Participation of HIF-1 in the mechanisms of neuroadaptation to acute stressful exposure

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

BACKGROUND: New laboratory and instrumental technologies for analyzing the adaptive capabilities of a biological organism to acute stressful effects including hypoxic ones have significantly facilitated the diagnosis and fixation of adaptive behavioral reactions, physiological and biochemical changes. Much attention has been paid to the phenomenon of preconditioning — a positive effect from exposure to small doses of pathogenic factors. Hypoxia-inducible factor 1 (HIF-1) is one of the most promising markers for fixing the phenomenon of hypoxic preconditioning.

AIM: To study the mechanisms of neuroadaptation to acute stressful effects.

MATERIALS AND METHODS: Using models of immobilization, hypothermic exposure, and electrocutaneous irritation of rat paws were carried out for the assessment of the mechanisms of neuroadaptation. Changes in the HIF-1 concentration were recorded in the blood and in the structures of the brain.

RESULTS: The maximum concentration of HIF-1 was found in the amygdala (±230 pg / mg), in the prefrontal cortex it was ±50.8 pg / mg in the control group. Hypothermal exposure increased the HIF-1 content in the amygdala by more than 4 times, while emotionally pain and immobilization showed a slight decrease in HIF-1 in the amygdala. All types of stressors significantly increased the concentration of HIF-1 in the prefrontal cortex of animals. The most pronounced changes were observed when using the model of emotional pain stress. The obtained experimental data allow us to draw with caution a conclusion about the universality and unity of multicomponent mechanisms of adaptation to acute stressful effects.

About the authors

Andrey V. Lyubimov

Institute of Experimental Medicine

Author for correspondence.
Email: lyubimov_av@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9829-4681
SPIN-code: 5307-4186

PhD (Medicine)

Russian Federation, 12, Acad. Pavlov str., Saint Petersburg, 197376

Platon P. Khokhlov

Institute of Experimental Medicine

Email: platonkh@list.ru
ORCID iD: 0000-0001-6553-9267
SPIN-code: 8673-7417

PhD (Biochemistry)

Russian Federation, 12, Acad. Pavlov str., Saint Petersburg, 197376

References

  1. Nesterov YuV, Teplyi DL, Chumakova AS. Vozrastnaya dinamika i tkanespetsificheskie osobennostie svobodnoradikal’nykh protsessov vnutrennikh organov i tsentral’noi nervnoi sistemy. Natural sciences. 2008;2(23):73–76. (In Russ.)
  2. Chumakova AS, Teplyi DL, Neterov YuV. Izmeneniya svobodnoradikal’nykh protsessov v razlichnykh organakh krys raznogo vozrasta pri ostrom stresse. Biologicheskie issledovaniya. 2009;(4):34–37. (In Russ.)
  3. Karrnan Y. Neuroendocrine-immune network in stress. The Laboratory Mouse. NY: Acad. Press., 2004. P. 301–309 p. doi: 10.1016/B978-012336425-8/50072-8
  4. Zarubina IV, Shabanov PD. From the S.P. Botkin’s idea of «preexposure» to preconditioning phenomenon. Perspectives for use of phenomena of ischemic and pharmacological preconditioning. Reviews on clinical pharmacology and drug therapy. 2016;14(1):4–28. (In Russ.) doi: 10.17816/RCF1414-28
  5. Cecchi C, Fiorillo C, Sorbi S, et al. Oxidative stress and reduced antioxidant defenses in peripheral cells from familial Alzneimer’s patients. Free Radic Biol Med. 2002;33(10):1372–1379. doi: 10.1016/S0891-5849(02)01049-3
  6. Wang G, Semenza G. Purification and characterization of hypoxia-inducible factor 1. J Biol Chem. 1995;270(3):1230–1237. doi: 10.1074/jbc.270.3.1230
  7. Wang G, Jiang B, Rue E, Semenza G. Hypoxia-inducible factor 1 is a basic-helix-loop-helix-PAS heterodimer regulated by cellular O2 tension. Proc Natl Acad Sci USA. 1995;92(12):5510–5514. doi: 10.1073/pnas.92.12.5510
  8. European Convention for the Protection of Vertebrate Animals Used for Experimental and Other Scientific Purposes. Strasburg. Council of Europe, 1986. 51 p.
  9. Chumakova AS, Ryabykina NV. Influence of the sharp emotional and painful stress on tissue-specific and age features of free radical processes at different stages of postnatal ontogenesis. Natural sciences. 2014;4(49):82–87. (In Russ.)
  10. Luk’yanova LD. Signal’nye mekhanizmy gipoksii. Moscow: Russian Academy of Science; 2019. 215 p. (In Russ.)
  11. Baranova KA, Rybnikova EA. Remote ischemic pre- and postconditioning abolished delayed HIF-1α expression in the rat hippocampus alongside with the correction of experimental post-traumatic stress disorder. Medical academic journal. 2018;18(2):48–53. (In Russ.) doi: 10.17816/MAJ18248-53
  12. Levchenkova OS, Kulagin KN, Novikov VE. Cerebroprotective action of pharmacological and hypoxic preconditioning in brain ischemia. Vestnik of the Smolensk state medical academy. 2017;16(2):15–21. (In Russ.)
  13. Ivan M, Kondo K, Yang H, et al. HIFα targeted for VHL-mediated destruction by proline hydroxylation: implications for O2 sensing. Science. 2001;292(5516):464–468.
  14. Tuter DS, Komarov RN, Glasachev OS, et al. Remote ischemic preconditioning with the use of lower limb before coronary artery bypass surgery with cardiopulmonary bypass and anesthesia with propofol. Kardiologiia. 2019;59(2):38–44. (In Russ.) doi: 10.18087/cardio.2019.2.10216
  15. Chepranova ZhYu, Yatsenko YeA, Lisikh YeA, Kapustina ZA. Phenomenon of preconditioning in the aspects of the ischemic brain damage. Medicine. 2019;7(1):109–122. (In Russ.) doi: 10.29234/2308-9113-2019-7-1-109-122
  16. Kryukov EV, Shakhnovich PG, Tagirova GK, et al. Poisk sovremennykh laboratorno-diagnosticheskikh prediktorov ehffektivnosti chreskozhnogo koronarnogo vmeshatel’stva u bol’nykh s ishemicheskoi bolezn’yu serdtsa. Russian cardiology bulletin. 2020; S:55–56. (In Russ.)

Copyright (c) 2021 Lyubimov A.V., Khokhlov P.P.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 


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».