Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Том 111, № 10 (2025)
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
Созревание неонатальных рефлексов и особенности поведения мышей 5xFAD – модели болезни Альцгеймера
Аннотация
Болезнь Альцгеймера (БА) является прогрессирующей возрастной нейродегенеративной патологией, приводящей к деменции. Для изучения механизмов возникновения данной патологии и для поиска возможных путей ее коррекции созданы генетические модели БА на мышах. Трансгенные мыши линии 5xFAD с двумя человеческими трансгенами App и Psen1 и пятью мутациями являются популярной моделью для изучения БА. Целью данной работы было исследование созревания неонатальных рефлексов и увеличения массы тела в раннем постнатальном онтогенезе, а также особенностей поведения в возрасте трех месяцев у мышей линии 5xFAD. В качестве контроля были использованы мыши дикого типа (WT) того же пола и возраста из тех же пометов. Полученные результаты показывают, что мыши 5xFAD не отличаются от сибсов WT по увеличению массы тела и формированию неонатальных рефлексов в период вскармливания. В возрасте трех месяцев у самцов линии 5xFAD были обнаружены половые различия в поведении: у самцов была ниже общая локомоторная активность, чем у самок, и наблюдались признаки начала развития депрессивно-подобного поведения. У самцов 5xFAD был снижен уровень тревожности, а у самок повышена исследовательская активность в сравнении с сибсами WT того же пола. В результате исследования охарактеризованы особенности поведения молодых мышей 5xFAD возрасте трех месяцев. Впервые изучено созревание неонатальных рефлексов в период вскармливания на данной трансгенной модели БА.
Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2025;111(10):1581-1600
1581-1600
Представленность модификации гистонов H3K27me3 в толстой кишке мышей на фоне хронического воспаления
Аннотация
За последние десятилетия распространенность воспалительных заболеваний кишечника (ВЗК) возросла во всем мире. Вслед за индустриализацией рост заболеваемости ВЗК наблюдается не только в странах Европы и Северной Америки, но и в странах Азии, включая Китай и Индию. Несмотря на широкую распространенность и большое количество исследований, причины ВЗК остаются не до конца изученными. Важную роль в их патогенезе играют эпигенетические механизмы, такие как метилирование ДНК и посттрансляционные модификации гистонов. Эти модификации определяют структуру хроматина и могут служить метками как транскрипционно активных, так и неактивных районов. Учитывая глобальные изменения профиля экспрессии генов в кишечнике пациентов с ВЗК, можно предполагать всеобъемлющие структурные изменения активности и доступности хроматина в ходе развития воспалительных процессов в кишечнике как на уровне клеток мукозального иммунитета, так и в эпителиальных клетках. В частности, в исследованиях с использованием образцов ткани кишки от пациентов с энтероколитом было показано снижение общего количества триметилирования гистона Н3 по лизину 27 (H3K27me3) в эпителиальных клетках. Одновременно с этим ингибирование нанесения метки H3K27me3 является перспективным направлением в лечении ВЗК за счет регуляции транскрипции в иммунных клетках. В данной работе была исследована представленность этой модификации в ядрах эпителиальных клеток и в ткани кишки в целом на двух моделях хронического колита на мышах. Было показано, что общий уровень H3K27me3 повышается в ядрах энтероцитов в модели хронического колита с нокаутом гена Muc2. Этот результат указывает на значимое влияние модификации H3K27me3 на патогенез ВЗК не только в иммунных, но и в эпителиальных клетках толстой кишки.
Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2025;111(10):1601-1614
1601-1614
Кратковременная синаптическая пластичность нейронных сетей гиппокампа при экспериментальной дисфункции гематоэнцефалического барьера
Аннотация
Нарушение синаптической пластичности служит характерным признаком ряда неврологических расстройств, успешно моделируемых на животных. Кратковременные формы пластичности обеспечивают динамическую регуляцию синаптической эффективности в ответ на различные паттерны нейрональной активности и в значительной степени зависят от поддержания оптимальных условий микроокружения нейронов, ключевым регулятором которых выступает гематоэнцефалический барьер (ГЭБ). В последние годы ГЭБ рассматривается как активный участник поддержания гомеостаза ЦНС, а его дисфункция признается одним из триггеров многих неврологических патологий. Нами разработан способ моделирования ранних последствий дисфункции ГЭБ in vitro путем адаптации ионного состава инкубационного раствора к плазме крови с добавлением тромбина. В настоящем исследовании проанализированы особенности кратковременной синаптической пластичности СА3-СА1-нейронных сетей гиппокампа в ранний период после моделируемой дисфункции ГЭБ. Результаты показали значительные изменения кратковременной синаптической пластичности в гиппокампе на фоне моделирования дисфункции ГЭБ. Мы наблюдали усиление парной фасилитации (PPF) на интервалах 25 и 50 мс, что указывает на пресинаптический характер изменений в высвобождении нейромедиатора. Кроме того, было зарегистрировано значительное увеличение амплитуды посттетанической потенциации (ПТП), свидетельствующее о повышенной реактивности нейронных сетей СА3-СА1. Селективное усиление ранней, зависящей от активности фазы, пластичности после высокочастотной стимуляции при отсутствии изменений в общей временной динамике позволяет предположить специфическую модуляцию паттерн-зависимой кратковременной пластичности при патологии ГЭБ. Ранее в идентичных условиях была продемонстрирована индукция эпилептиформной активности нейронных сетей гиппокампа. Таким образом, настоящее исследование характеризует специфические изменения синаптических свойств на этапе формирования патологического состояния, потенциально способного приводить к долговременным последствиям.
Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2025;111(10):1615-1626
1615-1626
Нарушение миелинизации в спинном мозге трансгенных мышей mSOD1 как один из механизмов патогенеза бокового амиотрофического склероза
Аннотация
Боковой амиотрофический склероз (БАС) – заболевание, которое характеризуется прогрессирующей мышечной слабостью, атрофией, спастичностью, параличом, обусловленных дегенерацией и смертью мотонейронов головного и спинного мозга, и приводит к летальному исходу. Для изучения патогенеза БАС и способов его лечения широко применяются модельные животные, такие как мыши SOD1-G93A, экспрессирующие мутацию гена, кодирующего антиоксидантный фермент супероксиддисмутазу 1. Трансгенные мыши демонстрируют фенотипы заболевания, сходные с теми, что обнаруживаются у пациентов с БАС, выражающиеся в ухудшении двигательной функции, дегенерации мотонейронов в спинном мозге, стволе мозга и коре, приводящие к параличу задних конечностей и смерти. В настоящей работе с применением световой микроскопии оценивали площади поперечных серийных срезов поясничного утолщения спинного мозга, а также пощади, занимаемые белым и серым веществами на этих срезах у мышей дикого типа WT и у трансгенных мышей mSOD1 на разных стадиях развития БАС. Выявленная редукция объема поясничного утолщения спинного мозга у трансгенных мышей обнаруживается уже на ранней досимптомной стадии заболевания и обусловлена уменьшением объемов как серого, так и белого веществ. Уменьшение количества нейронов серого вещества спинного мозга – характерный признак БАС, обусловленный гибелью этих клеток, было выявлено у трансгенных мышей только на симптомной стадии заболевания. С помощью флуоресцентной микроскопии установлено снижение интенсивности свечения специфичного красителя миелина флуоромиелина в белом веществе поясничного утолщения спинного мозга у трансгенных мышей, начиная с ранней досимптомной стадии. Выявленные морфологические изменения в поясничном отделе спинного мозга трансгенных мышей mSOD1 позволяют заключить, что уже на ранней досимптомной стадии БАС развиваются процессы демиелинизации, возникающие скорее всего в результате нарушения работы миелинобразующих клеток.
Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2025;111(10):1627-1641
1627-1641
Влияние TAAR1 на изменения плотности нейронов и глии неокортекса после травмы спинного мозга
Аннотация
Травма спинного мозга (ТСМ) приводит к развитию сложного каскада вторичных патологических процессов, включая хроническое нейровоспаление и нейропластические изменения как непосредственно в месте повреждения, так и в удаленных структурах, включая перестройку коры головного мозга. В данной работе исследовалась роль рецепторов следовых аминов 1-го типа TAAR1 в регуляции нейровоспаления в соматосенсорной коре после латеральной гемисекции спинного мозга у мышей дикого типа и с нокаутом гена, кодирующего taar1 (TAAR1-KO). Значимых различий в сенсомоторном восстановлении между группами не было выявлено. Однако иммуногистохимический анализ продемонстрировал существенные изменения в глиальной популяции после ТСМ: у мышей TAAR1-KO наблюдалось значительное увеличение количества GFAP⁺-астроцитов в гранулярном и пирамидном слоях коры, что указывает на усиленный астроглиоз. При этом количество провоспалительных S100β⁺-астроцитов не изменялось, что подчеркивает избирательное влияние TAAR1 на различные субпопуляции. Помимо этого, у TAAR1-KO отмечалось снижение плотности микроглиальных клеток, маркированных антителами к Iba-1. Также у этих мышей было обнаружено уменьшение численности пирамидных нейронов, что может указывать на снижение жизнеспособности данных клеток вследствие отсутствия TAAR1. Важно отметить, что генотип не оказывал влияния на данные параметры вне контекста ТСМ. Полученные данные демонстрируют значимую роль TAAR1 в модуляции глиального ответа и расширяют понимание молекулярных механизмов нейровоспаления при ТСМ, что открывает перспективы для разработки новых нейропротективных стратегий.
Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2025;111(10):1642-1658
1642-1658
Нокдаун AQP4 в черной субстанции усугубляет α-синуклеиновую патологию, нейродегенерацию и моторные нарушения в модели болезни Паркинсона у крыс
Аннотация
Водный канал аквапорин-4 (AQP4) является важнейшим участником молекулярно-клеточных механизмов, обеспечивающих выведение из ткани мозга различных метаболитов и амилоидных белков. Предполагается, что дисфункция AQP4 может провоцировать развитие болезни Паркинсона (БП) и приводить к ее усугублению. Цель данного исследования – выяснить, влияет ли снижение экспрессии AQP4 в компактной части черной субстанции (кчЧС) на развитие α-синуклеиновой патологии, нейродегенерации и моторных нарушений в модели клинической стадии БП у крыс. Эксперименты выполнены на самцах крыс популяции Вистар (6–7 месяцев). Для подавления экспрессии AQP4 в кчЧС вводили лентивирусную конструкцию, содержащую нуклеотидную последовательность, кодирующую шпилечную РНК (shRNA) к мРНК AQP4 (AQP4-LVC). Для воспроизведения модели клинической стадии БП билатерально вводили в кчЧС ингибитор протеасом лактацистин (LC) через 4 недели после введения AQP4-LVC. Для решения поставленной задачи использованы поведенческие тесты, иммуногистохимический метод и иммуноблоттинг. Применение AQP4-LVC вызывало снижение содержания белка AQP4 в кчЧС на 42% через 4 недели. LC-модель БП характеризовалась появлением моторных нарушений, гибелью 57% дофамин (ДА)-ергических нейронов в кчЧС и 56% их аксонов в стриатуме, ослаблением компенсаторных процессов, направленных на поддержание уровня ДА в нигростриатной системе, увеличением содержания общей водорастворимой формы α-синуклеина и его агрегированной и фосфорилированной (Ser129) форм. Снижение экспрессии AQP4 в кчЧС в LC-модели БП вызывало усиление моторных нарушений и появление признаков дистрофии, свидетельствующих о развитии терминальной фазы клинической стадии БП. Быстрое нарастание симптомов паркинсонизма было связано с усилением нейродегенерации и истощением компенсаторных процессов в нигростриатной системе, сопряженных с ускорением образования патологических агрегированных форм α-синуклеина. Полученные данные свидетельствуют о том, что дефицит AQP4 в кчЧС ускоряет развитие Паркинсон-подобной патологии.
Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2025;111(10):1659-1675
1659-1675
МЕТОДИЧЕСКИЕ СТАТЬИ
КОМБИНАЦИЯ in vitro и in vivo ПОДХОДОВ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ МЕХАНИЗМОВ РАЗВИТИЯ ГИПЕРТРОФИИ МИОКАРДА У КРЫС С РЕНОВАСКУЛЯРНОЙ ГИПЕРТЕНЗИЕЙ
Аннотация
Гипертрофические изменения миокарда желудочков сердца сопровождают большинство сердечно-сосудистых заболеваний и являются серьезным фактором риска внезапной смерти. На сегодняшний день разработан широкий спектр in vitro и in vivo моделей гипертрофии, однако ни одна из них не позволяет исследовать единовременно как биохимические, так и физиологические аспекты ее патогенеза. В настоящей работе предложен метод на основе индукции гипертрофии левого желудочка (ГЛЖ), возникающей в результате реноваскулярной гипертензии у крыс, с последующим выделением кардиомиоцитов из сердец. В исследование было взято 68 крыс (32 крысы типа 1П1К, 16 крыс типа 1П, 20 крыс типа ЛО). Для развития ГЛЖ у крыс “одна почка одна клипса” (1П1К) левая почка удалялась, а на почечную артерию правой почки накладывалась клипса для ограничения кровотока. У группы крыс “ одна почка” (1П) удаляли левую почку, тогда как правая оставалась интактной, а у ложнооперированных крыс (ЛО) проводили вскрытие брюшной полости с последующим наложением швов без каких-либо манипуляций с почками. Две последние группы использовались как контрольные. Через 1.5 месяца масса левого желудочка у крыс 1П1К превышала массу левого желудочка у контрольных групп в 1.2 раза, а артериальное давление у группы 1П1К относительно 1П и ЛО групп возрастало в 1.4 раза. У крыс 1П1К относительно контрольных групп наблюдалось повышение концентрации мочевины в крови и в моче примерно в 1.4 раза, а также усиление почечной экскреции, оцененной по клиренсу креатинина, в 1.5 раза. Концентрация натрийуретического пептида B типа (BNP) в сыворотке крови у группы 1П1К превышала таковую у контрольных групп в 2 раза. После индукции ГЛЖ из сердец контрольных и гипертрофированных крыс были получены первичные культуры кардиомиоцитов. Концентрация BNP в кондиционированной среде первичной культуры желудочковых кардиомиоцитов крыс 1П1К была выше, чем в контрольных группах, в 3.4 раза. Таким образом, было показано, что кардиомиоциты, выделенные из крыс группы 1П1К, сохраняют гипертрофический фенотип, а данный комбинированный подход можно использовать для исследования сердечной гипертрофии in vivo и in vitro.
Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2025;111(10):1676-1696
1676-1696