaj M. // Genome Biology. 2015. V. 16. e256.

  45. Cao G., Xing J., Xiao X., Liou A.K., Gao Y., Yin X.M., Clark R.S., Graham S.H., Chen J. // J. Neurosci. 2007. V. 27. P. 9278–9293.

  46. Guerra-Castellano A., Díaz-Quintana A., Pérez-Mejías G., Elena-Real C.A., González-Arzola K., García-Mauriño S.M., De la Rosa M.A., Díaz-Moreno I. // PNAS. 2018. V. 115(31). P. 7955–7960.

Дополнительные материалы отсутствуют.