В современных условиях организм человека испытывает значительные нагрузки, связанные с быстро увеличивающимся количеством неблагоприятных факторов окружающей среды. Последние включают растущее использование генетически модифицированных (ГМ) продуктов. Известно, что ГМ-растения теряют чувствительность к пестицидам, поэтому значительное количество пестицидов, накопленных ГМ-растениями, может поступать в организм человека с пищей. В последнее время появились публикации, связывающих повышенное распространение болезни Паркинсона (БП) у работников сельского хозяйства с постоянным контактом с пестицидами. Ротенон (ингибитор митохондриального комплекса I) является одним из наиболее часто применяемых пестицидов широкого спектра действия. Обнаружено, что ротенон обладает способностью избирательно повреждать дофаминергические нейроны мозга [1]. В недавних сообщениях показано, что оксид азота (NO) принимает участие формировании дофаминергической нейротоксичности [2;3]. Вместе с тем несмотря на значительное количество исследований, возможное участие NO в механизмах развития нейродегенеративных процессов подтверждается главным образом работами, в которых используются вещества - анализаторы (метаболические предшественники/доноры NO или ингибиторы NO-синтазы), а также косвенные методы определения NO (содержание нитратов/нитритов и др.). В нашей работе для определения NO мы использовали метод прямого электронного парамагнитного резонанса, разработанный проф. А.Ф. Ваниным [4;5]. Целью данной работы явилось изучение роли нитроергической системы мозга при многократном длительном введении низкой дозы пестицида ротенона.

В результате работы установлено, что при остром введении ротенона в широком диапазоне доз (дозах 1 мг/кг, 2мг/кг, 5 мг/кг, 10 мг/кг) не отмечалось нарушений в поведении животных, которое регистрировали в тесте каталепсия. Однократное воздействие указанных доз пестицида не приводило и к изменению содержания NO в структурах мозга крыс. Только через 20 дней после ежедневного введения ротенона в дозе 2 мг/кг было обнаружено достоверное увеличение образования NO в стриатуме мозга крыс. При этом признаков каталепсии у этих животных не наблюдалось. На 30-й день введения пестицида у крыс появились признаки акинезии в тесте каталепсии. Наряду с этим в стриатуме и коре мозга крыс также наблюдалось заметное увеличение образования NO. После 60 инъекций ротенона в дозе 2 мг/кг максимальные значения NO были обнаружены в стриатуме, который принято рассматривать как одну из главных дофаминергических структур мозга. В этот же срок у крыс были отмечены выраженные признаки устойчивой каталепсии. Предварительное введение селективного ингибитора индуцибельной NO-синтазы аминогуанидина в значительной степени предупреждало вызванное ротеноном повышение уровня NO в структурах мозга крыс на 50-й и 60-й дни введения препарата. В эти сроки аминогуанидин также уменьшал интенсивность каталепсии, обусловленной длительным введением пестицида.

Таким образом, в результате работы показано, что длительное воздействие низкой дозы пестицида ротенона приводит развитию паркинсонизма и усилению генерации NO в стриатуме и коре мозга крыс. В результате наших исследований установлено, что подъем уровня NO в стриатуме предшествовал появлению первых признаков каталепсии. Эти данные свидетельствуют о прогностическом значении определения параметров нитроергической системы мозга при развитии нейродегенеративных процессов. Полученные данные свидетельствуют о том, что нитроергическая система мозга является одной из важнейших функциональных систем организма, обеспечивающей регуляторные процессы организма и поддержание гомеостаза в условиях воздействия экологически неблагоприятных факторов окружающей среды.



Литература



1.Alam M., Schmidt W.J. Rotenone destroys dopaminergic neurons and induces parkinsonian symptoms in rats. Behav Brain Res. 2002, V.136, №1, P.317-324.



2.Fricks-Gleason A.N., Keefe K.A. Evaluating the role of neuronal nitric oxide synthase-containing striatal interneurons in methamphetamine-induced dopamine neurotoxicity. Neurotox Res. 2013,V.24, P.288-297.



3.Bashkatova V. Metabotropic glutamate receptors and nitric oxide in dopaminergic neurotoxicity World J Psychiatry. 2021, V.11, №10, P. 830-840.



4.Vanin A.F., Huisman A., van Faassen E.E. Iron dithiocarbamate as spin trap for nitric oxide detection: pitfalls and successes. Methods Enzymol. 2002, V.359, P.27-42.



5.Bashkatova V., Kraus M.M., Vanin A., et al. 7-nitroindazole, nNOS inhibitor, attenuates amphetamine-induced amino acid release and nitric oxide generation but not lipid peroxidation in the rat brain. J Neural Transm (Vienna). 2005, V.112, №6, P.779-788.

In modern conditions, the human body is experiencing significant stress associated with a rapidly increasing number of adverse environmental factors. The latter include the growing use of genetically modified (GM) foods. It is known that GM plants lose sensitivity to pesticides, so a significant amount of pesticides accumulated by GM plants can enter the human body with food. Recently, there have been publications linking the increased prevalence of Parkinson's disease (PD) among agricultural workers with constant contact with pesticides. Rotenone (a mitochondrial complex I inhibitor) is one of the most commonly used broad-spectrum pesticides. It has been found that rotenone has the ability to selectively damage dopaminergic neurons in the brain [1]. Recent reports have shown that nitric oxide (NO) is involved in the formation of dopaminergic neurotoxicity [2; 3]. However, despite a significant number of studies, the possible involvement of NO the mechanisms of development of neurodegenerative processes is confirmed mainly by works that use substances - analyzers (metabolic precursors/donors of NO or inhibitors of NO synthase), as well as indirect methods for determining NO (nitrate content/nitrite, etc.). In our work, to determine NO, we used the method of direct electron paramagnetic resonance, developed by prof. A.F. Vanin [4;5]. The aim of this work was to study the role of the nitrergic system of the brain during repeated long-term administration of a low dose of the pesticide rotenone.

In our work it was found that with acute administration of rotenone in a wide range of doses (doses of 1 mg/kg, 2 mg/kg, 5 mg/kg, 10 mg/kg), there were no disturbances in animal behavior, which was recorded in the catalepsy test. A single exposure to the indicated doses of the pesticide did not change in the NO content in the brain structures of rats. Only 20 days after daily administration of rotenone at a dose of 2 mg/kg, a significant increase in NO formation in the striatum of the rat brain was found. At the same time, no signs of catalepsy were observed in these animals. On the 30th day of pesticide administration, the rats demonstrated akinesia in the catalepsy test. Along with this, a noticeable increase in NO production was also observed in the striatum and cerebral cortex of rats. After 60 injections of rotenone at a dose of 2 mg/kg, the maximum NO values were found in the striatum, which is considered one of the main dopaminergic structures of the brain. At the same time, the rats showed pronounced signs of stable catalepsy. Preliminary administration of the selective inhibitor of inducible NO synthase aminoguanidine partially prevented the increase in NO levels induced by rotenone in rat brain structures on the 50th and 60th days of drug administration. During these periods, aminoguanidine also reduced the intensity of catalepsy caused by prolonged administration of the pesticide.

Thus, as a result of the work, it was shown that long-term exposure to a low dose of the pesticide rotenone leads to the development of parkinsonism and increased NO generation in the striatum and cerebral cortex of rats. As a result of our studies, it was established that the rise in the level of NO in the striatum preceded the appearance of the first signs of catalepsy. These data indicate the prognostic value of determining the parameters of the nitrergic system system of the brain in the development of neurodegenerative processes. The data obtained indicate that the nitrergic system of the brain is one of the most important functional systems of the body, which ensures the regulatory processes of the body and the maintenance of homeostasis under the influence of environmentally unfavorable environmental factors.



References



1.Alam M., Schmidt W.J. Rotenone destroys dopaminergic neurons and induces parkinsonian symptoms in rats. Behav Brain Res. 2002, V.136, №1, P.317-324.



2.Fricks-Gleason A.N., Keefe K.A. Evaluating the role of neuronal nitric oxide synthase-containing striatal interneurons in methamphetamine-induced dopamine neurotoxicity. Neurotox Res. 2013, V.24, №, P.288-297.



3.Bashkatova V. Metabotropic glutamate receptors and nitric oxide in dopaminergic neurotoxicity World J Psychiatry. 2021, V.11, №10, P. 830-840.



4.Vanin A.F., Huisman A., van Faassen E.E. Iron dithiocarbamate as spin trap for nitric oxide detection: pitfalls and successes. Methods Enzymol. 2002, V.359, P.27-42.



5.Bashkatova V., Kraus M.M., Vanin A., et al. 7-nitroindazole, nNOS inhibitor, attenuates amphetamine-induced amino acid release and nitric oxide generation but not lipid peroxidation in the rat brain. J Neural Transm (Vienna). 2005, V.112, №6, P.779-788.