Neurogenesis in Brain Neurogenic Niches in Experimental Alzheimer’s Disease at the Presymptomatic Stage of Neurodegeneration

A. S. Averchuk; Аверчук А. С.; M. V. Ryazanova; Рязанова М. В.; N. A. Rozanova; Розанова Н. А.; N. A. Kolotyeva; Колотьева Н. А.; A. V. Stavrovskaya; Ставровская А. В.; S. V. Novikova; Новикова С. В.; A. B. Salmina; Салмина А. Б.

doi:10.31857/S004137712304003X

Нейрогенез в нейрогенных нишах головного мозга при экспериментальной болезни Альцгеймера на досимптоматической стадии развития нейродегенерации

Авторы: Аверчук А.С.¹, Рязанова М.В.¹, Розанова Н.А.¹, Колотьева Н.А.¹, Ставровская А.В.¹, Новикова С.В.¹, Салмина А.Б.¹
Учреждения:
1. Научный центр неврологии
Выпуск: Том 65, № 4 (2023)
Страницы: 339-347
Раздел: Статьи
URL: https://journals.rcsi.science/0041-3771/article/view/140071
DOI: https://doi.org/10.31857/S004137712304003X
EDN: https://elibrary.ru/ZFKNDM
ID: 140071

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Расшифровка механизмов развития нейродегенерации на досимптоматической стадии – актуальная задача, решение которой позволит оптимизировать методы ранней диагностики и профилактики болезни Альцгеймера (БА). В настоящей работе изучены особенности нейрогенеза в нейрогенных нишах головного мозга при экспериментальной БА на досимптоматической стадии нейродегенерации. Было осуществлено моделирование БА in vivo у экспериментальных животных (мышей-самцов, C57BL/6 в возрасте 8 мес.). Для этого контрольной группе (n = 30) в поле СА1 гиппокампа вводили по 2 мкл раствора 0.9%-ного NaCl, а экспериментальной группе, (n = 30) – 1М раствор (2 мкл билатерально) олигомеризованного бета-амилоида 25–35 (Аβ25–35). Оценку нарушений когнитивных функций у животных осуществляли с использованием теста условной реакции пассивного избегания (УРПИ). Для иммуногистохимического исследования использовали замороженные срезы головного мозга, в которых анализировали изменения экспрессии маркеров Nestin, Pax6, NeuroD1, VEGFR2; апоптоз клеток оценивали по протоколу TUNEL в субгранулярной зоне гиппокампа (SGZ) и субвентрикулярной зоне (SVZ). Были установлены разнонаправленные изменения экспрессии маркеров нейрогенеза, неоангиогенеза и выраженность апоптоза в SGZ и SVZ в период 9–17 сут после интрагиппокампального введения Аβ25–35. На 9-е сут развития нейродегенерации альцгеймеровского типа была увеличена экспрессия Pax6 и VEGFR2 в SGZ и Nestin в SVZ. Последующее применение протокола УРПИ с предъявлением аверсивного раздражителя (10-е сут) или соответствующего контекста (11- и 17-е сут) приводило к динамическим изменениям экспрессии маркеров клеток, находящихся на разных стадиях нейрогенеза. Таким образом, на досимптоматической стадии развития нейродегенерации альцгеймеровского типа зоны SGZ и SVZ проявляют признаки аберрантного нейрогенеза, связанного с нарушением пула стволовых и прогениторных клеток и подавлением производства нейробластов (незрелых нейронов) в период, предшествующий формированию когнитивной дисфункции.

Ключевые слова

болезнь Альцгеймера, нейрогенез, нейрогенная ниша, субгранулярная зона, субвентрикулярная зона

Список литературы

Аверчук А.С., Рязанова М.В., Баранич Т.И., Ставровская А.В., Розанова Н.А., Новикова С.В., Салмина А.Б. 2023. Нейротоксическое действие бета-амилоида сопровождается изменением митохондриальной динамики и аутофагии нейронов и клеток церебрального эндотелия в экспериментальной модели болезни Альцгеймера. Бюллетень экспер. биол. мед. Т. 175. № 3. С. 291. (Averchuk A.S., Ryazanova M.V., Baranich T.I., Stavrovskaya A.V., Rozanova N.A., Novikova S.V., Salmina A.B. 2023. The neurotoxic effect of beta-amyloid is accompanied with changes in the mitochondrial dynamics and autophagy in neurons and brain endothelial cells in the experimental model of Alzheimer’s disease. Bulletin Exper. Biol. Med. V. 175. № 3. P. 291.) https://doi.org/10.47056/0365-9615-2023-175-3-291-297
Иноземцев А.Н. 2013. Анализ природы следа памяти в условной реакции пассивного избегания. Вестник Московского университета. Серия 16. Биология. № 1. С. 3 (Inozemtsev AN. 2013. The analysis of the memory trace nature in passive avoidance response. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16. Biologiya. № 1. С. 3.)
Моргун А.В., Осипова Е.Д., Бойцова Е.Б., Шуваев А.Н., Комлева Ю.К., Труфанова Л.В., Вайс Е.Ф., Салмина А.Б. 2019. Астроцит-опосредованные механизмы регуляции нейрогенеза в модели нейрогенной ниши in vitro при действии Aβ1−42. Биомедицинская химия. Т. 65. № 5. С. 366. (Morgun A.V., Osipova E.D., Boytsova E.B., Shuvaev A.N., Komleva Yu.K., Trufanova L.V., Weiss E.F., Salmina A.B. 2019. Astrocyte-mediated regulation of cell development in the model of neurogenic niche in vitro treated with Aβ1-42. Biomed. Chemistry. V. 65. № 5. P. 366.) https://doi.org/10.18097/PBMC20196505366
Рудько А.С., Эфендиева М.Х., Будзинская М.В., Карпилова М.А. 2017. Влияние фактора роста эндотелия сосудов на ангиогенез и нейрогенез. Вестник офтальмологии. Т. 133. № 3. С. 75. (Rud’ko A.S., Efendieva M.Kh., Budzinskaia M.V., Karpilova M.A. 2017. Influence of vascular endothelial growth factor on angiogenesis and neurogenesis. Vestnik Oftalmologii. V. 133. № 3. P. 75). https://doi.org/10.17116/oftalma2017133375-80
Dermon C.R., Zikopoulos B., Panagis L., Harrison E., Lancashire C.L., Mileusnic R., Stewart M.G. 2002. Passive avoidance training enhances cell proliferation in 1-day-old chicks. Eur. J. Neurosci. V. 16. P. 1267. https://doi.org/10.1046/j.1460-9568.2002.02177.x
Esteve D., Molina-Navarro M.M., Giraldo E., Martínez-Varea N., Blanco-Gandia M.C., Rodríguez-Arias M., García-Verdugo J.M., Viña J., Lloret A. 2022. Adult neural stem cell migration is impaired in a mouse model of Alzheimer’s disease. Mol. Neurobiol. V. 59. P. 1168. https://doi.org/10.1007/s12035-021-02620-6
Eu W.Z., Chen Y.J., Chen W.T., Wu K.Y., Tsai C.Y., Cheng S.J., Carter R.N., Huang G.J. 2021. The effect of nerve growth factor on supporting spatial memory depends upon hippocampal cholinergic innervation. Transl. Psychiatry. V. 11. P. 162. https://doi.org/10.1038/s41398-021-01280-3
Fiore M., Triaca V., Amendola T., Tirassa P., Aloe L. 2002. Brain NGF and EGF administration improves passive avoidance response and stimulates brain precursor cells in aged male mice. Physiol. Behav. V. 77. P. 437. https://doi.org/10.1016/s0031-9384(02)00875-2
Jack C.R., Knopman D.S., Jagust W.J., Petersen R.C., Weiner M.W., Aisen P.S., Shaw L.M., Vemuri P., Wiste H.J., Weigand S.D., Lesnick T.G., Pankratz V.S., Donohue M.C., Trojanowski J.Q. 2013. Tracking pathophysiological processes in Alzheimer’s disease: an updated hypothetical model of dynamic biomarkers. Lancet Neurol. V. 12. P. 207. https://doi.org/10.1016/S1474-4422(12)70291-0
Jin K., Zhu Y., Sun Y., Mao X.O., Xie L., Greenberg D.A. 2002. Vascular endothelial growth factor (VEGF) stimulates neurogenesis in vitro and in vivo. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. V. 99. P. 11946. https://doi.org/10.1073/pnas.182296499
López-Toledano M.A., Shelanski M.L. 2004. Neurogenic effect of beta-amyloid peptide in the development of neural stem cells. J. Neurosci. V. 24. P. 5439. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0974-04.2004
López-Toledano M.A., Shelanski M.L. 2007. Increased neurogenesis in young transgenic mice overexpressing human APP (Sw, Ind). J. Alzheimers Dis. V. 12. P. 229. https://doi.org/10.3233/jad-2007-12304
Ning W.J., Lv R.J., Xu N., Hou X.Y., Shen C., Guo Y.L., Fan Z.Y., Cao N., Liu X.P. 2021. Lycopene-loaded microemulsion regulates neurogenesis in rats with Aβ-induced Alzheimer’s disease rats based on the Wnt/β-catenin pathway. Neural Plast. V. 6. P. e5519330. https://doi.org/10.1155/2021/5519330
Ögren S.O., Stiedl O. 2013. Passive avoidance. Encyclopedia of psychopharmacology. V. 3. P. 960. https://doi.org/10.1007/978-3-642-27772-6_160-2
Polis B., Srikanth K.D., Gurevich V., Bloch N., Gil-Henn H., Samson A.O. 2020. Arginase inhibition supports survival and differentiation of neuronal precursors in adult Alzheimer’s disease mice. Int. J. Mol. Sci. V. 21. P. 1133. https://doi.org/10.3390/ijms21031133
Riddle D.R., Lichtenwalner R.J. 2007. Neurogenesis in the adult and aging brain. brain aging: models, methods, and mechanisms. V. 131. https://doi.org/10.1016/j.conb.2018.07.006
Roybon L., Hjalt T., Stott S., Guillemot F., Li J.Y., Brundin P. 2009. Neurogenin2 directs granule neuroblast production and amplification while NeuroD1 specifies neuronal fate during hippocampal neurogenesis. PLoS One. V. 4. P. e4779. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0004779
Scopa C., Marrocco F., Latina V., Ruggeri F., Corvaglia V., La Regina F., Ammassari-Teule M., Middei S., Amadoro G., Meli G., Scardigli R., Cattaneo A. 2020. Impaired adult neurogenesis is an early event in Alzheimer’s disease neurodegeneration, mediated by intracellular Aβ oligomers. Cell Death Differ. V. 27. P. 934. https://doi.org/10.1038/s41418-019-0409-3
Scopa C., Marrocco F., Latina V., Ruggeri F., Corvaglia V., La Regina F., Ammassari-Teule M., Middei S., Amadoro G., Meli G., Scardigli R., Cattaneo A. 2020. Impaired adult neurogenesis is an early event in Alzheimer’s disease neurodegeneration, mediated by intracellular Aβ oligomers. Cell Death Differ. V. 27. P. 934. https://doi.org/10.1038/s41418-019-0409-3
Steinman J., Sun H.S., Feng Z.P. 2021. Microvascular alterations in Alzheimer’s disease. Front. Cell. Neurosci. V. 14. P. 618 986. https://doi.org/10.3389/fncel.2020.618986