VII Съезд биофизиков России
Краснодар, Россия
17-23 апреля 2023 г.
Главная
О Съезде
Организаторы
Программный комитет
Программа Съезда
Место проведения Съезда
Проживание
Оргвзносы
Основные даты
Регистрация
Публикации материалов Съезда
Молодежный конкурс
Контакты
Тезисы
English version
Партнеры Съезда
Правила оформления докладов

Программа Съезда

Секции и тезисы:

Медицинская биофизика. Нейробиофизика

Роль НАДФН-оксидазы 2 в развитии окислительного стресса и микроглиоза в гиппокампе мышей при индуцированной амилоидной токсичности

А.А. Осипов2,1*, А.Д. Любанская1,3, К.А. Мухина1,3, В.М. Корчагина1, И.Ю. Попова1

1.ИТЭБ РАН;
2.ИВНДиНФ РАН;
3.МГУ;

* aosypov(at)gmail.com

Разработка ранней терапии болезни Альцгеймера (БА) является актуальной проблемой современной биологии и медицины. Основные факторы риска БА связаны с окислительным стрессом, в который существенный вклад вносит 2 изоформа NADPH-оксидазы (NOX2). Целью данного исследования было выяснение роли NOX2 в развитии окислительного стресса и микроглиоза в гиппокампе мышей на начальных этапах развития БА.

Эксперименты проводили на мышах линии BALB/c, которым предварительно имплантировали канюли для введения препаратов в желудочки мозга. Мышей разделили на три группы: контрольная с введением ACSF n = 5, группа с введением бета-амилоида (Aβ), n = 4, и группа с введением Aβ и селективного ингибитора NOX2 GSK2795039 (GSK), n = 4. Препараты вводили бодрствующим мышам с помощью шприца Гамильтона через канюлю (1 мкл, со скоростью 1 мкл/мин) ежедневно в течение 3 дней. Через 12 ч. после последней инъекции препаратов, мозг извлекали, левую половину фиксировали в 4% параформальдегиде для иммуногистохимического анализа, а правую половину анализировали биохимическими методами. Поскольку наибольшее количество NOX2 обнаружено на микроглии и активация этих клеток наблюдается при развитии болезни Альцгеймера, в работе был проведен иммуногистохимический анализ микроглии в гиппокампе. Правое полушарие мозга гомогенизировали и анализировали маркеры окислительного стресса в разных фракциях.

Результаты показали, что в группе Aβ существенно увеличивалась площадь микроглиальных клеток в гиппокампе (на 50% в зубчатой фасции и 58% и поле СА1 гиппокампа). Блокада NOX2 существенно уменьшала площадь микроглиальных клеток до 47-49% по сравнению с контрольными значениями. Биохимические исследования показали, что в мембранной фракции гомогената мозга мышей из группы Aβ было повышено количество перекисно окисленных липидов и понижено содержание восстановленных сульфгидрильных групп, что говорит о продолжительном местном действии АФК. GSK в значительной степени предотвратил эти изменения. В митохондриальной фракции не выявлены различия между группами, что свидетельствует об отсутствии митохондриальной патологии на раннем этапе развития патологии.

Анализ методом главных компонент по биохимическим параметрам (еще более - в совокупности с глиальными) позволяет четко отделить группу с амилоидом от группы контроля и GSK, которые между собой не различаются. Многокомпонентный кросс-корреляционный анализ между различными биохимическими и глиальными параметрами выявил значительное отличие между группами в паттернах распределения коррелирующих параметров, с повышением количества скоррелированных параметров в амилоидной и особенно GSK группах, что может говорить о согласованном изменении метаболизма при развитии патологии. При этом кросскорреляционный анализ сводной группы показал меньшее чем даже в контроле количества скоррелированных параметров, говорящее о противонаправленном действии GSK на развитие патологии.

Блокатор НАДФН-оксидазы 2 предотвращает как микроглиоз в гиппокампе, так и окислительный стресс в мозге мышей при индуцированной амилоидной токсичности и, таким образом, может представлять собой фармакологическую мишень для прямой и эффективной терапии болезни Альцгеймера.

Role of NADPH oxidase 2 in the development of oxidative stress and microglyosis in the mice hippocampus during induced amyloid toxicity

A.A. Osypov2,1*, A.D. Lyubanskaya1,3, K.A. Mukhina1,3, V.M. Korchagina1, I.Yu. Popova1

1.ITEB RAS;
2.IHNA&NPh RAS;
3.MSU;

* aosypov(at)gmail.com

The development of early therapy for Alzheimer's disease (AD) is an urgent problem of modern biology and medicine. The main risk factors for AD are related to oxidative stress, to which 2 isoform of NADPH oxidase (NOX2) contributes significantly. The aim of this study was to elucidate the role of NOX2 in the development of oxidative stress and microglia in the hippocampus of mice during the initial stages of AD development.

The experiments were performed on BALB/c mice, which were preliminarily implanted with cannulas to inject drugs into the brain ventricles. The mice were divided into three groups: a control group with ACSF administration, n = 5; a group with beta-amyloid (Aβ) administration, n = 4; and a group with Aβ and the selective NOX2 inhibitor GSK2795039 (GSK) administration, n = 4. The drugs were injected into awake mice using a Hamilton syringe through a cannula (1 μL, at a rate of 1 μL/min) daily for 3 days. Twelve hours after the last drug injection, the brains were extracted, the left half was fixed in 4% paraformaldehyde for immunohistochemical analysis, and the right half was analyzed by biochemical methods. Because the greatest amount of NOX2 is found on the microglia and activation of these cells is observed in the development of Alzheimer's disease, immunohistochemical analysis of the microglia in the hippocampus was performed in this work. The right hemisphere of the brain was homogenized and oxidative stress markers were analyzed in different fractions.

The results showed that the Aβ group significantly increased microglial cell area in the hippocampus (by 50% in the dentate fascia and 58% and the CA1 field of the hippocampus). NOX2 blockade significantly decreased microglial cell area to 47-49% compared with control values. Biochemical studies showed that the membrane fraction of the brain homogenate of Aβ group mice had increased peroxidized lipids and decreased content of reduced sulfhydryl groups, indicating a prolonged local effect of AFC. GSK largely prevented these changes. The mitochondrial fraction showed no differences between the groups, indicating the absence of mitochondrial pathology in the early stage of pathology development.

Principal component analysis by biochemical parameters (even more so when combined with glial parameters) allows us to clearly separate the group with amyloid from the control and GSK groups, which do not differ between themselves. Multicomponent cross-correlation analysis between various biochemical and glial parameters revealed a significant difference between the groups in the patterns of correlated parameter distribution, with an increased number of correlated parameters in the amyloid and especially GSK groups, which may indicate a coordinated change in metabolism in the development of pathology. At the same time, cross-correlation analysis of the combined group showed a lower number of correlated parameters than even in the control, indicating the antidirectional effect of GSK on the development of pathology.

NADPH oxidase 2 blocker prevents both microgliosis in the hippocampus and oxidative stress in the mouse brain during induced amyloid toxicity and, thus, may represent a pharmacological target for direct and effective therapy of Alzheimer's disease.



Докладчик: Осипов А.А.
100
2023-03-28

Национальный комитет Российских биофизиков © 2022
National committee of Russian Biophysicists