🔧На сайте запланированы технические работы
25.12.2025 в промежутке с 18:00 до 21:00 по Московскому времени (GMT+3) на сайте будут проводиться плановые технические работы. Возможны перебои с доступом к сайту. Приносим извинения за временные неудобства. Благодарим за понимание!
🔧Site maintenance is scheduled.
Scheduled maintenance will be performed on the site from 6:00 PM to 9:00 PM Moscow time (GMT+3) on December 25, 2025. Site access may be interrupted. We apologize for the inconvenience. Thank you for your understanding!

 

The Role of NOX2-Mediated Oxidative Stress in Initiation of Acute Amyloid Toxicity

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

Although the role of NADPH oxidase 2 (NOX2) in the development of Alzheimer’s disease (AD) is widely recognized, its contribution to the initial stages of amyloid-induced pathology remains unclear. Intraventricular administration of β-amyloid (Aβ) causes acute amyloid toxicity, leading to neurodegenerative changes similar to AD. The acute phase, lasting several days, is a critical time window for studying early pathological mechanisms. In this work, we assessed the level of oxidative stress in the brain of BALB/c mice at the early stages of amyloid toxicity and the role of NOX2 in these processes. Analysis of key markers of oxidative stress in various fractions of brain homogenate on day 4 after Aβ administration showed that individual parameters demonstrated only a tendency to change, without reaching statistical significance. However, the principal component analysis (PCA) revealed a clear separation between the Aβ-treated and control groups, indicating the need for a comprehensive rather than isolated analysis of biochemical changes at early stages of pathology. It is noteworthy that the centroids of the groups in PCA were located along the same straight line, and the group receiving Aβ together with the NOX2 inhibitor occupied an intermediate position between the control and Aβ groups. This indicates a partial suppression of oxidative stress through NOX2. At the same time, the NOX2 inhibitor completely prevented Aβ-induced microgliosis in the hippocampus, confirming that the concentration used was sufficient to suppress NOX2-dependent microglial activation. The in vivo data demonstrate that oxidative stress induced by Aβ administration may be not entirely mediated by NOX2, although this mechanism plays an important role in the initiation of the pathological process in AD.

Sobre autores

A. Osypov

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics, Russian Academy of Sciences; Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences; Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology, Russian Academy of Sciences

Pushchino, Russia; Moscow, Russia; Moscow, Russia

K. Mukhina

Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

A. Lyubanskaya

Lomonosov Moscow State University

Faculty of Biology Moscow, 117485 Russia

A. Nikiforova

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics, Russian Academy of Sciences

Pushchino, Russia

V. Korchagina

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics, Russian Academy of Sciences

Pushchino, Russia

V. Mitkevich

Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

I. Popova

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics, Russian Academy of Sciences; Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences

Email: I-Yu-Popova@yandex.ru
Pushchino, Russia; Moscow, Russia

Bibliografia

  1. Zilberter Y., Tabuena D.R., Zilberter M. (2023) NOX-induced oxidative stress is a primary trigger of major neurodegenerative disorders. Prog. Neurobiol. 231, 102539.
  2. Butterfield D.A., Halliwell B. (2019) Oxidative stress, dysfunctional glucose metabolism and Alzheimer disease. Nat. Rev. Neurosci. 20, 148–160.
  3. Abramov A.Y., Potapova E.V., Dremin V.V., Dunaev A.V. (2020) Interaction of oxidative stress and misfolded proteins in the mechanism of neurodegeneration. Life (Basel, Switz.). 10, 101.
  4. Cheignon C., Tomas M., Bonnefont-Rousselot D., Faller P., Hureau C., Collin F. (2018) Oxidative stress and the amyloid beta peptide in Alzheimer’s disease. Redox Biol. 14, 450–464.
  5. Piccirillo S., Magi S., Preziuso A., Serfilippi T., Cerqueni G., Orciani M., Amoroso S., Lariccia V. (2022) The hidden notes of redox balance in neurodegenerative diseases. Antioxid (Basel, Switz.). 11, 1456.
  6. Singh A., Kukreti R., Saso L., Kukreti S. (2019) Oxidative stress: a key modulator in neurodegenerative diseases. Mol. (Basel, Switz.). 24, 1583.
  7. Jomova K., Raptov R., Alomar S.Y., Alwasei S.H., Nepovimova E., Kuca K., Valko M. (2023) Reactive oxygen species, toxicity, oxidative stress, and antioxidants: chronic diseases and aging. Arch. Toxicol. 97, 2499–2574.
  8. Ushio-Fukai M., Ash D., Nagarkoti S., Belin de Chantemèle E.J., Fulton D.J.R., Fukai T. (2021) Interplay between reactive oxygen/reactive nitrogen species and metabolism in vascular biology and disease. Antioxid. Redox Signal. 34, 1319–1354.
  9. Holmström K.M., Finkel T. (2014) Cellular mechanisms and physiological consequences of redox-dependent signalling. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 15, 411–421.
  10. Sies H., Jones D.P. (2020) Reactive oxygen species (ROS) as pleiotropic physiological signalling agents. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 21, 363–383.
  11. Peralta D., Bronowska A.K., Morgan B., Dóka É., Van Laer K., Nagy P., Gräter F., Dick T.P. (2015) A proton relay enhances H2O2 sensitivity of GAPDH to facilitate metabolic adaptation. Nat. Chem. Biol. 11, 156–163.
  12. Anastasiou D., Poulogiannis G., Asara J.M., Boxer M.B., Jiang J., Shen M., Bellinger G., Sasaki A.T., Locasale J.W., Auld D.S., Thomas C.J., Vander Heiden M.G., Cantley L.C. (2011) Inhibition of pyruvate kinase M2 by reactive oxygen species contributes to cellular antioxidant responses. Science. 334, 1278–1283.
  13. Cherkas A., Holota S., Mdzinarashvili T., Gabbianelli R., Zarkovic N. (2020) Glucose as a major antioxidant: when, what for and why it fails? Antioxid. (Basel, Switz.). 9, 140.
  14. Dienel G.A. (2019) Brain glucose metabolism: integration of energetics with function. Physiol. Rev. 99, 949–1045.
  15. Tang B.L. (2019) Neuroprotection by glucose-6-phosphate dehydrogenase and the pentose phosphate pathway. J. Cell. Biochem. 120, 14285–14295.
  16. Barua S., Kim J.Y., Yenari M.A., Lee J.E. (2019) The role of NOX inhibitors in neurodegenerative diseases. IBRO Rep. 7, 59–69.
  17. Begum R., Thota S., Abdulkadir A., Kaur G., Bagan P., Batra S. (2022) NADPH oxidase family proteins: signaling dynamics to disease management. Cell. Mol. Immunol. 19, 660–686.
  18. Malkov A., Popova I., Ivanov A., Jang S.-S., Yoon S.Y., Osypov A., Huang Y., Zilberter Y., Zilberter M. (2021) Aβ initiates brain hypometabolism, network dysfunction and behavioral abnormalities via NOX2-induced oxidative stress in mice. Commun. Biol. 4, 1054.
  19. Ma M.W., Wang J., Zhang Q., Wang R., Dhandapani K.M., Vadlamudi R.K., Brann D.W. (2017) NADPH oxidase in brain injury and neurodegenerative disorders. Mol. Neurodegener. 12, 7.
  20. Dohi K., Ohtaki H., Nakamachi T., Yofu S., Satoh K., Miyamoto K., Song D., Tsunawaki S., Shioda S., Aruga T. (2010) GP91phox (NOX2) in classically activated microglia exacerbates traumatic brain injury. J. Neuroinflammation. 7, 41.
  21. Mason H., Rai G., Kozyr A., De Jonge N., Glimiewicz E., Berg L.J., Wald G., Dorrier C., Henderson M.J., Zakharov A., Dyson T., Audley J., Pettinato A.M., Padilha E.C., Shah P., Xu X., Leto T.L., Simeonov A., Zarember K.A., McGavern D.B., Gallin J.I. (2023) Development of an improved and specific inhibitor of NADPH oxidase 2 to treat traumatic brain injury. Redox Biol. 60, 102611.
  22. Hansen D.V., Hanson J. E., Sheng M. (2018) Microglia in Alzheimer’s disease. J. Cell Biol. 217, 459–472.
  23. Sun Z., Zhang X., So K.-F., Jiang W., Chiu K. (2024) Targeting microglia in Alzheimer’s disease: pathogenesis and potential therapeutic strategies. Biomolecules. 14, 833.
  24. Querfurth H.W., LaFerla F.M. (2010) Alzheimer’s disease. N. Engl. J. Med. 362, 329–344.
  25. Hickman S., Izzy S., Sen P., Morsett L., El Khoury J. (2018) Microglia in neurodegeneration. Nat. Neurosci. 21, 1359–1369.
  26. Simpson D.S.A., Oliver P.L. (2020) ROS generation in microglia: understanding oxidative stress and inflammation in neurodegenerative disease. Antioxid. (Basel, Switz.). 9, 743.
  27. Sun E., Motolani A., Campos L., Lu T. (2022) The pivotal role of NF-κB in the pathogenesis and therapeutics of Alzheimer’s disease. Int. J. Mol. Sci. 23, 8972.
  28. Abramov A.Y., Duchen M.R. (2005) The role of an astrocytic NADPH oxidase in the neurotoxicity of amyloid beta peptides. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci. 360, 2309–2314.
  29. Mukhina K.A., Kechko O.I., Osypov A.A., Petrushanko I.Y., Makarov A.A., Mitkevich V.A., Popova I.Y. (2025) Short-term inhibition of NOX2 prevents the development of Aβ-induced pathology in mice. Antioxidants 14, 663.
  30. Potapov K.V., Platonov D.N., Belyy A.Y., Novikov M.A., Tomilov Y.V. Anashkina A.A., Mukhina K.A., Kechko O.I., Solyev P.N., Novikov R.A., Makarov A.A., Mitkevich V.A. (2025) Improved synthesis of effective 3-(indolin-6-yl)-4-(N-pyrazole-sulfonamide)-1H-pyrrolo[2,3-b] pyridine-based inhibitors of NADPH oxidase 2. Int. J. Mol. Sci. 26, 3647.
  31. Rueda-Carrasco J., Sokolova D., Lee S.-E., Childs T., Jurčáková N., Crowley G., De Schepper S., Ge J.Z., Lachica J.I., Toomey C.E., Freeman O.J., Hardy J., Barnes S.J., Lashley T., Stevens B., Chang S., Hong S. (2023) Microglia-synapse engulfment via PtdSer-TREM2 ameliorates neuronal hyperactivity in Alzheimer’s disease models. EMBO J. 42, e113246.
  32. Paxinos G., Franklin K.B.J. (2001) The Mouse Brain in Stereotaxic Coordinates. 2nd ed. San Diego: Acad. Press.
  33. de Flores R., La Joie R., Chetelat G. (2015). Structural imaging of hippocampal subfields in healthy aging and Alzheimer’s disease. Neuroscience. 309, 29–50.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».