Expression of pro- and mature brain neurotrophic factor and Bcl-xL in the hippocampus of neonatal rats under dexamethasone treatment

Capa

Citar

Texto integral

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

Resumo

Due to the key role of neurotrophins in brain development and plasticity, the question of whether and how the precursor of brain-derived neurotrophic factor (proBDNF) can influence the active elimination of excess cells by apoptosis is of great importance. It is supposed that proneurotrophins selectively activate the neurotropin receptor p75, thereby inducing proapoptotic signaling pathways, while mature BDNF (matBDNF) has an antiapoptotic effect. Rationale: proBDNF and matBDNF will exhibit specific expression patterns that modify the process of apoptosis in the brain of neonatal rats under induction by glucocorticoids. Thus, the study examined the effect of the glucocorticoid dexamethasone (DEX) on the levels of mRNA of BDNF and the key protease of apoptosis caspase-3, the number of cells expressing active caspase-3, as well as the proteins proBDNF, matBDNF and the key anti-apoptotic protein BCL-xL in the hippocampus of 3–4 day old rat pups in 6 or 24 hours after DEX administration. In 6 hours, DEX induced anti-apoptotic processes, namely, it increased the levels of bdnf mRNA in the whole hippocampus, as well as the content of matBDNF and Bcl-xL proteins in the CA1-3 fields and the dentate gyrus. In this case, a temporary predominance of matBDNF expression over apoptogenic proBDNF was formed against the background of a constant number of cells expressing active caspase-3. In 24 hours, DEX provoked an increase in the expression of apoptogenic proBDNF, and its prevalence over mature neurotrophin in all fields of the hippocampus, accompanied by an increase in the number of cells, expressing active caspase-3. Moreover, we found a significant correlation between the proBDNF/matBDNF ratio and active caspase-3 in all three areas of the hippocampus. It has been shown that proBDNF has its own expression pattern—different from its mature form—in the hippocampus of neonatal rats upon DEX induction and the manifestation of its proapoptotic effect is accompanied by an increase in the proBDNF/matBDNF ratio.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

V. Bulygina

The Federal Research Center Institute of Cytology and Genetics, The Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Autor responsável pela correspondência
Email: veta@bionet.nsc.ru
Rússia, Novosibirsk

T. Kalinina

The Federal Research Center Institute of Cytology and Genetics, The Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; Novosibirskiy State University

Email: veta@bionet.nsc.ru
Rússia, Novosibirsk; Novosibirsk

D. Lanshakov

The Federal Research Center Institute of Cytology and Genetics, The Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; Novosibirskiy State University

Email: veta@bionet.nsc.ru
Rússia, Novosibirsk; Novosibirsk

P. Menshanov

Novosibirskiy State University

Email: veta@bionet.nsc.ru
Rússia, Novosibirsk; Novosibirsk

E. Suhareva

The Federal Research Center Institute of Cytology and Genetics, The Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: veta@bionet.nsc.ru
Rússia, Novosibirsk

N. Dygalo

The Federal Research Center Institute of Cytology and Genetics, The Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; Novosibirskiy State University

Email: veta@bionet.nsc.ru
Rússia, Novosibirsk; Novosibirsk

Bibliografia

  1. Carson R., Monaghan-Nichols A.P., DeFranco D.B., Rudine A.C. // Steroids. 2016. V.114. P. 25‒32.
  2. Shinwell E.S., Eventov-Friedman S. // Semin. Fetal. Neonatal. Med. 2009. V.14. P.164‒70.
  3. Doyle L.W., Cheong J.L., Ehrenkranz R.A., Halliday H.L. // Cochrane Database Syst Rev. 2017. V.10. Rev. 2021.
  4. van Eekelen J.A., Bohn M.C., de Kloet E.R. // Dev. Brain Res. 1991. V. 61. P. 33–43.
  5. Almawi W.Y., Melemedjian O.K., Jaoude M.M. // J. Leukoc. Biol. 2004. V. 6. P. 7‒14.
  6. Duksal F., Kilic I., Tufan A. C., Akdogan I. // Brain Res. 2009. V. 1250. P. 75‒80.
  7. Numakawa T., Odaka H., Adachi N. // Int J Mol Sci. 2017. V. 18(11).
  8. Neeley E.W., Berger R., Koenig J.I., Leonard S. // Neuroscience. 2011. V. 187. P. 24‒35.
  9. Suri D., Vaidya V.A. // Neuroscience. 2013. V. 239. P. 196–213.
  10. Bennett M.R., Lagopoulos J. // Prog. Neurobiol. 2014. V. 112. P. 80‒99.
  11. Roth T., Sweatt J. // Horm Behav. 2011. V. 59. P. 315‒320.
  12. Leal G., Bramham C.R., Duarte C.B. // Vitam Horm. 2017. V. 104. P. 153‒195.
  13. Bruno M.A., Cuello A.C. Proc Nat Acad Sci USA. 2006. V. 103. P. 6735‒40.
  14. Yang J Harte-Hargrove L.C., Siao C.J., Marinic T., Clarke R., Ma Q., Jing D., Lafrancois J.J., Bath K.G., Mark W., Ballon D., Lee F.S., Scharfman H.E., Hempstead B.L. // Cell Rep. 2014. V. 7. P. 796‒806.
  15. Fayard B., Loeffler S., Weis J., Vögelin E., Krüttgenet A. // J Neurosci Res. 2005. V. 80. P. 18‒28.
  16. Lessmann V., Brigadski T. // Neurosci Res. 2009. V. 65. P. 11‒22.
  17. Teng K.K., Felice S., Kim T., Hempstead B.L. // Dev Neurobiol. 2010. V. 70. P. 350‒9.
  18. Costa R.O., Perestrelo T., Almeida R.D. // Mol Neurobiol. 2018. V. 55. P. 2934–2951.
  19. Rösch H., Schweigreiter R., Bonhoeffer T., Barde Y.A., Korte M. //Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2005. 102. P. 7362‒7.
  20. Yang J., Chia-Jen Siao C-J., Nagappan G., Marinic T., Jing D., McGrath K., Zhe-Yu Chen Z-Y., Mark W., Tessarollo L., Lee F.S., Lu B., Hempstead B.L. // Nat Neurosci. 2009. V. 12. P. 113–115.
  21. Menshanov P.N., Lanshakov D.A., Dygalo N.N. // Physiol Res. 2015. 64. 925–934.
  22. Koshimizu H., Hazama S., Hara T., Ogura A., Kojima M. // Neurosci Lett. 2010. V. 473. P. 229–32.
  23. Volosin M., Trotter C., Cragnolini A., Kenchappa R.S., Light M., Hempstead B.L., Carter B.D., Friedman W.J. // J Neurosci. 2008. V. 28. P. 9870‒9879.
  24. Yuan J., Yankner B.A. // Nature. 2000. V. 407. P. 802‒9.
  25. Renton J.P., Xu N., Hansen M. // J Neurosci Res. 2010. V. 88. P. 2239‒51.
  26. Chao C.C., Ma Y.L., Lee E.H. // Brain Pathol. 2011. V. 2. P.150‒62.
  27. Miracle X., Di Renzo G.C., Stark A., Fanaroff A., Xavier Carbonell-Estrany X., Saling E. // J. Perinat. Med. 2008. V. 36(3). P. 191–196.
  28. Булыгина В.В., Шишкина Г.Т., Березова И.В., Дыгало Н.Н. // Докл. академии наук. 2011. Т. 437. № 4. С. 565‒567.
  29. Lanshakov D.A, Sukhareva E.V., Kalinina T.S., Dygalo N.N. // Neurobiology of Disease. 2016. V. 91. P. 1–9.
  30. Bulygina V.V., Kalinina T.S., Lanshakov D.A., Dygalo N.N. // Neurochemical Journal. 2019. V. 13. P. 349–354.
  31. Lindholm D., Castren E., Hengerer B., Zafra F., Berninger B., Thoenen H. // Eur. J. Neurosci. 1992. V. 4(5). P. 404–410.
  32. Lanshakov D.A., Bulygina V.V., Romanova I.V., Dygalo N.N. // Bull. Exp. Biol. Med. 2009. V.147. N. 5. P. 635–638.
  33. Lanshakov D.A., Sukhareva E.V., Bulygina V.V., Lagunov T.A., Kalinina T.S. // Integrative Physiology. 2021. V. 2. P. 41–48.
  34. Kovács K.J. // Neurochem. Int. 1998. V. 33. P. 287–297.
  35. Menshanov P.N., Bannova A.V., Dygalo N.N. // Behav. Brain Res. 2014. V. 271. P. 43–50.
  36. Ko M.C., Hung Y.H., Ho P.Y., Yang Y.L., Lu K.T. // Int J Neuropsychopharmacol. 2014. V. 17. P. 1995‒2004.
  37. Li S.X., Zhang J.C., Wu J., Hashimoto K. // Clin Psychopharmacol Neurosci. 2014. V. 12. P. 124‒127.
  38. Gulyaeva N.V. // Biochemistry (Mosc). 2023. V. 88. P. 565‒589.
  39. Numakawa T., Kajihara R. // Front Mol Neurosci. 2023. V. 16:1247422.
  40. Schaaf M.J., Hoetelmans R.W., de Kloet E.R., Vreugdenhil E. // J Neurosci Res. 1997. V. 48. P. 334–341.
  41. Chen H., Lombès M., Le Menuet D. // Mol Brain. 2017. V. 10. Р. 1‒16.
  42. Eachus H., Ryu S. // J Exp Biol. 2024. V. 227(Suppl_1).
  43. Tsimpolis A., Kalafatakis K., Charalampopoulos I. // Front Endocrinol (Lausanne). 2024. V. 15:1362573.
  44. Arango-Lievano M., Lambert W.M., Bath K.G., Garabedian M.J., Chao M.V., Jeanneteau F. // Proc Natl Acad Sci USA. 2015. V. 112. P. 15737‒42.
  45. Shishkina G.T., Kalinina T.S., Bulygina V.V., Lanshakov D.A., Babluk E.V., Dygalo N.N. // PLoS One. 2015. V. 10. P. e0143978.
  46. Ní Chonghaile T., Concannon C.G., Szegezdi E., Gorman A.M., Samali A. // Apoptosis. 2006. V. 11. P. 1247–1255.
  47. Rocha-Viegas L., Silbermins M., Ogara M.F., Pellegrini J.M., Nuñez S.Y., García V.E., Vicent G.P., Pecci A. // Biochim Biophys Acta Gene Regul Mech. 2020. V. 1863. P. 194475.
  48. Gascoyne D.M., Kypta R.M., Vivanco Md. // J Biol Chem. 2003. 278. P. 18022–18029.
  49. Liu Y., Zou G.J., Tu B.X. // Neurotox Res. 2020. V. 38. P. 370–384.
  50. Lin L., Herselman M.F., Zhou X.F., Bobrovskaya L. // Physiol Behav. 2022. V. 247. P. 113721.
  51. Duman R.S., Aghajanian G.K., Sanacora G., Krystal J.H. // Nat Med. 2016. V. 22. P. 238‒249.
  52. Nicholas A., Munhoz C.D., Ferguson D., Campbell L., Sapolsky R. // J Neurosci. 2006. V. 26. P. 11637‒11643.
  53. Hossain A., Hajman K., Charitidi K., Erhardt S., Zimmermann U., Knipper M., Canlon B. // Endocrinology. 2008. V. 149. P. 6356‒6365.
  54. Hashikawa N., Ogawa T., Sakamoto Y., Ogawa M., Matsuo Y., Zamami Y., Hashikawa-Hobara N. // Cell Mol Neurobiol. 2015. V. 35. P. 807‒817.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Fig. 1. BDNF levels in the hippocampal regions of neonatal rats 6 hours (a) and 24 hours (b) after dexamethasone administration as a percentage of the saline group. ***p < 0.001 compared with saline, ###p < 0.001 compared with the corresponding 6-hour groups. Representative micrographs: matBDNF protein ‒ green signal (Alexa-488 fluorophore) (c ‒ 6 hours after saline administration, g ‒ 6 hours after dexamethasone administration).

Baixar (509KB)
Metadados
3. Fig. 2. ProBDNF levels in neonatal rat hippocampal regions 6 hours (a) and 24 hours (b) after dexamethasone administration as a percentage of the saline group. *p < 0.05; **p < 0.01 compared with saline, #p < 0.05; ###p < 0.001 compared with the corresponding 6-hour groups. Representative micrographs: proBDNF protein ‒ red signal (Alexa-594 fluorophore) (c ‒ 24 hours after saline administration, d ‒ 24 hours after dexamethasone administration).

Baixar (514KB)
Metadados
4. Fig. 3. Ratio of proBDNF to matBDNF levels in hippocampal regions of neonatal rats 6 hours (a) or 24 hours (b) after dexamethasone administration as a percentage relative to the saline group. *p < 0.05, **p < 0.01; &p=0.05 compared to saline, ###p < 0.001 compared to the corresponding 6-hour groups.

Baixar (75KB)
Metadados
5. Fig. 4. Bcl-xL levels in the hippocampal regions of neonatal rats 6 hours (a) and 24 hours (b) after dexamethasone administration. ***p < 0.001 compared with saline administration, ##p < 0.01, ###p < 0.001 compared with the corresponding 6-hour groups.

Baixar (69KB)
Metadados
6. Fig. 5. Number of cells expressing active caspase-3 in hippocampal regions of neonatal rats 6 hours (a) or 24 hours (b) after dexamethasone administration. **p < 0.01 compared with saline administration, ##p < 0.01 compared with the corresponding 6-hour groups. Representative micrographs: cells expressing active caspase-3 ‒ green signal (Alexa-488 fluorophore) (c ‒ 24 hours after saline administration, g ‒ 24 hours after dexamethasone administration).

Baixar (302KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2024

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».