РЕАКТИВНИЙ АСТРОГЛІОЗ У ЩУРІВ ІЗ ЛПС-ІНДУКОВАНОЮ ХВОРОБОЮ ПАРКІНСОНА: DOI: doi.org/10.17721/1728_2748.2020.80.19-25

Ж.  ОЛІЙНИК; Н.  СЕНЧИЛО; Т.  ДОВБИНЧУК; С.  СТЕПАНЕНКО; М.  ГУЗИК

Автор(и)

Ж. ОЛІЙНИК Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, Україна
Н. СЕНЧИЛО Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, Україна
Т. ДОВБИНЧУК Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, Україна
С. СТЕПАНЕНКО Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, Україна
М. ГУЗИК Інститут біохімії ім. О. В. Паладіна НАН України, Київ, Україна

Ключові слова:

хвороба Паркінсона, астрогліоз, фібрилярний кислий протеїн, основний протеїн мієліну, нейрональна NO-cинтаза

Анотація

Розвиток астрогліозу тривалий час пов'язували із процесами захисту нейронів та реконструкції тканин мозку після його травматичного ураження або перенесеного інсульту. Однак на сьогоднішній день отримані численні докази того, що за певних умов реактивні астроцити можуть посилювати нейрозапалення і брати участь у процесах нейродегенерації. Хвороба Паркінсона (ХП) – одне з найбільш поширених нейродегенеративних захворювань, що становить важливу медико-соціальну проблему. Прогресивний перебіг захворювання потребує безперервної терапії, на пізніх стадіях викликає інвалідизацію пацієнта, що спричиняє необхідність постійного догляду й обумовлює значні економічні втрати. Патофізіологічні основи ХП залишаються до кінця не з'ясованими, що унеможливлює ранню діагностику хвороби, прогнозування її перебігу і розробку патогенетичних методів лікування. Провідним патогенетичним чинником ХП на сьогоднішній день вважається нейрозапалення поліетіологічного генезу, у розвиток якого залучені клітини мікрота астроглії. При цьому функціональний стан астроглії в умовах розвитку нейропатології залишається найменш вивченим. Метою роботи було дослідження функціонального стану астроглії головного мозку щурів за умов розвитку ХП, індукованої бактеріальним ліпополісахаридом (ЛПС-ХП). Установлено, що розвиток ЛПС-ХП у щурів супроводжується реактивним астрогліозом із надекспресією гліального фібрилярного кислого протеїну (GFAP) та продуктів його деградації астроцитами гіпокампальної ділянки головного мозку. Надекспресія GFAP асоційована зі збільшенням рівня основного протеїну мієліну (МВР) у гомогенатах мозку та зниженням рівня нейрональної NO-синтази.

Посилання

1. Statistichnij analiz biologichnih viprobuvan i kilkisnih viznachen. Derzhavna Farmakopeya Ukrayini: v 3-h t. Derzhavne pidpriyemstvo "Ukrayinskij naukovij farmakopejnij centr yakosti likarskih zasobiv". – 2-e vid. – Harkiv: Derzhavne pidpriyemstvo "Ukrayinskij naukovij farmakopejnij centr yakosti likarskih zasobiv". 2015;1( 5.3): 840-910.

2. Tappahov A. A., Nikolaeva T. Ya. Sovremennye predstavleniya ob etiologii i patogeneze bolezni Parkinsona (obzor). Vestnik Severo-Vostochnogo universiteta im. M. K Amosova. Seriya "Medicinskie nauki". 2016; 2 (03):19-27.

3. Andres M. M., Luszczki J. J. Modified western blot technique in fast detection of hemeoxygenase (ho-1/ho-2) in various tissues and organs of experimental animals. Annales Universitatis Mariae Curie-Skłodowska. Sectio D: Medicina. 2004; 59 (2): 298–302.

4. Baydas G. Altered, Reiter R. J., Nedzvetskii V. S., Nerush P. A., Kirichenko S. V. Glial fibrillary acidic protein content and its degradation in the hippocampus, cortex and cerebellum of rats exposed to constant light: reversal by melatonin. J.Pineal Res. 2002; 33(3):134–139.

5. Benediktsson A. M., Schachtele S. J., Green S. H., Dailey M. E. Ballistic labeling and dynamic imaging of astrocytes in organotypic hippocampal slice cultures. J. Neurosci. Methods. 2005; 141:41–53. doi: 10.1016/j.jneumeth.2004.05.013.

6. Booth H. D. E., Hirst W. D., Wade-Martins R. The Role of Astrocyte Dysfunction in Parkinson's Disease Pathogenesis. Trends Neuroscience. 2017; 40(6): 358-370. doi: 10.1016/j.tins.2017.04.001.

7. Broadbent N. J., Squire L. R., Clark R. E. Spatial memory, recognition memory, and the hippocampus. PNAS. 2004; 101(40):14515-14520.

8. Buesa R. J., Peshkov M. V. Complete elimination of xylene in practice of a histology laboratory. Arkh Patol. 2001; 1(73):54–60.

9. Bushong E. A., Martone M. E. and Ellisman M. H. Maturation of astrocyte morphology and the establishment of astrocyte domains during

postnatal hippocampal development. Int. J. Dev. Neurosci. 2004;(22):73–86. doi: 10.1016/j.ijdevneu.2003.12.008.

10. Carpentier P. A., Begolka W. S., Olson J. K., Elhofy A., Karpus W. J., Miller S. D. Differential activation of astrocytes by innate and adaptive immune stimuli. Glia. 2005; 49:360-374.

11. DeMaagd G., Philip A. Parkinson's Disease and Its Management: Part 1: Disease Entity, Risk Factors, Pathophysiology, Clinical Presentation, and Diagnosis P T. 2015; 40(8): 504-32.

12. Eng L. F., Ghirnikar R. S., Lee Y. L. Glial fibrillary acidic protein: GFAP-thirty-one years (1969-2000). Neurochem Res. 2000; 25 (9-10):1439-51.

13. Flores-Martinez Y. M., Fernandez-Parrilla M. A., Ayala-Davila J., Reyes-Corona D., Blanco-Alvarez V. M., Soto-Rojas L. O., Luna-Herrera C., Gonzalez-Barrios J. A., Leon-Chavez B. A., Gutierrez-Castillo M. E., Martínez-Dávila I. A., Martinez-Fong D. Acute Neuroinflammatory Response in the Substantia Nigra Pars Compacta of Rats after a Local Injection of Lipopolysaccharide. J Immunol Res. 2018:1838921. doi: 10.1155/2018/1838921].

14. Garwood C. J., Ratcliffe L. E., Simpson J. E., Heath P. R., Ince P. G., Wharton S. B. Review: Astrocytes in Alzheimer's disease and other ageassociated dementias: a supporting player with a central role. Neuropathol Appl Neurobiol. 2017;43(4):281-298.

15. Gelders G., Baekelandt V., Van der Perren A. Linking Neuroinflammation and Neurodegeneration in Parkinson's Disease. J Immunol Res. 2018:47842 – 68.

16. Grigoletto J., Pukaß R., Gamliel A., Davidi D., Katz-Brull R., Richter-Landsberg C., Sharon R. Higher Levels of Myelin Phospholipids in Brains of Neuronal α-Synuclein Transgenic Mice Precede Myelin Loss. Acta Neuropathol Commun. 2017; 5(1): 37.

17. Halliday G. M., Stevens C. H. Glia: initiators and progressors of pathology in Parkinson's disease. Movement Disorders. 2011;26(1): 6-17.

18. Hoban D. B. Further characterisation of the LPS model of Parkinson's disease: a comparison of intra-nigral and intra-striatal lipopolysaccharide administration on motor function, microgliosis and nigrostriatal neurodegeneration in the rat. Brain Behav Immun. 2013;27 (1): 91-100.

19. Hol E. M., Pekny M. Glial fibrillary acidic protein (GFAP) and the astrocyte intermediate filament system in diseases of the central nervous system. Curr Opin Cell Biol. 2015; 32:121-30.

20. . Jiménez-Jiménez F. J., Alonso-Navarro H., Trinidad Herrero M., García-Martín E., Agúndez J. A. G. An Update on the Role of Nitric Oxide in the Neurodegenerative Processes of Parkinson's Disease. Curr Med Chem. 2016; 23(24): 2666-2679.

21. Koprich J. B., Kalia L. V., Brotchie J. M. Animal models of alphasynucleinopathy for Parkinson disease drug development. Nat Rev Neurosci. 2017; 18: 515–529.

22. Kordower J. H. Disease duration and the integrity of the nigrostriatal system in Parkinson's disease. Brain. 2013; 136: 2419–2431.

23. Laemmli U. K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage t4. Nature. 1970; 227( 5259): 680–685.

24. Lowry O. H. et al. Protein measurement with the Folin Phenol Reagent. J. Biol. Chem. 1951; 193: 267-75.

25. Matias I., Morgado J., Carvalho Alcantara Gomes F. Astrocyte Heterogeneity: Impact to Brain Aging and Disease. Front Aging Neurosci. 2019;11:59.

26. Morales I., Sanchez A., Rodriguez-Sabate C., Rodriguez M. Striatal astrocytes engulf dopaminergic debris in Parkinson's disease: A study in an animal model. PLoS One. 2017; 12, (10):0185989. doi: 10.1371/journal.pone.0185989.

27. Paxinos G., Watson C. The rat brain in stereotaxic coordinats. Sydney: Academic Press. 1982: 1480.

28. Rappold P. M., Tieu K. Astrocytes and therapeutics for Parkinson ´s disease. Neurotherapeutics. 2010; 7(4): 413–423.

29. Rappold P. M., Tieu K. Astrocytes and therapeutics for Parkinson´s disease. Neurotherapeutics. 2010; 7(4): 413–423.

30. Rusnakova V., Honsa P., Dzamba D. et al. Heterogeneity of astrocytes: from development to injury-single cell gene expression. PLoSONE. 2013; 8:e69734. doi: 10.1371/journal.pone.0069734.PMID:23940528.

31. Sofroniew M. V., Vinters H. V. Astrocytes: biology and pathology. Acta Neuropathol. 2010;119:7–35. doi: 10.1007/s00401-009-0619-8. PMID: 20012068.

32. South S. A., Deibler G. E., Tzeng S. F., Badache A., Kirchner M. G., Muja N., De Vries G. H. Myelin basic protein (MBP) and MBP peptides are mitogens for cultured astrocytes. Glia. 2000; 29(1): 81-90.

33. Sugaya K., Chou S., Xu S. J., McKinney M. Indicators of glial activation and brain oxidative stress after intraventricular infusion of endotoxin. Brain Research Molecular Brain Research 1998; 58(1-2): 1-9.

34. Van der Marck M. A., Bloem B. R., Borm G. F. et al. Effectiveness of multidisciplinary care for Parkinson's disease: a randomized, controlled trial. Mov. Disord. 2013;28:605–611.

35. Verkhatsky A., Nedergaard M. Physiology of astroglia. Physiol. Rev. 2018; 98(1):239-389.

36. Weil M. T., Möbius W., Winkler A., Ruhwedel T., Wrzos C. et al. Loss of myelin basic protein function triggers myelin breakdown in models of demyelinating diseases. Cell Rep. 2016; 16 (2): 314-322.

37. Yan H. Q., Ma X., Chen X., Shao Y., Li L., Dixon C. E. Delayed increase of tyrosine hydroxylase expression in rat nigrostriatal system after traumatic brain injury. Brain Res. 2007; 1134(1):171-179.

38. Zhang L., Dawson V. L., Dawson T. M. Role of nitric oxide in Parkinson's disease. Pharmacology & Therapeutics. 2006;109(1-2): 33-41.

39. Zhou L., Zhu D. Y. Neuronal nitric oxide synthase: structure, subcellular localization, regulation, and clinical implications. Nitric Oxide. 2009; 20(4): 223 – 300.