Двигательная разгрузка задних конечностей вызывает апоптоз и аутофагию, но не нейродегенерацию в гиппокампе крыс

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Хорошо известно, что физическая активность благотворно влияет на функции всего организма, в то время как малоподвижный образ жизни способствует развитию метаболических и других заболеваний и может привести к снижению когнитивных способностей и повышению риска развития деменции. Когнитивные способности в основном контролируются гиппокампом, а нейродегенерация гиппокампа напрямую коррелирует с прогрессированием деменции. Двигательная разгрузка задних конечностей, или антиортостатическое вывешивание, является широко используемым методом имитации воздействия микрогравитации у грызунов и может быть использована в качестве модели ограничения подвижности, поскольку одним из основных факторов вывешивания является истощение мышц. Кроме того, у грызунов наблюдается ухудшение обучения и памяти после длительного пребывания в условиях вывешивания. В данной работе мы исследовали, влияет ли вывешивание на выживание или гибель клеток гиппокампа. Наши данные показали, что после 3-дневного вывешивания в гиппокампе активируются как аутофагия, так и апоптоз, о чем свидетельствуют увеличение количества клеток, ко-экспрессирующих катепсин D и LC3b, и активация каспаз 3 и 9 соответственно. Наши данные свидетельствуют о том, что вывешивание не оказывает воздействия, приводящего к нейродегенерации, в течение 14 дней. Более того, наши результаты также показали, что активация аутофагии при кратковременном воздействии вывешивания имеет защитный эффект, поскольку мы не наблюдали потери или повреждения клеток.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. А. Олейник

Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН; Венский технический университет

Email: mglazova@iephb.ru
Россия, Санкт-Петербург; Вена, Австрия

А. С. Березовская

Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН

Email: mglazova@iephb.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. А. Куликов

Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН

Email: mglazova@iephb.ru
Россия, Санкт-Петербург

С. А. Тыганов

Институт медико-биологических проблем РАН

Email: mglazova@iephb.ru
Россия, Москва

А. А. Наумова

Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН

Email: mglazova@iephb.ru
Россия, Санкт-Петербург

Е. В. Черниговская

Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН

Email: mglazova@iephb.ru
Россия, Санкт-Петербург

Б. С. Шенкман

Институт медико-биологических проблем РАН

Email: mglazova@iephb.ru
Россия, Москва

М. В. Глазова

Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: mglazova@iephb.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Herold F., Törpel A., Schega L., Müller N.G. // Eur. Rev. Aging Phys. Act. 2019. V. 16. P. 1–33.
  2. Kempermann G. // Eur. J. Neurosci. 2011. V. 33. P. 1018–1024.
  3. Liu P.Z., Nusslock R. // Front. Neurosci. 2018. V. 12. P. 1–6.
  4. Lee J.H., Jun H.S. // Front. Physiol. 2019. V. 10. P. 1–9.
  5. Sakuma K., Yamaguchi A. // J. Biomed. Biotechnol. 2011. V. 2011. P. 1–12.
  6. Delezie J., Handschin C. // Front. Neurol. 2018. Endocrine crosstalk between Skeletal muscle and the brain. V. 9. V. 1–14.
  7. Pan W., Banks W.A., Fasold M.B., Bluth J., Kastin A.J. // Neuropharmacology. 1998. V. 37. P. 1553–1561.
  8. Klein A.B., Williamson R., Santini M.A., Clemmensen C., Ettrup A., Rios M., Knudsen G.M., Aznar S. // Int. J. Neuropsychopharmacol. 2011. V. 14. P. 347–353.
  9. Lurati A.R. // Work Heal. Saf. 2018. V. 66. P. 285–290.
  10. Aichberger M.C., Busch M.A., Reischies F.M., Ströhle A., Heinz A., Rapp M.A. // GeroPsych: J. Gerontopsychology Geriatr. Psychiatry. V. 23. P. 7–15.
  11. Yan S., Fu W., Wang C., Mao J., Liu B., Zou L., Lv C. // Transl. Psychiatry. 2020. V. 10. P. 1–8.
  12. Mathews S.B., Arnold S.E., Epperson C.N. // Am. J. Geriatr. Psychiatry. 2014. V. 22. P. 465–480.
  13. Marusic U., Kavcic V., Pisot R., Goswami N. // Front. Physiol. 2019. V. 9. P. 1–6.
  14. De la Torre G. // Life. 2014. V. 4. P. 281–294.
  15. Casler J.G., Cook J.R. // Int. J. Cogn. Ergon. 1999. V. 3. P. 351–372.
  16. Wang T., Chen H., Lv K., Ji G., Zhang Y., Wang Y., Li Y., Qu L. // J. Proteomics. 2017. V. 160. P. 64–73.
  17. Morey-Holton E.R., Globus R.K. // J. Appl. Physiol. 2002. V. 92. P. 1367–1377.
  18. Qaisar R., Karim A., Elmoselhi A.B. // Acta Physiol. 2020. V. 228. P. 1–22.
  19. Naumova A.A., Oleynik E.A., Grigorieva Y.S., Nikolaeva S.D., Chernigovskaya E.V., Glazova M.V. // Neurol. Res. 2023. V. 45. P. 957–968.
  20. Lisman J., Buzsáki G., Eichenbaum H., Nadel L., Ranganath C., Redish A.D. // Nat. Neurosci. 2017. V. 20. P. 1434–1447.
  21. Moodley K.K., Chan D. // The Hippocampus in Neurodegenerative Disease. In: The Hippocampus in Clinical Neuroscience / Ed. Szabo K., Hennerici M.G. Front. Neurol.Neurosci, 2014. P. 95–108.
  22. Zhang Y., Wang Q., Chen H., Liu X., Lv K., Wang T., Wang Y., Ji G., Cao H., Kan G., Li Y., Qu L. // Biomed. Res. Int. 2018. V. 2018. P. 1–11.
  23. Yasuhara T., Hara K., Maki M., Matsukawa N., Fujino H., Date I., Borlongan C.V. // Neuroscience. 2007. V. 149. P. 182–191.
  24. Nomura S., Kami K., Kawano F., Oke Y., Nakai N., Ohira T., Fujita R., Terada M., Imaizumi K., Ohira Y. // 2012. Neurosci. Lett. V. 509. P. 76–81.
  25. Berezovskaya A.S., Tyganov S.A., Nikolaeva S.D., Naumova A.A., Shenkman B.S., Glazova M.V. // Life. 2021. V. 11. P. 1–8.
  26. Berezovskaya A.S., Tyganov S.A., Nikolaeva S.D., Naumova A.A., Merkulyeva N.S., Shenkman B.S., Glazova M.V. // Cell. Mol. Neurobiol. 2021. V. 41. P.1549–1561.
  27. Thorburn A. // Apoptosis. 2008. V. 13. P. 1–9.
  28. Nixon R.A. // Trends Neurosci. 2006. V. 29. P. 528–535.
  29. Fricker M., Tolkovsky A.M., Borutaite V., Coleman M., Brown G.C. // Physiol. Rev. 2018. V. 98. P. 813–880.
  30. Wilson R.S., Leurgans S.E., Boyle P.A., Schneider J.A., Bennett D.A. // Neurology. 2010. V. 75. P. 1070–1078.
  31. Shin W.H., Park J.H., Chung K.C. // BMB Rep. 2020. Neuronal Cell Death. 53. P.56–63.
  32. Tanida I., Ueno T., Kominami E. // Int. J. Biochem. Cell. Biol. 2004. V. 36. P. 2503–2518.
  33. Sevlever D., Jiang P., Yen S.H.C. // Biochemistry. 2008. V. 47. P. 9678–9687.
  34. Vega-Rubín-de-Celis S. // Biology (Basel). 2020. V. 9. P. 1–13
  35. Kang R., Zeh H.J., Lotze M.T., Tang D. // 2011. Cell. Death Differ. V. 18. 571–580.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Число клеток в зубчатой извилине и CA3c не изменилось в процессе вывешивания. Количество клеток подсчитывали в гранулярном слое зубчатой извилины (DG) (а) и в CA3c (б) после 1 (1HU), 3 (3HU), 7 (7HU) и 14 (14HU) дней вывешивания на 10000 mm2. Данные представлены как медиана ± интерквартильный интервал. в, г - репрезентативные изображения гиппокампов контрольных крыс (в) и крыс после 7-дневного вывешивания (7HU), окрашенных метиленовым синим (г). DG - гранулярный слой зубчатой извилины; CA3c - клетки поля CA3c

Скачать (543KB)
3. Рис. 2. Трёхдневное вывешивание привело к изменениям белков, связанных с апоптозом. Вестерн-блоттинг выявил значительное увеличение уровня расщеплённых каспаз 3 (cl-casp3) (а) и 9 (cl-casp9) (б) в гиппокампе после 3-дневного вывешивания. Напротив, уровень Bcl-2 после 3-дневного вывешивания был снижен (в). Данные представлены в условных единицах как медиана ± интерквартильный интервал. * – p < 0.05. г – репрезентативные иммуноблоты расщепленных каспаз 3 (cl-casp3) и 9 (cl-casp9), Bcl-2 и актина (actin). Для анализа активных каспаз 3 и 9 использовали бэнды 17 и 35 кДа соответственно

Скачать (228KB)
4. Рис. 3. Аутофагия активировалась в хилусе и CA3c после кратковременного вывешивания. а, б – Вестерн-блот анализ показал снижение экспрессии беклина-1 (beclin-1, a) и p62 (б) в гиппокампе. в – репрезентативные иммуноблоты беклина-1 (beclin-1), p62 и актина (actin). г-е – оценка количества катепсин D- (cathepsin D, зеленый) и LC3b- (красный) позитивных клеток в хилусе (г), CA3c (д) и гранулярном слое DG (DG). Данные представлены в виде среднего количества клеток на 10000 µm в виде медианы ± интерквартильный интервал. * – p < 0.05. ж, з – репрезентативные изображения гиппокампа контрольных (ж) крыс и (з) крыс после 3-дневного вывешивания (3HU). Стрелки указывают на катепсин D+LC3b позитивные клетки

Скачать (828KB)

© Российская академия наук, 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».