Журнал эволюционной биохимии и физиологии

Гибернация — способность ряда животных впадать в длительную зимнюю спячку — является природным гипометаболическим состоянием, позволяющим зимнеспящим животным переносить такие неблагоприятные факторы внешней среды, как снижение температуры, нехватка пищи и воды. Способность к гибернации — следствие накопленных в процессе эволюции адаптаций на различных физиологических уровнях, среди которых ключевой является молекулярная адаптация к гипоксии, что устраняет не только само негативное действие дефицита кислорода на клетки, но и опасность окислительного стресса (ОС) при пробуждении. Этот аспект гибернации имеет важное медицинское значение, так как понимание механизмов, лежащих в основе адаптации гибернаторов к гипоксии и ОС, может помочь в решении ряда важных проблем профилактики постгипоксических осложнений у людей с хроническими нейродегенеративными и сердечными заболеваниями. Молекулярной основой адаптации к гипоксии у гибернаторов служит наличие эффективной антиоксидантной системы (АОС) и регуляторных механизмов, обеспечивающих чрезвычайную пластичность митохондрий (внутриклеточных индукторов АФК), особенно выраженную при выходе животных из спячки. В этот период в клетках возрастает скорость потребления кислорода и происходит активация антиоксидантной системы (АОС), включающей низкомолекулярные (глутатион (GSH)) и ферментные компоненты (супероксиддисмутаза (SOD), каталаза (CAT), глутатионпероксидаза (GP), глутатион-S-трансфераза (GST) и глутатионредуктаза (GR)). В процессе защиты тканей от свободных радикалов кислорода у гибернаторов также вовлекается тиоредоксиновая система и витамины (A, C и E). Несмотря на пристальный интерес к проблеме регуляции продукции АФК в митохондриях гибернаторов, вопрос об участии антиоксидантных систем и отдельных ее компонентов в детоксикации избыточных продуктов АФК в течение различных периодов естественной спячки изучен недостаточно. Важным остается вопрос и о возможности экстраполяции полученных на модельных животных данных на человека. В настоящем обзоре суммированы и обобщены последние данные о достижениях в изучении митохондрий и антиоксидантной защиты при гибернации млекопитающих, главным образом сусликов, — общепринятых экспериментальных моделей гибернации.

Статья написана к 100-летию Мишеля Жуве (1925–2017), крупнейшего французского нейрофизиолога и сомнолога. Кратко рассматривается биография Жуве, а также история открытия парадоксальной фазы сна, его фило- и онтогенеза, а также изучения нейронных и медиаторных систем головного мозга, задействованных в регуляции цикла бодрствование–сон.

Болезнь Альцгеймера (БА) является одной из наиболее распространенных форм деменции во всем мире. Ключевым гистопатологическим признаком при БА является внеклеточное отложение бета-амилоида в виде амилоидных бляшек. Несмотря на это, развитие когнитивных нарушений у пациентов с БА более тесно связано с гибелью синапсов. В связи с этим актуальным представляется изучение механизмов синаптической дисфункции и поиск способов ее коррекции при БА. Важным маркером синапсов является белок синаптофизин, локализующийся в мембранах пресинаптических везикул. Цель исследования — морфологическая оценка распределения белка синаптофизина в структурах головного мозга мышей трансгенной линии 5xFAD в присутствии амилоидных скоплений. В качестве объектов исследования использовали мышей трансгенной линии 5xFAD (n = 3). Для выявления синаптических терминалей и амилоидных скоплений в области коры и гиппокампальной формации проводили иммуногистохимическую реакцию на синаптофизин с дополнительной окраской альциановым синим. В области гиппокампальной формации и коры были обнаружены скопления интенсивно окрашенных синаптофизин-иммунопозитивных гранул локализованных вокруг тел амилоидных бляшек. По результатам морфометрического анализа было выявлено, что наиболее выраженный амилоидоз с аномальным распределением синаптофизин-иммунопозитивных структур наблюдался в субикулуме и СА1 области гиппокампа, а также во внутренних (ганглиозном и полиморфном) слоях коры. По результатам корреляционного и регрессионного анализа была выявлена положительная линейная зависимость между площадью синаптофизин-иммунопозитивных гранул и размером амилоидных бляшек в различных областях гиппокампальной формации и коры. Интенсивное накопление синаптофизин-иммунопозитивных гранул, локализованных вблизи амилоидных бляшек, свидетельствует о функциональной взаимосвязи между прогрессированием амилоидной патологии и синаптической дисфункцией.

Свинец (Pb²⁺) — один из распространенных и в то же время опасных для окружающей среды элементов. Свинец представляет значительную угрозу для здоровья, поскольку способен мимикрировать действие ионов металлов, таких как цинк и кальций, которые вовлечены в процессы клеточной сигнализации и метаболизма. Имеющиеся данные о влиянии Pb²⁺ на функции миокарда и сосудов противоречивы. При этом влияние Pb²⁺ на депо-управляемый вход кальция (SOCE) в клетки сердечно-сосудистой системы не изучалось. Поэтому целью настоящей работы являлось изучение кратковременного действия Pb²⁺ на спонтанную сократимость сердечной мышцы и кровеносных сосудов in situ и определение его токсических эффектов на SOCE. В работе использовали мышечные препараты, полученных из изолированных предсердий сердца и аорты самцов лягушки Rana ridibunda. Было показано, что Pb²⁺ при концентрациях 0.1 и 0.4 мМ обладает значительным отрицательным инотропным эффектом, увеличивает жесткость и снижает амплитуду KCl-индуцируемого сокращения аорты, а также обратимо блокирует SOCE в гладкомышечных клетках аорты, что может усугублять его токсическое действие на организмы.

Сахарный диабет 1-го типа (СД1) сопровождается высоким риском сердечно-сосудистых осложнений, включая диабетическую кардиомиопатию. Однако ранние маркеры этих нарушений изучены недостаточно. Актуальность работы обусловлена необходимостью выявления предикторов кардиальных осложнений на доклинических моделях. Целью исследования являлась оценка уровня электролитов крови (Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Cl^-, глюкоза, лактат) и параметров электрокардиограммы (ЭКГ) у самцов крыс Вистар с преддиабетом и СД1, вызванных инъекцией стрептозотоцина (35 мг/кг, в.б.) Проведено проспективное сравнительное исследование, длительностью 60 дней, на трех группах: контроль (С-группа, n = 15), преддиабет (PDM-группа, n = 15), СД1 (DM-группа, n = 8). Уровень глюкозы определяли с помощью глюкометра. ЭКГ регистрировали на 56-й день эксперимента с помощью кардиографа “Поли-Спектр–8/В”. Уровень электролитов измеряли на 60-й день эксперимента на анализаторе Eрос® Reader. По сравнению с С-группой выявлены следующие статистически значимые различия (p < 0.05). Уровень глюкозы, по сравнению с С-группой (6.2 мМ), был выше: 7.7 мМ (PDM) и 24.9 мМ (DM). В DM-группе концентрация Na⁺ (137±4 vs. 143±2 мМ в С-группе), как и Cl^- (100±3 vs. 105±1 мМ в С-группе), были снижены. ЭКГ DM-группы характеризовалась увеличением QRS- и QT-интервалов и снижением ЧСС по сравнению с С- и PDM-группами, а также увеличением площади T-зубца по сравнению с С-группой. В PDM-группе, по сравнению с С-группой, увеличивались интервалы QT и QTc. Таким образом, при СД1 у крыс развиваются тяжелые нарушения проводимости и реполяризации миокарда, связанные с гипергликемией и электролитным дисбалансом. Ключевое значение имеют изменения параметров ЭКГ, выявленные на стадии преддиабета, — увеличение интервалов QT и QTc, которые возникают до появления выраженных метаболических нарушений. Это демонстрирует, что механизмы повреждения сердца запускаются на стадии преддиабета, которая является критически важным “терапевтическим окном” для профилактики осложнений. Данная работа — одна из первых, описывающих модель преддиабета 1-го типа.