НАРУШЕНИЕ РЕГУЛЯЦИИ ВЕЗИКУЛЯРНОГО ЦИКЛА НА МОДЕЛЯХ ДОКЛИНИЧЕСКОЙ И КЛИНИЧЕСКОЙ СТАДИЙ БОЛЕЗНИ ПАРКИНСОНА У МЫШЕЙ
Бесплатно
Основная коллекция
Издательство:
НИИ ноpмальной физиологии им. П.К. Анохина
Год издания: 2015
Кол-во страниц: 5
Дополнительно
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
not cause changes in the activity of neurons in the lateral hypothalamus. Microiontophoretically summarizing ACTH4-10 via the action СRН initiated transition of neurons in the lateral hypothalamus to single-arrhythmic (regular) type of impulse activity. It is established that the neuronal structures of the lateral hypothalamus in HA and LA rats have different sensitivity to СRН and ACTH4-10 (Semax). Because of the conducted researches and literature data on the cascade mechanism of action of peptides in the CNS, we can assume that СRН and ACTH4-10 (Semax) participate in the implementation of mechanisms that provide different resistance of animals to stress. Perhaps this is due to their interaction with catecholamine system in the brain. DOI:10.12737/12419 НАРУШЕНИЕ РЕГУЛЯЦИИ ВЕЗИКУЛЯРНОГО ЦИКЛА НА МОДЕЛЯХ ДОКЛИНИЧЕСКОЙ И КЛИНИЧЕСКОЙ СТАДИЙ БОЛЕЗНИ ПАРКИНСОНА У МЫШЕЙ Э.Р. Мингазов, М.В. Угрюмов Лаборатория нервных и нейроэндокринных регуляций, ФГБУН Институт биологии развития РАН им. Н.К. Кольцова, Россия, Москва edik173@mail.ru Работа посвящена сравнительному анализу уровня экспрессии мРНК белков, участвующих в везикулярном цикле на моделях доклинической и клинической стадии БП у мышей. Ключевые слова: болезнь Паркинсона, МФТП, везикулярный цикл, дофамин. Введение. Болезнь Паркинсона (БП) характеризуется дегенерацией дофаминергических (ДА-ергических) нейронов черной субстанции (ЧС). Характерной особенностью БП является длительное течение заболевания без проявления симптомов, т.е. на доклинической стадии. На сегодняшний день этиология нейродегенеративного процесса не до конца изучена и включает в себя множество факторов таких как, окислительный стресс, факторы окружающей среды и возрастные изменения в мозге [3]. Однако появляются все больше данных, которые показывают, что нарушения везикулярного цикла (экзои эндоцитоза везикул) могут служить ранними факторами начала нейродегенерации [1]. Одними из важнейших участников экзоцитоза и эндоцитоза являются белки: синтаксин I (Syn I), синаптотагмин I (Syt I) и комплексин I, II (Cmplx I, II) и Rab5 [5]. Снижение экспрессии мРНК белков, участвующих в везикулярном цикле, было обнаружено в ЧС и стриатуме у людей, страдающих БП [4], а также на МФТП-индуцированных моделях животных на клинической стадии [2]. Однако нет работ, где бы проводили анализ экспрессии мРНК белков везикулярного цикла на моделях доклинической стадии БП. Целью нашей работы было сравнительный анализ уровня экспрессии мРНК белков, участвующих в везикулярном цикле на моделях доклинической и клинической стадии БП у мышей. Материалы и методы. В работе использовались самцы линии С57BL/6 в возрасте 2-2,5 месяца и весом 22-26 г. Для воспроизведения доклинических и клинической стадии БП МФТП вводили двукратно с 2
хчасовым интервалом в дозе 12 мг/кг и четырехкратно с 2-хчасовым интервалом в дозе 10 мг/кг. Контрольной группе вводили 0,9% NaCl по аналогичной схеме. Сбор материала проводили через 2 недели, животных декапитировали, извлекали мозг и выделяли ЧС. В выделенных образцах методом ПЦР в реальном времени определяли уровень экспрессии мРНК Syn Ia и Ib, SytI, Cmplx I и II, Rab5a. Все полученные данные обрабатывали статистически с помощью t-теста Стьюдента в программе GraphPad Prism Version 5.0 для Windows (GraphPad Software, США). Результаты и обсуждения. На модели доклинической стадии БП в ЧС было обнаружено увеличение содержания мРНК Syn Iа на 50%, в то время как мРНК Syn Ib, Syt I, Rab5a достоверно не изменялась, а Cmplx I и II снижалась на 28%, 39% , соответственно, по сравнению с контролем. На модели клинической стадии БП в ЧС содержание мРНК Syn Iа снижалось на 56%, при этом содержание Syn Ib не изменялось. Содержание мРНК Syt I снижалось на 38%, в то время как уровень мРНК Cmplx I и II не изменялся. При этом мы наблюдали сильное снижение содержания мРНК Rab5a на 74%. Мы впервые провели анализ экспрессии мРНК белков везикулярного цикла в ЧС на моделях доклинической и клинической стадии БП. На модели доклинической стадии БП в ЧС мы обнаружили увеличение экспрессии мРНК Syn Iа, в то время как на модели клинической стадии экспрессия мРНК Syn Iа снижалась, такое же снижение показано в ЧС у людей с БП [4]. Экспрессия мРНК Syt I в ЧС на модели доклинической стадии БП не изменялась, хотя на этой стадии в ЧС дегенерирует около 30% нейронов, на клинической стадии снижалось. Белки Syn I и Syt I включены в регуляцию выброса нейротрансмиттера, так Syn I является ключевым элементом докирования и слияния везикулы с плазматической мембраной, а Syt I – Са2+-сенсором и участвует в спонтанном и стимулированном выбросе нейротрансмиттера [5]. Таким образом, увеличение экспрессии мРНК Syn I и Syt I на доклинической стадии по сравнению клинической может свидетельствовать о компенсаторных процессах направленных на увеличение выброса ДА в стриатуме и выживаемости нейронов. На модели доклинической стадии БП в ЧС мы показали незначительное снижение экспрессии мРНК Cmplx I и II, тогда как на модели клинической стадии статистически значимых изменений не обнаружили. Белок Cmplx, связанный с SNARE комплексом, играет ключевую роль в регуляции синхронного выброса нейротрансмиттера. Такие разнонаправленные изменения в экспрессии мРНК Cmplx I и II на моделях доклинической и клинической стадий БП могут свидетельствовать о начальных изменениях в экспрессии генов, ответственных за регуляцию процессов выброса ДА на модели доклинической стадии БП. На модели доклинической стадии БП в ЧС не обнаружено изменения экспрессии Rab5а, тогда как на модели клинической стадии было сильное снижение. Белки Rab5 играют важную роль в регуляции раннего эндосомального цикла, обеспечивают выживаемость нейритов. Такое сильное снижение Rab5а на модели клинической стадии БП говорит о глубоких изменениях в регуляции эндосомального цикла, которые вероятно приводят к гибели нейронов. Таким образом, в отличии от клинической стадии, на модели доклинической стадии БП в ЧС показано компенсаторное увеличение экспрессии мРНК белков ответственных за экзоцитоз, эндоцитоз и выживаемость нейронов, а
также начальные изменения в экспрессии мРНК белков ответственных за регуляцию выброса ДА. Литература. 1. Esposito G., Clara F. A., Verstreken P. Synaptic Vesicle Trafficking and Parkinson’s 2. Disease// Dev Neurobiol. 2012. V. 72. P. 134-144. 3. Miller R. M., Callahan L. M., Casaceli C. et al. Dysregulation of Gene Expression in the 1Methyl-4-Phenyl-1,2,3,6-Tetrahydropyridine Lesioned Mouse Substantia Nigra // The Journal of Neuroscience. 2004. V. 24. Р. 7445–7454. 4. Olanow C. W. and Tatton W. G. Etiology and pathogenesis of Parkinson`s disease. // Annu. Rev. Neurosci. 1999. V. 22. P. 123–144. 5. Simunovic F., Yi M., Wang Y. et al. Gene expression profiling of substantia nigra dopamine neurons: further insights into Parkinson’s disease pathology // Brain. 2009. V. 132. P. 1795–1809. 6. Sudhof T.C. The presynaptic active zone. // Neuron. 2012. V. 75. P. 11–25. DYSREGULATION OF THE SYNAPTIC VESICLE CYCLE IN THE PRECLINICAL AND CLINICAL OF MODELS PARKINSON`S DISEASE IN MICE E.R. Mingazov, M.V. Ugrumov Laboratory of Neural and Neuroendocrine Regulations, Institute of Developmental Biology, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia edik173@mail.ru This study was aimed to assess the levels of mRNA of proteins involved in vesicle cycle at the preclinical and clinical stages of PD models in mice. Key words: Parkinson's disease, MPTP, vesicle cycle, dopamine. Introduction. Parkinson's disease (PD) is characterized by the degeneration of the dopaminergic (DA cell) neurons of the substantia nigra (SN). The main characteristic of PD is the long course of disease without symptoms, i.e. at the preclinical stage. Currently, the etiology of the neurodegenerative process is not understood completely and involves many factors such as oxidative stress, environmental factors and age-related changes in the brain [1]. However, there is an increasing evidence that the dysregulation of the vesicular cycle (exoand endocytosis of vesicles) may be the early factors of the beginning of neurodegeneration [2]. The most important proteins of exocytosis and endocytosis are syntaxin I (Syn I), synaptotagmin I (Syt I), complexin I, II (Cmplx I,II) and Rab5a[3]. The reduction of mRNA of the proteins involved in the vesicle cycle was found in the striatum and SN of PD patients [4] and on MPTP-induced animal models of PD clinical stage [5]. But there is no data about the expression of mRNA of these proteins on the models of PD preclinical stage.
The goal of our study was to assess the levels of mRNA of proteins involved in vesicle cycle at the preclinical and clinical stages of PD models in mice. Materials and methods. Male C57BL/6 mice aged 2-2,5 months and weighing 22-26 g were used in experiments. For the modeling of preclinical and clinical stages of PD MPTP was administered twice with a 2 hour interval in a dose of 12 mg/kg and four times with 2 hour intervals in a dose of 10 mg/kg. Control group was treated with 0,9% NaCl according to the same scheme. After 2 weeks mice were decapitated, the brain was removed and SN was isolated. The level of Syn Ia и Ib, SytI, Cmplx I and II, Rab5a mRNA expression was determined by RT-PCR On the model of the preclinical stage of PD the level of Syn Iа mRNA increase to 50% in SN, while the expression of Syn Ib, Syt I, Rab5a mRNA does not change and the expression of Cmplx I and II mRNA reduces by 28% and 39%, respectively, compared with the control. On the model of the clinical stage of PD mRNA level of Syn Ia decreases by 56% in SN the level of Syn Ib m RNA does not change. mRNA level of Syt I decreases by 38%, while the level of mRNA of Cmplx I and II does not change. At the same time, we observed a strong decrease of mRNA level of Rab5a by 74%. Results and Discussion. We first analyzed the expression of mRNA of proteins of the vesicle cycle in SN on the models of preclinical and clinical stages of PD. On the model of the preclinical stage of PD we found an increase of Syn Ia mRNA expression in the SN while on the model of the clinical stage of PD Syn Ia mRNA expression decreased, and the same decrease was shown in the SN of patients with PD [5]. Syt I mRNA expression in SN did not change on the model of the preclinical stage of PD, although 30% of neurons degenerates in the SN at this stage and Syt I mRNA expression decreased on the model of the clinical stage of PD . Proteins Syn I and Syt I are involved in the regulation of neurotransmitter release. Syn I is a key element of docking stage and vesicle fusion with the plasma membrane. Syt I is a Са2+-sensor and it is involved in the spontaneous and stimulated release of neurotransmitter [3]. Thus, the increase of the expression of Syn I and Syt I mRNA at the preclinical stage compared with clinical stage may indicate an existence of compensatory processes aimed to increase DA release in the striatum and neuronal viability. On the model of the preclinical stage of PD we have shown a slight decrease in Cmplx I and II mRNA expression in SN,, while on the model of the clinical stage of PD no changes were found. The protein Cmplx associated with the SNARE complex plays a key role in the regulation of the synchronous release of neurotransmitter. Such opposite changes in Cmplx I and II mRNA expression on the models of preclinical and clinical stages of PD may indicate the initial changes in the expression of genes responsible for the regulation of DA release on the model of the preclinical stage of PD On the model of the preclinical stage of PD there were no detectable changes in the Rab5a mRNA expression, while on the model of the clinical stage of PD it was its’ strong decline Rab5 proteins play an important role in the regulation of early endosomal cycle, provide neurite survival. Such a high decrease of Rab5a mRNA on the model of
the clinical stage of PD indicates the profound changes in the regulation of endosomal cycle, which probably led to the death of neurons. Thus, in contrast to the clinical stage, we have shown a compensatory increase in expression of mRNA of the proteins responsible for exocytosis, endocytosis and neuronal survival, as well as the initial changes in the expression of mRNA of the proteins responsible for the regulation of DA release in SN on the model of the preclinical stage of PD. References. 1. Esposito G., Clara F. A., Verstreken P. Synaptic Vesicle Trafficking and Parkinson’s 2. Disease// Dev Neurobiol. 2012. V. 72. P. 134-144. 3. Miller R. M., Callahan L. M., Casaceli C. et al. Dysregulation of Gene Expression in the Methyl-4-Phenyl-1,2,3,6-TetrahydropyridineLesioned Mouse Substantia Nigra // The Journal of Neuroscience. 2004. V. 24. Р. 7445–7454. 4. Olanow C. W. and Tatton W. G. Etiology and pathogenesis of Parkinson`s disease. // Annu. Rev. Neurosci. 1999. V. 22. P. 123–144. 5. Simunovic F., Yi M., Wang Y. et al. Gene expression profiling of substantia nigra dopamine neurons: further insights into Parkinson’s disease pathology // Brain. 2009. V. 132. P. 1795–1809. 6. Sudhof T.C. The presynaptic active zone. // Neuron. 2012. V. 75. P. 11–25. DOI:10.12737/12420 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДИКИ «INRISK» ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ОСТРОГО НАРУШЕНИЯ МОЗГОВОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ У ПАЦИЕНТОВ С МЕТАБОЛИЧЕСКИМ СИНДРОМОМ Ф.А. Миндубаева, И.А. Кадырова Карагандинский Государственный Медицинский Университет, научный руководитель: Ф.А. Миндубаева 7554422@mail.ru Введение. Ишемический инсульт (ИИ) головного мозга многофакторное заболевание, основным патогенетическим звеном которого является атеросклероз магистральных сосудов и сосудов головного мозга. Существует много большое количество методов диагностики и профилактики ИИ. В качестве диагностики применяют: допплерографическое сканирование, МРТ, КТ сосудов и тд. Для профилактики рекомендуют избегать воздействия факторов риска атерообразования, применять статины, а в роли категорического решения реконструктивные сосудистые операции. Также существуют и прогностические методики, определяющие вероятность возникновения инсульта. Одна из них была разработана авторами статьи (скрининговая методика и компьютерная программа прогнозирования вероятности возникновения инсульта InRisk) [1]. Группой, сочетающей в себе многие факторы риска, являются пациенты с метаболическим синдромом (МС). Им присущи следующие характеристики: