Preview

Бюллетень сибирской медицины

Расширенный поиск

Особенности пролиферации и миграции клеток головного мозга при когнитивном тренинге животных с экспериментальной болезнью Альцгеймера

https://doi.org/10.20538/1682-0363-2016-5-56-65

Полный текст:

Аннотация

Болезнь Альцгеймера является многофакторным нейродегенеративным заболеванием, характеризующимся наличием бета-амилоидных бляшек и нейрофибриллярных клубков. Бета-амилоид является важным фактором риска и играет центральную роль в возникновении и прогрессировании болезни Альцгеймера. Однако вопрос о влиянии бета-амилоида на гиппокампальный нейрогенез во взрослом мозге остается открытым.

Цель исследования – изучение влияния процесса обучения на нейрогенез, пролиферацию, выживаемость и миграцию клеток в норме и при экспериментальной болезни Альцгеймера.

Материал и методы. Исследование выполнено на самцах зрелых крыс линии Wistar в возрасте 7 мес. Опытная группа – животные с экспериментальной болезнью Альцгеймера после введения бета-амилоида 1-42 в CA1 зону гиппокампа билатерально по 5 мкл. Контрольная группа – ложно-оперированные животные, которым вводили растворитель для бета-амилоида – фосфатно-солевого буфера – в CA1 зону билатерально по 5 мкл. Для оценки рабочей памяти, а также консолидации памяти использовали нейроповеденческое тестирование в водном лабиринте Морриса. Изучение миграции клеток осуществляли путем введения бромдезоксиуридина (50 мг/кг). Экспрессию молекул-маркеров нейрогенеза (Ki-67, PSA-NCAM, PCNA) в гиппокампе исследовали методом иммуногистохимии с последующей конфокальной микроскопией.

Результаты. Показано, что моделирование болезни Альцгеймера приводит к нарушениям когнитивных функций и запоминания у животных. В группе с экспериментальной болезнью Альцгеймера выявлено снижение уровня пролиферации клеток (р = 0,043), нарушение миграции (р = 0,031), но не выживаемости клеток (р = 0,985) по сравнению с контрольной группой. Обучение в водном лабиринте Морриса животных с экспериментальной болезнью Альцгеймера способствует миграции клеток-предшественников по ростральному миграционному пути (р = 0,011). Количество нейробластов (р = 0,809) и пролиферация клеток-предшественников нейронов (р = 0,083) значимо не меняется по сравнению с группой без обучения.

Заключение. При моделировании болезни Альцгеймера у животных наблюдается когнитивная дисфункция, снижение уровня пролиферации и миграции клеток, что свидетельствует о нарушении нейрогенеза за счет токсического действия амилоида. Обсуждается связь полученных результатов с механизмами развития локальной инсулинорезистентности.

Об авторах

Ю. К. Комлева
Красноярский государственный медицинский университет (КГМУ) имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого
Россия

канд. мед. наук, доцент кафедры биохимии с курсами медицинской, фармацевтической и токсикологической химии,

660022, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, 1



Я. В. Горина
Красноярский государственный медицинский университет (КГМУ) имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого
Россия

канд. фарм. наук, доцент кафедры биохимии с курсами медицинской, фармацевтической и токсикологической химии,

660022, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, 1



А. И. Черных
Красноярская межрайонная клиническая больница (КМКБ) № 20 им. И.С. Берзона
Россия

врач-хирург,

660123, г. Красноярск, Инструментальная ул., 12a



О. Л. Лопатина
Красноярский государственный медицинский университет (КГМУ) имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого
Россия

канд. биол. наук, доцент кафедры биохимии с курсами медицинской, фармацевтической и токсикологической,

660022, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, 1



А. А. Шабалова
Красноярский государственный медицинский университет (КГМУ) имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого
Россия

ассистент кафедры биохимии с курсами медицинской, фармацевтической и токсикологической химии,

660022, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, 1



Л. В. Труфанова
Красноярский государственный медицинский университет (КГМУ) имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого
Россия

канд. биол. наук, доцент, декан фармацевтического факультета,

660022, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, 1



Р. Я. Оловянникова
Красноярский государственный медицинский университет (КГМУ) имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого
Россия

канд. биол. наук, доцент кафедры биохимии с курсами медицинской, фармацевтической и токсикологической химии,

660022, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, 1



В. Ю. Ендржеевская-Шурыгина
Красноярский государственный медицинский университет (КГМУ) имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого
Россия

канд. хим. наук, доцент кафедры биохимии с курсами медицинской, фармацевтической и токсикологической химии,

660022, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, 1



А. Б. Салмина
Красноярский государственный медицинский университет (КГМУ) имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого
Россия

д-р мед. наук, профессор, зав. кафедрой биохимии с курсами медицинской, фармацевтиче- ской и токсикологической химии, руководитель НИИ молекулярной медицины и патобиохимии,

660022, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, 1



Список литературы

1. Khorrami A., Ghanbarzadeh S., Mahmoudi J., Nayebi A.M., Maleki-Dizaji N., Garjani A. Investigation of the memory impairment in rats fed with oxidized-cholesterol-rich dietemploying passive avoidance test // Drug Res (Stuttg) 2015;. 65 (5): 231–237. doi: 10.1055/s-0034-1370950. Epub. 2014. Mar. 25.

2. Cai Y., An S.S., Kim S. Mutations in presenilin 2 and its implications in Alzheimer’s disease and other dementia-associated disorders // Clin Interv Aging. 2014. 10 (6): 1163–1172. doi: 10.2147/CIA.S85808. eCollection 2015.

3. Guerrero-Muñoz M.J., Gerson J., Castillo-Carranza D.L. Tau Oligomers: The Toxic Player at Synapses in Alzheimer’s Disease // Front Cell Neurosci. 2015; 9: 464. doi: 10.3389/fncel.2015.00464. eCollection 2015.

4. Li Y., Wang X., Li Y., Sun Y., Sheng C., Li H., Li X., Yu Y., Chen G., Hu X., Jing B., Wang D., Li K., Jessen F., Xia M., Han Y. Abnormal Resting-State Functional Connectivity Strength in Mild Cognitive Impairment and Its Conversion to Alzheimer’s Disease // Neural Plast. 2016: /4680972. doi: 10.1155/2016/4680972. Epub. 2015. Dec. 30.

5. Rudolph S., Klein A.N., Tusche M., Schlosser C., Elfgen A., Brener O., Teunissen C., Gremer L., Funke S.A., Kutzsche J., Willbold D. Competitive Mirror Image Phage Display Derived Peptide Modulates Amyloid Beta Aggregation and Toxicity // PLoS One. 2016; 11 (2): e0147470. doi: 10.1371/journal.pone.014747. eCollection 2016.

6. Esparza T.J., Zhao H., Cirrito J.R., Cairns N.J., Bateman R.J., Holtzman D.M., Brody D.L. Amyloidbeta oligomerization in Alzheimer dementia versus highpathology controls // Ann Neurol. 2013; 73 (1): 104–119. doi: 10.1002/ana.23748. Epub. 2012. Dec. 7.

7. Горина Я.В., Салмина А.Б., Кувачева Н.В., Комлева Ю.К., Федюкович Л.В., Успенская Ю.А., Морозова Г.А., Демко И.В., Петрова М.М. Нейровоспаление и инсулинорезистентность при болезни Альцгеймера // Сибирское медицинское обозрение. 2014; 4: 11–19.

8. Комлева Ю.А., Малиновская Н.А., Горина Я.В., Лопатина О.Л., Волкова В.В., Салмина А.Б. Экспрессия молекул CD38 и CD157 в ольфакторных луковицах головного мозга при ýкспериментальной болезни Альцгеймера // Сибирское медицинское обозрение. 2015; 5: 45–49.

9. Vorhees C.V., Williams M.T. Morris water maze: procedures for assessing spatial and related forms of learning and memory // Nat Protoc. 2006; 1 (2): 848–858. doi:10.1038/nprot.2006.116.

10. Sipos E., Kurunczi A., Kasza A., Horvath J., Felszeghy K., Laroche S., Toldi J., Parducz A., Penke B., Penke Z. Betaamyloid pathology in the entorhinal cortex of rats induces memory deficits: implications for Alzheimer’s disease // Neuroscience. 2007; 147 (1): 28–36. Epub. 2007. May. 17.

11. Encinas J.M., Enikolopov G. Identifying and Quantitating Neural Stem and Progenitor Cells in the Adult Brain // Methods Cell Biol. 2008; 85: 243–272.

12. Tarczyluk M.A., Nagel D.A., Rhein Parri H., Tse E.H., Brown J.E., Coleman M.D., Hill E.J. Amyloid β 1–42 induces hypometabolism in human stem cell-derived neuron and astrocyte networks // J. Cereb. Blood. Flow. Metab. 2015; 35 (8): 1348–1357. doi: 10.1038/jcbfm.2015.58. Epub. 2015. Apr. 8.

13. Ming G.L., Song H. Adult neurogenesis in the mammalian brain: significant answers and significant questions // Neuron. 2011; 70 (4): 687–702. doi: 10.1016/j.neuron.2011.05.001.

14. Brinton R.D., Wang J.M. Therapeutic potential of neurogenesis for prevention and recovery from Alzheimer’s disease: allopregnanolone as a proof of concept neurogenic agent // Curr. Alzheimer Res. 2006; 3 (3): 185–190.

15. Donovan M.H., Yazdani U., Norris R.D., Games D., German D.C., Eisch A.J. Decreased adult hippocampal neurogenesis in the PDAPP mouse model of Alzheimer’s disease // J. Comp. Neurol. 2006; 495 (1): 70–83.

16. Lazarov O., Marr R.A. Neurogenesis and Alzheimer’s disease: at the crossroads // Exp. Neurol. 2010; Jun. 223 (2): 267–281. doi: 10.1016/j.expneurol.2009.08.009. Epub. 2009. Aug. 19.

17. Haughey N.J., Liu D., Nath A., Borchard A.C., Mattson M.P. Disruption of neurogenesis in the subventricular zone of adult mice, and in human cortical neuronal precursor cells in culture, by amyloid beta-peptide: implications for the pathogenesis of Alzheimer’s disease // Neuromolecular Med. 2002; 1 (2): 125–135.

18. Mirochnic S., Wolf S., Staufenbiel M.,Kempermann G. Age effects on the regulation of adult hippocampal neurogenesis by physical activity and environmental enrichment in the APP23 mouse model of Alzheimer disease // Hippocampus. 2009; Oct. 19 (10): 1008–1018. doi: 10.1002/hipo.20560.

19. Ziegler A.N., Levison S.W., Wood T.L. Insulin and IGF receptor signalling in neural-stem-cell homeostasis // Nat. Rev. Endocrinol. 2015; Mar. 11 (3): 161–170. doi: 10.1038/nrendo.2014.208. Epub. 2014. Dec 2.

20. Горина Я.В., Комлева Ю.К., Лопатина О.Л., Волкова В.В., Герцог Г.Е., Попова Н.Н., Салмина А.Б. Особенности ýкспрессии молекул-маркеров инсулинорезистентности при ýкспериментальной болезни Альцгеймера // Проблемы эндокринологии. 2015; 4: 43–48.

21. Gontier G., George C., Chaker Z., Holzenberger M., Aïd S. Blocking IGF Signaling in Adult Neurons Alleviates Alzheimer’s Disease Pathology through Amyloid-β Clearance // J. Neurosci. 2015; Aug 19. 35 (33): 11500-11513. doi: 10.1523/JNEUROSCI.0343-15.2015.

22. Madathil S.K., Saatman K.E. IGF-1/IGF-R Signaling in Traumatic Brain Injury: Impact on Cell Survival, Neurogenesis, and Behavioral Outcome // Source Brain Neurotrauma: Molecular, Neuropsychological, and Rehabilitation Aspects / Kobeissy FH, editor. Boca Raton (FL): CRC Press/Taylor & Francis, 2015. Chapter 7.


Для цитирования:


Комлева Ю.К., Горина Я.В., Черных А.И., Лопатина О.Л., Шабалова А.А., Труфанова Л.В., Оловянникова Р.Я., Ендржеевская-Шурыгина В.Ю., Салмина А.Б. Особенности пролиферации и миграции клеток головного мозга при когнитивном тренинге животных с экспериментальной болезнью Альцгеймера. Бюллетень сибирской медицины. 2016;15(5):56-65. https://doi.org/10.20538/1682-0363-2016-5-56-65

For citation:


Komleva Yu.K., Gorina Y.V., Chernykh A.I., Lopatina O.L., Shabalova A.A., Trufanova L.V., Olovyannikova R.Y., Endrzheevskaya-Shurygina V.Yu., Salmina A.B. Characteristics of brain cell proliferation and migration in animals with experimental Alzheimer’s disease undergoing cognitive training. Bulletin of Siberian Medicine. 2016;15(5):56-65. (In Russ.) https://doi.org/10.20538/1682-0363-2016-5-56-65

Просмотров: 575


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1682-0363 (Print)
ISSN 1819-3684 (Online)