Том 109, № 7 (2023)

Однофлуорофорные генетически кодируемые кальциевые индикаторы, такие как GCaMP, являются широко используемыми инструментами для изучения нейрональной активности. Их главным преимуществом является способность в режиме реального времени и с высокой чувствительностью реагировать на изменения концентрации ионов кальция в клетке. Это особенно важно для исследования нейрональных процессов и нейронных ансамблей, где кальциевые сигналы играют ключевую роль в передаче информации. Данный обзор рассматривает семейство кальциевых индикаторов GCaMP, описывает их разновидности, особенности и перспективы использования для визуализации нейронной активности. Особое внимание уделяется тенденции совершенствования GCaMP, в частности направленной на расширение их спектральных свойств и способности регистрировать высокочастотную спайковую активность.

Стрессоры различной природы, воздействуя на клетки органов-мишеней, способны приводить к геномной нестабильности и даже дезинтеграции, что может играть роль в формировании постстрессорных патологий. На самцах лабораторных мышей различных линий (CD-1, CBA, C3H) цитогенетическими методами (щелочным кометным гель-электрофорезом, ана-телофазным анализом нарушений митоза и иммуноцитохимическим анализом фокусов γH2AX) изучали влияние психоэмоциональных стрессоров (иммобилизации и феромона стресса – 2,5-диметилпиразина) на целостность ДНК клеток гиппокампа и костного мозга. Показано, что как классический стрессор мышей – иммобилизация, так и 2,5-диметилпиразин повреждают геном клеток обоих исследованных органов. Дестабилизация генома клеток различных органов рассматривается как необходимый этап развития стресс-реакции в попытке организма приспособиться к экстремальным воздействиям среды.

Нарушение функций скелетных мышц и их атрофия при функциональной разгрузке сопровождаются накоплением избыточного кальция в миоплазме мышечных волокон. Мы предположили, что накопление кальция может происходить, кроме прочих механизмов, из-за ингибирования работы Ca²⁺-АТФазы сарко/эндоплазматического ретикулума (SERCA) при разгрузке мышц. В этом случае применение активатора SERCA будет снижать уровень кальция в миоплазме и предотвращать последствия функциональной разгрузки. Самцы крыс были распределены на 3 группы – виварный контроль с введением плацебо (С, n = 8), группа 7-суточного вывешивания с введением плацебо (7НS, n = 8) и группа 7-суточного вывешивания с введением внутрибрюшинно активатора SERCA CDN1163 (50 мг/кг (7HS+CDN), n = 8). Одну m. soleus каждой крысы замораживали в жидком азоте, вторую тестировали на функциональные свойства. В группе 7HS обнаружили повышенную утомляемость soleus в тесте ex vivo, существенное увеличение мРНК и количества быстрых мышечных волокон, рост уровня кальций-зависимого фосфорилирования CaMK II и уровня окисления тропомиозина, а также снижение содержания митохондриальной ДНК и белка. Все эти изменения были предотвращены в группе с введением активатора SERCA CDN1163. Вывод: 7-суточное введение активатора SERCA предотвращает снижение индекса утомления m. soleus, вероятно, за счет предотвращения снижения количества волокон I типа и маркеров митохондриального биогенеза. Введение активатора SERCA не замедляет развития атрофии m. soleus.

Крысы линии WAG/Rij являются генетической моделью абсанс-эпилепсии с коморбидной депрессией. Показано, что патологический фенотип у крыс линии WAG/Rij связан с пониженным дофаминовым (ДА) тонусом в мезолимбической системе мозга. Ранее было обнаружено, что материнская метилобогащенная диета (МОД) в перинатальном периоде повышает содержание ДА в мезолимбической ДА-ергической системе мозга и уменьшает проявление абсанс-эпилепсии и коморбидной депрессии у взрослого потомства крыс линии WAG/Rij. Вентральная тегментальная область (ventral tegmental area, VTA), содержащая тела ДА-ергических клеток, является главным источником синтеза мезолимбического ДА. Цель настоящей работы – проверить гипотезу о том, что повышение ДА-ергического тонуса мезолимбической системы мозга, вызываемое материнской МОД у потомства, может быть обусловлено увеличением числа ДА-ергических нейронов, активно синтезирующих тирозингидроксилазу (TH) в VTA, которая является началом мезокортикального и мезолимбического ДА-ергических путей. Использовали метод иммуногистохимического окрашивания на TH для оценки числа TH-иммунопозитивных клеток у взрослого потомства крыс линии WAG/Rij, рожденного матерями, потреблявшими контрольную диету или МОД, и подвергнутых и не подвергнутых поведенческому тестированию в течение 2 дней подряд в тестах свето-темнового выбора, открытого поля, приподнятого крестообразного лабиринта и вынужденного плавания. Через 1 ч после теста вынужденного плавания была проведена транскардиальная перфузия с целью фиксации головного мозга. Число ДА-ергических нейронов определяли по числу TH-иммунопозитивных клеток на срезах мозга на уровне VTA. Число TH-иммунопозитивных клеток подсчитывали в левом и правом полушариях мозга в отдельности. Установлен значимый эффект МОД матери на число клеток в VTA, экспрессирующих TH. У взрослого потомства крыс линии WAG/Rij, рожденного матерями, потреблявшими МОД, число TH-иммунопозитивных клеток было больше по сравнению с потомством крыс линии WAG/Rij, рожденного матерями, потреблявшими контрольную диету. Кроме того, у потомства крыс, рожденного матерями, потреблявшими МОД, число TH-иммунопозитивных клеток было больше у животных, подвергнутых поведенческому тестированию, по сравнению с животными, которых не подвергали поведенческому тестированию. Эффект материнской диеты и поведенческого тестирования на число TH-иммунопозитивных клеток в VTA был выражен одинаково в правом и левом полушариях мозга. Результаты свидетельствуют о том, что материнская диета в перинатальном периоде может влиять на развитие мезолимбической ДА-ергической системы мозга, способствуя образованию и/или сохранности ДА-ергических нейронов в VTA, и тем самым предотвращать возникновение генетической абсанс-эпилепсии и коморбидной депрессии у потомства крыс линии WAG/Rij.

В настоящее время широко известно, что ключевым фактором в развитии многих неврологических патологий и нейродегенеративных заболеваний является нейровоспаление. Динамика развития и продолжительность нейровоспалительных реакций являются критическими аспектами в понимании закономерностей формирования физиологических, биохимических и поведенческих последствий различных неврологических нарушений. Во многих работах процесс развития нейровоспаления, а также глиальная реакция изучаются при экспериментальном системном воспалении. Детально исследуется влияние острого системного воспаления на состояние микроглиоцитов головного мозга, в то время как микроглия спинного мозга изучается в меньшей степени. Цель настоящего исследования состояла в оценке топографических и временных особенностей морфофункциональных изменений клеток микроглии спинного мозга крыс при экспериментальном ЛПС-индуцированном системном воспалении. Установлено, что на ранних этапах нейровоспаления (через 24 ч после введения ЛПС) происходит активация микроглиоцитов в вентральном белом и вентральном сером веществе спинного мозга. При этом микроглиоциты дорсальной части спинного мозга не проявляют морфологических признаков активации. Отмечено увеличение плотности популяции микроглиоцитов в вентральном канатике спинного мозга, где также выявлены скопления (агрегаты) реактивных микроглиоцитов.

Исследование направлено на оценку индивидуальных и возрастных особенностей функционального состояния различных отделов головного мозга и закономерностей их онтогенетических изменений на основе структурного анализа паттернов электроэнцефалограммы (ЭЭГ) в состоянии спокойного бодрствования у детей 5–7 лет. Обследовано 266 детей, которые были разделены на три возрастные группы: 1–5 лет (средний возраст 4.98 ± 0.33), 2–6 лет (средний возраст 6.03 ± 0.35) и 3–7 лет (средний возраст 6.85 ± 0.22). Одним из показателей функционального созревания головного мозга являются характеристики альфа-ритма, регистрируемого преимущественно в затылочных областях. Выявлены существенные возрастные преобразования его параметров: представленность регулярного альфа-ритма с частотой 8–10 Гц нарастает от 5 к 7 годам. Встречаемость альфа-ритма сниженной частоты значимо уменьшается к 7 годам, а полиритмичного – к 6 годам. Эти изменения обусловлены происходящими на всем протяжении исследуемого возрастного периода усложнениями структурно-функциональной организации коры больших полушарий на клеточном уровне и совершенствованием ее взаимосвязей с подкорковыми структурами. Снижение случаев представленности высокоамплитудной электрической активности (ЭА) альфа-диапазона с признаками гиперсинхронии в каудальных отделах может свидетельствовать о созревании системы неспецифической активации ретикулярной формации ствола мозга от 5 к 7 годам. Возрастная динамика проявляется и в значимом снижении случаев представленности на ЭЭГ ЭА тета-диапазона, и в ее зональном распределении у детей от 5 к 7 годам. Такие изменения отражают процесс прогрессивного формирования функциональных связей между отдельными областями коры, а также корой и подкорковыми структурами, в частности таламо-кортикальными. Встречаемость ЭА альфа- (менее 5.0%) и бета-диапазона (около 13.0%), топографически представленные в передних отделах коры, значимо не различались с возрастом. В то же время генерализованная активность в виде волн разного частотного диапазона, характеризующая функциональное состояние преимущественно гипоталамических структур, встречается на ЭЭГ детей 7 лет достоверно чаще, чем в 5 лет. Возможно, такая динамика связана с повышенной реактивностью гипоталамо-гипофизарной системы в ответ на адаптационные стрессы, обусловленные переходом к систематическому обучению, и может рассматриваться как особенность данного возрастного периода. На фоне существенных перестроек функционирования мозга все его структуры становятся особенно чувствительными к высоким интеллектуальным и эмоциональным нагрузкам, характерным для современных детей предшкольного возраста. Новизна данного исследования состоит в выявлении закономерностей, структуры и характера изменений ЭА головного мозга у нормотипичных детей 5–7 лет, что позволяет оценить функциональное состояние коры и регуляторных систем мозга. Результаты получены на большой выборке детей, растущих в современных социокультурных условиях, и могут стать ориентиром для формирования возрастных нормативов.

Исследовали изменение числа эритроцитов и содержание незрелых эритроидных форм в крови и гемопоэтической ткани кефали-сингиля (Chelon auratus Risso, 1810) на протяжении годового цикла. Отлов и доставку рыбы в аквариальную проводили ежемесячно. Определяли содержание эритробластов, базофильных и полихроматофильных нормобластов в головной почке (пронефрос) и циркулирующей крови. Установлено, что процессы эритропоэза в гемопоэтической ткани кефали-сингиля протекают нерегулярно. Активная продукция эритроидной массы приурочена в основном к постнерестовому периоду. Об этом свидетельствует увеличение содержания незрелых эритроидных форм в головной почке и крови. Это совпадает с общим увеличением числа клеток красной крови в системе циркуляции и свидетельствует о смещении эритроцитарного баланса в пользу продукционных процессов. В остальной период времени процессы противоположны. Допускается, что это связано с особенностями организации системы красной крови, которая исключает регулярную продукцию эритропоэтина в почках.