Вміст астроцитспецифічних протеїнів у різних відділах головного мозку щурів та піщанок під час онтогенезу

13.09.2021   Uncategorized   No comments

Ю. П. Ковальчук*, О. Н. Шіїнтум, Г. О. Ушакова

Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара, Україна;
*e-mail: yulka.5868152@ukr.net

Отримано: 28 жовтня 2021; Затверджено: 17 травня 2021

Астроцитспецифічні протеїни використовуються як маркери астрогліальних клітин, особливо у разі вікових дисфункцій мозку та нейродегенеративних розладів. Однак даних про вміст цих протеїнів у різних відділах мозку під час онтогенезу недостатньо. У роботі оцінено вміст астроцитспецифічних Са2+-зв’язувального протеїну S100B та гліального фібрилярного кислого протеїну (GFAP) у мозочку, таламусі та гіпокампі щурів лінії Wistar і монгольських піщанок під час онтогенезу. Тварин було поділено на чотири групи (n = 6-10) віком 1, 30, 90 та 180 днів після народження відповідно. Фракції розчинних та філаментних протеїнів із різних ділянок мозку отримували шляхом диференційного центрифугування та солюбілізації 4М сечовиною. Кількісний вміст S100B та GFAP визначали з використанням ІЕА. Показано, що вміст протеїну S100B суттєво збільшувався до 180-го дня в усіх досліджуваних відділах головного мозку щурів та монгольських піщанок. Вміст розчинної та філаментної форм GFAP у мозку одноденних тварин був низьким, проте через  30 днів значно зростав в усіх відділах головного мозку піщанок та збільшувався поступово в мозку щурів впродовж 180 днів після народження. Показано, що підвищення вмісту досліджуваних астроцитспецифічних протеїнів було різним залежно від відділу мозку, стадії постнатального розвитку тварин та їх виду.

Ключові слова: , , , , ,

Посилання:

  1. Chandrasekaran A, Avci HX, Leist M, Kobolák J, Dinnyés A. Astrocyte Differentiation of Human Pluripotent Stem Cells: New Tools for Neurological Disorder Research. Front Cell Neurosci. 2016;10:215. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  2. Gigase FAJ, Snijders GJLJ, Boks MP, de Witte LD. Neurons and glial cells in bipolar disorder: A systematic review of postmortem brain studies of cell number and size. Neurosci Biobehav Rev. 2019;103:150-162. PubMed, CrossRef
  3. Phatnani H, Maniatis T. Astrocytes in neurodegenerative disease. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2015;7(6):a020628. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  4. Galland F, Seady M, Taday J, Smaili SS, Gonçalves CA, Leite MC. Astrocyte culture models: Molecular and function characterization of primary culture, immortalized astrocytes and C6 glioma cells. Neurochem Int. 2019;131:104538. PubMed, CrossRef
  5. Morioka N, Zhang FF, Nakamura Y, Kitamura T, Hisaoka-Nakashima K, Nakata Y. Tumor necrosis factor-mediated downregulation of spinal astrocytic connexin43 leads to increased glutamatergic neurotransmission and neuropathic pain in mice. Brain Behav Immun. 2015;49:293-310. PubMed, CrossRef
  6. Bosworth AP, Allen  NJ. The diverse actions of astrocytes during synaptic development. Curr Opin Neurobiol. 2017;47:38-43. PubMed, CrossRef
  7. Fleischer W, Theiss S, Slotta J, Holland C, Schnitzler A. High-frequency voltage oscillations in cultured astrocytes. Physiol Rep. 2015;3(5):e12400. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  8. Fernandez-Fernandez S, Almeida A, Bolaños JP. Antioxidant and bioenergetic coupling between neurons and astrocytes. Biochem J. 2012;443(1):3-11. PubMed,  CrossRef
  9. Verkhratsky A, Nedergaard M. Physiology of Astroglia. Physiol Rev. 2018;98(1):239-389. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  10. Liang Y, Qiu Y , Du J, Liu J, Fang J, Zhu J, Fang J. Inhibition of spinal microglia and astrocytes contributes to the anti-allodynic effect of electroacupuncture in neuropathic pain induced by spinal nerve ligation. Acupunct Med. 2016;34(1):40-47. PubMed, CrossRef
  11. Kuter K, Olech Ł, Głowacka U. Prolonged Dysfunction of Astrocytes and Activation of Microglia Accelerate Degeneration of Dopaminergic Neurons in the Rat Substantia Nigra and Block Compensation of Early Motor Dysfunction Induced by 6-OHDA. Mol Neurobiol. 2018;55(4):3049-3066. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  12. Morita M, Ikeshima-Kataoka H, Kreft  M, Vardjan N, Zorec R, Noda M. Metabolic Plasticity of Astrocytes and Aging of the Brain. Int J Mol Sci. 2019;20(4):941. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  13. Wilhelmsson U, Pozo-Rodrigalvarez A, Kalm M, de Pablo Y, Widestrand Å, Pekna M, Pekny M. The role of GFAP and vimentin in learning and memory. Biol Chem. 2019;400(9):1147-1156. PubMed, CrossRef
  14. Tykhomyrov AA, Pavlova AS, Nedzvetsky VS. Glial fibrillary acidic protein (GFAP): on the 45th anniversary of its discovery.  Neurophysiology. 2016; 48(1): 54-71. CrossRef
  15. Pfuhlmann K, Schriever SC, Legutko B, Baumann P, Harrison L, Kabra DG, Baumgart EV, Tschöp MH, Garcia-Caceres C, Pfluger PT. Calcineurin A beta deficiency ameliorates HFD-induced hypothalamic astrocytosis in mice. J Neuroinflammation. 2018;15(1):35. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  16. O’Callaghan JP, Sriram K. Glial fibrillary acidic protein and related glial proteins as biomarkers of neurotoxicity. Expert Opin Drug Saf. 2005;4(3):433-442. PubMed, CrossRef
  17. Brenner M. Role of GFAP in CNS injuries. Neurosci Lett. 2014;565:7-13. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  18. Pierozan P, Zamoner A, Soska ÂK,  de Lima BO, Reis KP, Zamboni F, Wajner M, Pessoa-Pureur R. Signaling mechanisms downstream of quinolinic acid targeting the cytoskeleton of rat striatal neurons and astrocytes. Exp Neurol. 2012;233(1):391-399.  PubMed, CrossRef
  19. Garbuglia M, Verzini M, Sorci G, Bianchi R, Giambanco I, Agneletti AL, Donato R. The calcium-modulated proteins, S100A1 and S100B, as potential regulators of the dynamics of type III intermediate filaments. Braz J Med Biol Res. 1999;32(10):1177-1185. PubMed, CrossRef
  20. Beharier O, Kahn  J, Shusterman E, Sheiner E. S100B – a potential biomarker for early detection of neonatal brain damage following asphyxia. J Matern Fetal Neonatal Med. 2012;25(9):1523-1528. PubMed, CrossRef
  21. Medical ethics and human rights: provisions on the use of animals in biomedical experiments. Exp Clin Physiol Biochem. 2003; 22(2): 108–109. (In Ukrainian).
  22. Fomenko OZ, Ushakova GO, Pierzynowski SG. Proteins of astroglia in the rat brain under experimental chronic hepatitis and 2-oxoglutarate effect. Ukr Biokhim Zhurn. 2011;83(1):69-76. PubMed
  23. Bradford MM. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal Biochem. 1976;72(1-2):248-254.  PubMed, CrossRef
  24. Ngo TT, Lenhoff GM, Yaklich A. ELISA. Moscow: Mir, 1998.  444 p. (In Russian).
  25. Liutenko MA. Morphological features of the development of the cerebellum of nonbred white rats at the stage of early ontogenesis. SCI-ARTICLE.RU. 2014;(9):161-164. (In Russian).
  26. Kruijff S, Hoekstra HJ. The current status of S-100B as a biomarker in melanoma. Eur J Surg Oncol. 2012;38(4):281-285. PubMed, CrossRef
  27. Nedzvetsky VS, Nerush PA. Cognitive deficiency and imbalance of expression of neurospecific proteins in streptozotocin-induced diabetes. Neurosci Theor Clin Aspect. 2005; 1(1): 35-38. (In Russian).
  28. Linnemann D, Skarsfelt T. Regional changes in expression of NCAM, GFAP, and S100 in aging rat brain. Neurobiol Aging. 1994;15(5):651-655. PubMed, CrossRef
  29. Sheng JG, Mrak RE, Rovnaghi CR, Kozlowska E, Van Eldik LJ, Griffin WS. Human brain S100 beta and S100 beta mRNA expression increases with age: pathogenic implications for Alzheimer’s disease. Neurobiol Aging. 1996;17(3):359-363. PubMed, CrossRef
  30. Wu Y, Zhang AQ, Yew DT. Age related changes of various markers of astrocytes in senescence-accelerated mice hippocampus. Neurochem Int. 2005;46(7):565-574. PubMed, CrossRef
  31. Peskind ER, Griffin WS, Akama KT, Raskind MA, Van Eldik LJ.Cerebrospinal fluid S100B is elevated in the earlier stages of Alzheimer’s disease. Neurochem Int. 2001;39(5-6):409-413. PubMed, CrossRef
  32. Massaro AN, Chang T, Kadom N, Tsuchida T, Scafidi J, Glass P, McCarter R, Baumgart S, Vezina G, Nelson KB. Biomarkers of brain injury in neonatal encephalopathy treated with hypothermia. J Pediatr. 2012;161(3):434-440. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  33. Yang Z, Wang KKW. Glial fibrillary acidic protein: from intermediate filament assembly and gliosis to neurobiomarker. Trends Neurosci. 2015;38(6):364-374. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  34. Bramanti V, Tomassoni D, Avitabile M, Amenta F, Avola R. Biomarkers of glial cell proliferation and differentiation in culture. Front Biosci (Schol Ed). 2010;2(2):558-570. PubMed, CrossRef
  35. Gómez-Gonzalo M, Martin-Fernandez M, Martínez-Murillo R, Mederos S, Hernández-Vivanco A, Jamison S, Fernandez AP, Serrano J, Calero P, Futch HS, Corpas R, Sanfeliu C, Perea G, Araque A. Neuron-astrocyte signaling is preserved in the aging brain. Glia. 2017;65(4):569-580. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
Creative CommonsThis work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.