Effects of human lactoferrin under conditions of neurotoxic exposure: experimental research

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: Translational research using laboratory animals aimed at revealing the features of the pathogenesis of Parkinson’s disease serve as a tool for finding new therapeutic strategies.

AIM: Was to investigate the effects of human lactoferrin (a multifunctional globular glycoprotein) on behavior the 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine-treated mice as the model of dopaminergic neurons loss.

MATERIALS AND METHODS: Nigrostriatal dopaminergic injury was induced by single administration of 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (40 mg/kg) to five-month-old C57Bl/6 mice. Behavioral functions were assessed in the open field and rotarod tests and by the stride length analysis.

RESULTS: Preliminary administration of lactoferrin resulted in a significant reduction in the severity of nervous system lesions induced by 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine. The positive effect of lactoferrin on the exploratory behavior of animals disturbed by neurotoxin, depending on the time of administration, was revealed. Exogenous protein with double preliminary administration had a protective effect on the change in body weight of mice after acute 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine exposure. This suggests a reduction in systemic toxic effects against the background of lactoferrin therapy.

CONCLUSION: The results obtained indicate the possibility of the potential use of lactoferrin as a promising therapeutic agent in the treatment of neurodegenerative diseases.

About the authors

Marina Yu. Kopaeva

National Research Center “Kurchatov Institute”

Author for correspondence.
Email: m.kopaeva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6100-2830
SPIN-code: 1480-6220
Scopus Author ID: 57211437591
ResearcherId: AAE-3285-2020

Researcher

Russian Federation, Moscow

Anton B. Cherepov

National Research Center “Kurchatov Institute”

Email: ipmagus@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3757-5292
SPIN-code: 1465-2380
Scopus Author ID: 6507318449
ResearcherId: D-8053-2014

M.D., Lead Engineer

Russian Federation, Moscow

Irina Yu. Zarayskaya

National Research Center “Kurchatov Institute”

Email: irzar2003@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2371-0227
SPIN-code: 6858-2891
Scopus Author ID: 55389409800

Ph.D. (Biology)

Russian Federation, Moscow

References

  1. Litvinenko IV, Trufanov AG, Yurin AA. Parkinson’s disease and parkinsonism syndromes. Kazan; 2018. 54 p.
  2. Dauer W, Przedborski S. Parkinson’s disease: mechanisms and models. Neuron. 2003;39(6):889–909. doi: 10.1016/s0896-6273(03)00568-3
  3. Sedelis M, Schwarting RK, Huston JP. Behavioral phenotyping of the MPTP mouse model of Parkinson’s disease. Behav Brain Res. 2001;125(1–2):109–125. doi: 10.1016/s0166-4328(01)00309-6
  4. Cao Q, Qin L, Huang F, et al. Amentoflavone protects dopaminergic neurons in MPTP-induced Parkinson’s disease model mice through PI3K/Akt and ERK signaling pathways. Toxicol Appl Pharmacol. 2017;319:80–90. doi: 10.1016/j.taap.2017.01.019
  5. Jackson-Lewis V, Przedborski S. Protocol for the MPTP mouse model of Parkinson’s disease. Nat Protoc. 2007;2(1):141–151. doi: 10.1038/nprot.2006.342
  6. Gubellini P, Kachidian P. Animal models of Parkinson’s disease: An updated overview. Rev Neurol (Paris). 2015;171(11):750–761. doi: 10.1016/j.neurol.2015.07.011
  7. García-Montoya IA, Cendón TS, Arévalo-Gallegos S, Rascón-Cruz Q. Lactoferrin a multiple bioactive protein: an overview. Biochim Biophys Acta. 2012;1820(3):226–236. doi: 10.1016/j.bbagen.2011.06.018
  8. Chen Y., Zheng Z., Zhu X., et al. Lactoferrin Promotes Early Neurodevelopment and Cognition in Postnatal Piglets by Upregulating the BDNF Signaling Pathway and Polysialylation. Mol Neurobiol. 2015;52(1):256–269. doi: 10.1007/s12035-014-8856-9
  9. Kopaeva MY, Alchinova IB, Nesterenko MV, et al. Lactoferrin beneficially influences the recovery of physiological and behavioral indexes in mice exposed to acute gamma-irradiation. Patogenez [Pathogenesis]. 2020;18(1):29–33. (In Russ.) doi: 10.25557/2310-0435.2020.01.29-33
  10. Kopaeva MY, Alchinova IB, Cherepov AB, et al. New Properties of a Well-Known Antioxidant: Pleiotropic Effects of Human Lactoferrin in Mice Exposed to Gamma Irradiation in a Sublethal Dose. Antioxidants (Basel). 2022; 11(9):1833. doi: 10.3390/antiox11091833
  11. Kopaeva MY, Cherepov AB, Nesterenko MV, Zarayskaya IY. Pretreatment with Human Lactoferrin Had a Positive Effect on the Dynamics of Mouse Nigrostriatal System Recovery after Acute MPTP Exposure. Biology (Basel). 2021;10(1):24. doi: 10.3390/biology10010024
  12. Faucheux BA, Nillesse N, Damier P, et al. Expression of lactoferrin receptors is increased in the mesencephalon of patients with Parkinson disease. Proc Natl Acad Sci USA. 1995;92(21):9603–9607. doi: 10.1073/pnas.92.21.9603
  13. Fillebeen C, Descamps L, Dehouck MP, et al. Receptor-mediated transcytosis of lactoferrin through the blood-brain barrier. J Biol Chem. 1999;274(11):7011–7017. doi: 10.1074/jbc.274.11.7011
  14. Suzuki YA, Lopez V, Lönnerdal B. Mammalian lactoferrin receptors: structure and function. Cell Mol Life Sci. 2005;62(22):2560–2575. doi: 10.1007/s00018-005-5371-1
  15. Rosa AI, Duarte-Silva S, Silva-Fernandes A, et al. Tauroursodeoxycholic Acid Improves Motor Symptoms in a Mouse Model of Parkinson’s Disease. Mol Neurobiol. 2018;55(12):9139–9155. doi: 10.1007/s12035-018-1062-4
  16. Mandillo S, Tucci V, Hölter SM, et al. Reliability, robustness, and reproducibility in mouse behavioral phenotyping: a cross-laboratory study. Physiol Genomics. 2008;34(3):243–255. doi: 10.1152/physiolgenomics.90207.2008
  17. Carola V, D’Olimpio F, Brunamonti E, Mangia F, Renzi P. Evaluation of the elevated plus-maze and open-field tests for the assessment of anxiety-related behaviour in inbred mice. Behav Brain Res. 2002;134(1–2):49–57. doi: 10.1016/s0166-4328(01)00452-1
  18. Ferger B, Teismann P, Earl CD, Kuschinsky K, Oertel WH. The protective effects of PBN against MPTP toxicity are independent of hydroxyl radical trapping. Pharmacol Biochem Behav. 2000;65(3): 425–431. doi: 10.1016/s0091-3057(99)00229-4
  19. Xu SF, Zhang YH, Wang S, et al. Lactoferrin ameliorates dopaminergic neurodegeneration and motor deficits in MPTP-treated mice. Redox Biol. 2019;21:101090. doi: 10.1016/j.redox.2018.101090
  20. Liu H, Wu H, Zhu N, et al. Lactoferrin protects against iron dysregulation, oxidative stress, and apoptosis in 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP)-induced Parkinson’s disease in mice. J Neurochem. 2020;152(3):397–415. doi: 10.1111/jnc.14857
  21. Rousseau E, Michel PP, Hirsch EC. The iron-binding protein lactoferrin protects vulnerable dopamine neurons from degeneration by preserving mitochondrial calcium homeostasis. Mol Pharmacol. 2013;84(6):888–898. doi: 10.1124/mol.113.087965
  22. Kopaeva MY, Azieva AM, Cherepov AB, et al. Human lactoferrin enhances the expression of transcription factor c-Fos in neuronal cultures under stimulated conditions. Patogenez [Pathogenesis]. 2021;19(1):74–78. (In Russ.) doi: 10.25557/2310-0435.2021.01.74-78

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure. Results of testing of mice in the OP at different time points after MFTP administration. LF/PBS was administered twice, 24 and 3 h before MFTP (a); 1 h before MFTP (b); 24 h after MFTP (c). Each point represents one animal. Data are presented as medians, quartiles, minimum and maximum values; * p < 0.05, ** p < 0.01, differences from control group; +p < 0.05, differences from the corresponding group that received LF at each moment

Download (161KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2022 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 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».