Экспрессия про- и зрелого мозгового нейротрофического фактора мозга и белка Bcl-xL в гиппокампе неонатальных крыс при введении дексаметазона

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Благодаря ключевой роли нейротрофинов в развитии мозга и пластичности, вопрос о том, может ли и как предшественник нейротрофического фактора мозга (proBDNF) влиять на активное элиминирование избыточных клеток апоптозом, имеет большое значение. Предполагают, что пронейротрофины избирательно активируют рецептор нейротрофина р75, тем самым запуская проапоптотические сигнальные пути, тогда как зрелый BDNF (matBDNF) оказывает антиапоптотическое действие. Обоснование работы: proBDNF и matBDNF проявят специфические образцы экспрессии и модифицируют процесс апоптоза в мозге неонатальных крысят при индукции его глюкокортикоидами. В эксперименте исследовали влияние глюкокортикоида дексаметазона (DEX) на уровни мРНК Bdnf и ключевой протеазы апоптоза каспазы-3, количество клеток, экспрессирующих активную каспазу-3, а также содержание белков proBDNF, matBDNF и ключевого антиапопозного белка Bcl-xL в гиппокампе 3–4 дневных крыс через 6 или 24 ч после введения DEX. Через 6 ч DEX индуцировал антиапоптозные процессы, а именно ‒ повышал уровни мРНК Bdnf в целом гиппокампе, а также содержание белков matBDNF и Bcl-xL в полях СА1-3 и зубчатой извилине структуры. При этом формировалось временное преобладание экспрессии matBDNF над апоптогенным proBDNF на фоне неизменного количества клеток, экспрессирующих активную каспазу-3. Через 24 ч DEX спровоцировал увеличение экспрессии апоптогенного proBDNF, и его превалирование над зрелым нейротрофином во всех полях гиппокампа, сопровождавшееся увеличением количества клеток с детектируемой активной каспазой-3. Более того, нами выявлена достоверная корреляция между соотношением proBDNF/matBDNF и активной каспазой-3 во всех трех областях гиппокампа. Показано, что при индукции дексаметазоном proBDNF имеет свой собственный, отличный от его зрелой формы, паттерн экспрессии в гиппокампе неонатальных крыс, и проявление его проапоптотического действия сопровождается повышением соотношения proBDNF/matBDNF.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. В. Булыгина

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение “Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук”

Автор, ответственный за переписку.
Email: veta@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск

Т. С. Калинина

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение “Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук”; Новосибирский государственный университет

Email: veta@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск; Новосибирск

Д. А. Ланшаков

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение “Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук”; Новосибирский государственный университет

Email: veta@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск; Новосибирск

П. Н. Меньшанов

Новосибирский государственный университет; Новосибирский государственный технический университет

Email: veta@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск; Новосибирск

Е. В. Сухарева

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение “Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук”

Email: veta@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск

Н. Н. Дыгало

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение “Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук”; Новосибирский государственный университет

Email: veta@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск; Новосибирск

Список литературы

  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.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Уровень BDNF в областях гиппокампа неонатальных крысят через 6 часов (а) и 24 часа (б) после введения дексаметазона в процентах относительно группы с введением физиологического раствора. ***р < 0.001 по сравнению с введением физ. раствора, ###р < 0.001 по сравнению с соответствующими 6-часовыми группами. Репрезентативные микрофотографии: белок matBDNF ‒ зеленый сигнал (флуорофор Alexa-488) (в ‒ через 6 часов после введения физраствора, г ‒ через 6 часов после введения дексаметазона).

Скачать (509KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Уровень proBDNF в областях гиппокампа неонатальных крысят через 6 часов (а) и 24 часа (б) после введения дексаметазона в процентах относительно группы с введением физиологического раствора. *р < 0.05; **р < 0.01 по сравнению с введением физ. раствора, #р < 0.05; ###р < 0.001 по сравнению с соответствующими 6-часовыми группами. Репрезентативные микрофотографии: белок proBDNF ‒ красный сигнал (флуорофор Alexa-594) (в ‒ через 24 часа после введения физраствора, г ‒ через 24 часа после введения дексаметазона).

Скачать (514KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Отношение уровней proBDNF к matBDNF в областях гиппокампа неонатальных крысят через 6 часов (а) или 24 часа (б) после введения дексаметазона в процентах относительно группы с введением физиологического раствора. *р < 0.05, **р < 0.01; &р=0.05 по сравнению с введением физ. раствора, ###р < 0.001 по сравнению с соответствующими 6-часовыми группами.

Скачать (75KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Уровень Bcl-xL в областях гиппокампа неонатальных крысят через 6 часов (а) и 24 часа (б) после введения дексаметазона. ***р < 0.001 по сравнению с введением физ. раствора, ##р < 0.01, ###р < 0.001 по сравнению с соответствующими 6-часовыми группами.

Скачать (69KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Число клеток, экспрессирующих активную каспазу-3, в областях гиппокампа неонатальных крысят через 6 часов (а) или 24 часа (б) после введения дексаметазона. **р < 0.01 по сравнению с введением физ. раствора, ##р < 0.01 по сравнению с соответствующими 6-часовыми группами. Репрезентативные микрофотографии: клетки, экспрессирующие активную каспазу-3 ‒ зеленый сигнал (флуорофор Alexa-488) (в ‒ через 24 часа после введения физраствора, г ‒ через 24 часа после введения дексаметазона).

Скачать (302KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024