Экспрессия ГАМКергических и глутаматергических нейронов после обонятельной стимуляции в пириформной коре мышей в динамике постнатального развития

Обложка
  • Авторы: Панина Ю.А.1, Успенская Ю.А.2, Лопатина О.Л.3, Салмина А.Б.1,4
  • Учреждения:
    1. Научно-исследовательский институт молекулярной медицины и патобиохимии ФГБОУ ВО «Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого»
    2. ФГБОУ ВО «Красноярский государственный аграрный университет»
    3. Центр коллективного пользования «Молекулярные и клеточные технологии» ФГБОУ ВО «Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого»
    4. ФГБНУ «Научный центр неврологии»
  • Выпуск: Том 16, № 1 (2022)
  • Страницы: 32-38
  • Раздел: Оригинальные статьи
  • URL: https://ogarev-online.ru/2075-5473/article/view/124077
  • DOI: https://doi.org/10.54101/ACEN.2022.1.4
  • ID: 124077

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Управление процессами выживания и дифференцировки незрелых нейронов пириформной коры грызунов, способных трансформироваться в ГАМКергические и/или глутаматергические нейроны при действии обонятельных стимулов, является одним из важных факторов, предупреждающих развитие неврологической дисфункции.

Цель работы — оценка экспрессии ГАМКергических и глутаматергических нейронов после обонятельной стимуляции (ОС) в пириформной коре мышей в динамике постнатального развития.

Материалы и методы. Работа выполнена на мышах-самцах линии CD1 в возрасте 2 (n = 20; группа Р2), 21 (n = 20; группа Р21) и 60 (n = 20; группа Р60) дней. Мышам были предъявлены обонятельные стимулы и через 2, 24 ч и 7 дней произведён забор тканей головного мозга для иммуногистохимического анализа — оценки экспрессии глутаматдекарбоксилазы 67 (GAD67) и везикулярного транспортёра глутамата 1 (VGlut1).

Результаты. ОС у животных группы P2 увеличивала экспрессию VGlut1 в первые 2 ч после ОС с последующим возвращением к исходному уровню к 7-м суткам, тогда как экспрессия GAD67 значимо не изменялась. У животных группы P21 регистрировалось увеличение экспрессии VGlut1 и GAD67 через 2 ч после ОС с последующим значительным снижением. У животных группы P60 экспрессия обеих молекул достоверно увеличивалась через 24 ч после ОС, оставаясь к 7-м суткам на таком же уровне (для GAD67) или снижаясь до исходных значений (для VGlut1).

Заключение. ОС увеличивает количество ГАМКергических (GAD67+) и глутаматергических (VGlut1+) нейронов в пириформной коре (P60). Преобладание глутаматергических эффектов является возможным механизмом рекрутинга клеток ассоциативной памяти.

Об авторах

Юлия Анатольевна Панина

Научно-исследовательский институт молекулярной медицины и патобиохимии ФГБОУ ВО «Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого»

Автор, ответственный за переписку.
Email: annaly-nevrologii@neurology.ru
ORCID iD: 0000-0002-8675-3489

к.м.н., н.с.

Россия, Красноярск

Юлия Александровна Успенская

ФГБОУ ВО «Красноярский государственный аграрный университет»

Email: annaly-nevrologii@neurology.ru
ORCID iD: 0000-0003-4386-9753

д.б.н., доцент, профессор Института прикладной биотехнологии и ветеринарной медицины

Россия, Красноярск

Ольга Леонидовна Лопатина

Центр коллективного пользования «Молекулярные и клеточные технологии» ФГБОУ ВО «Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого»

Email: annaly-nevrologii@neurology.ru
ORCID iD: 0000-0002-7884-2721

д.б.н., доцент, в.н.с.

Россия, Красноярск

Алла Борисовна Салмина

Научно-исследовательский институт молекулярной медицины и патобиохимии ФГБОУ ВО «Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого»; ФГБНУ «Научный центр неврологии»

Email: annaly-nevrologii@neurology.ru
ORCID iD: 0000-0003-4012-6348

д.м.н., профессор, г.н.с., зав. лаб. экспериментальной нейроцитологии отдела исследований мозга, г.н.с.

Россия, Красноярск; Москва

Список литературы

  1. Cassé F., Richetin K., Toni N. Astrocytes’ contribution to adult neurogenesis in physiology and Alzheimer’s disease. Front Cell Neurosci. 2018;12:432. doi: 10.3389/fncel.2018.00432. PMID: 30538622.
  2. Berg D.A., Su Y., Jimenez-Cyrus D. et al. A common embryonic origin of stem cells drives developmental and adult neurogenesis. Cell. 2019;177(3):654.e15–668.e15. doi: 10.1016/j.cell.2019.02.010. PMID: 30929900.
  3. Chareyron L.J., Amaral D.G., Lavenexa P. Selective lesion of the hippocampus increases the differentiation of immature neurons in the monkey amygdala. Proc Natl Acad Sci USA. 2016;113(50):14420–14425. doi: 10.1073/pnas.1604288113. PMID: 27911768.
  4. Lietzau G., Nyström T., Wang Z. et al. Western diet accelerates the impairment of odor-related learning and olfactory memory in the mouse. ACS Chem Neurosci. 2020;11(21):3590–3602. doi: 10.1021/acschemneuro.0c00466. PMID: 33054173.
  5. La Rosa C., Parolisi R., Bonfanti L. Brain structural plasticity: from adult neurogenesis to immature neurons. Front Neurosci. 2020;14:75. doi: 10.3389/fnins.2020.00075. PMID: 32116519.
  6. Rotheneichner P., Belles M., Benedetti B. et al. Cellular plasticity in the adult murine piriform cortex: continuous maturation of dormant precursors into excitatory neurons. Cereb Cortex. 2018;28(7):2610–2621. doi: 10.1093/cercor/bhy087. PMID: 29688272.
  7. Benedetti B., Dannehl D., König R. et al. Functional integration of neuronal precursors in the adult murine piriform cortex. Cereb Cortex. 2020;30(3):1499–1515. doi: 10.1093/cercor/bhz181. PMID: 31647533.
  8. Nacher J., Alonso-Llosa G., Rosell D., McEwen B. PSA-NCAM expression in the piriform cortex of the adult rat. Modulation by NMDA receptor antagonist administration. Brain Res. 2002;927(2):111–121. doi: 10.1016/s0006-8993(01)03241-3. PMID: 11821005.
  9. Coviello S., Gramuntell Y., Castillo-Gomez E., Nacher J. Effects of dopamine on the immature neurons of the adult rat piriform cortex. Front Neurosci. 2020;14:574234. doi: 10.3389/fnins.2020.574234. PMID: 33122993.
  10. Meissner-Bernard C., Dembitskaya Y., Venance L., Fleischmann A. Encoding of odor fear memories in the mouse olfactory cortex. Curr Biol. 2019;29(3):367–380.e4. doi: 10.1016/j.cub.2018.12.003. PMID: 30612908.
  11. Rubio A., Belles M., Belenguer G. et al. Characterization and isolation of immature neurons of the adult mouse piriform cortex. Dev Neurobiol. 2016;76(7):748–763. doi: 10.1002/dneu.22357. PMID: 26487449.
  12. He X., Zhang X.-M., Wu J. et al. Olfactory experience modulates immature neuron development in postnatal and adult guinea pig piriform cortex. Neuroscience. 2014; 259:101–112. doi: 10.1016/j.neuroscience.2013.11.056. PMID: 24316472.
  13. Bahuleyan B., Singh S. Olfactory memory impairment in neurodege- nerative diseases. J Clin Diagn Res. 2012;6(8):1437–1441. doi: 10.7860/JCDR/2012/3408.2382. PMID: 23205370.
  14. Van den Bergh B.R.H., Dahnke R., Mennes M. Prenatal stress and the developing brain: risks for neurodevelopmental disorders. Dev Psychopathol. 2018;30(3):743–762. doi: 10.1017/S0954579418000342. PMID: 30068407.
  15. Mouly A.M., Sullivan R. Memory and plasticity in the olfactory system: from infancy to adulthood. In: Menini A. (eds.). The neurobiology of olfaction. Boca Raton, 2010:367–392.
  16. Van der Linden C.J., Gupta P., Bhuiya A.I. et al. Olfactory stimulation regu-lates the birth of neurons that express specific odorant receptors. Cell Reports. 2020;33(1):108210. doi: 10.1016/j.celrep.2020.108210. PMID: 33027656.
  17. Bartocci M., Winberg J., Ruggiero C. et al. Activation of olfactory cortex in newborn infants after odor stimulation: a functional near-infrared spectroscopy study. Pediatr Res. 2000;48(1):18–23. doi: 10.1203/00006450-200007000-00006. PMID: 10879795.
  18. Liu Y., Gao Z., Chen C. et al. Piriform cortical glutamatergic and GABAergic neurons express coordinated plasticity for whisker-induced odor recall. Oncotarget. 2017;8(56):95719–95740. doi: 10.18632/oncotarget.21207. PMID: 29221161.
  19. Sarma A.A., Richard M.B., Greer C.A. Developmental dynamics of piriform cortex. Cereb Cortex. 2011;21(6):1231–1245. doi: 10.1093/cercor/bhq199. PMID: 21041199.
  20. Navarro D., Alvarado M., Figueroa A. et al. Distribution of GABAergic neurons and VGluT1 and VGAT immunoreactive boutons in the ferret (mustela putorius) piriform cortex and endopiriform nucleus. Comparison with visual areas 17, 18 and 19. Front Neuroanat. 2019;13:54. doi: 10.3389/fnana.2019. 00054. PMID: 31213994.
  21. Ben-Ari Y. The GABA excitatory/inhibitory developmental sequence: a personal journey. Neuroscience. 2014;279:187–219. doi: 10.1016/j.neuroscience.2014.08.001. PMID: 25168736.
  22. Plachez C., Puche A.C. Early specification of GAD67 subventricular derived olfactory interneurons. J Mol Histol. 2012;43(2):215–221. doi: 10.1007/s10735-012-9394-2. PMID: 22389027.
  23. Yuan T.F., Liang Y.X., So K.F. Occurrence of new neurons in the piriform cortex. Front Neuroanat. 2014;8:167. doi: 10.3389/fnana.2014.00167. PMID: 25653597.
  24. Bovetti S., Veyrac A., Peretto P. et al. Olfactory enrichment influences adult neurogenesis modulating GAD67 and plasticity-related molecules expression in newborn cells of the olfactory bulb. PLoS One. 2009;4(7):e6359. doi: 10.1371/journal.pone.0006359. PMID: 19626121.
  25. Komleva Iu.K., Salmina A.B., Prokopenko S.V. et al. Changes in structural and functional plasticity of the brain induced by environmental enrichment. Vestn Ross Akad Med Nauk. 2013;(6):39–48. doi: 10.15690/vramn.v68i6.672. PMID: 24340634.
  26. Lopatina O.L., Panina Y.A., Malinovskaya N.A., Salmina A.B. Early life stress and brain plasticity: from molecular alterations to aberrant memory and behavior. Rev Neurosci. 2020;32(2):131–142. doi: 10.1515/revneuro-2020-0077. PMID: 33550784.
  27. Danik M., Cassoly E., Manseau F. et al. Frequent coexpression of the vesicu- lar glutamate transporter 1 and 2 genes, as well as coexpression with genes for choline acetyltransferase or glutamic acid decarboxylase in neurons of rat brain. J Neurosci Res. 2005;81(4):506–521. doi: 10.1002/jnr.20500. PMID: 15983996.
  28. Hnasko T.S., Edwards R.H. Neurotransmitter corelease: mechanism and physiological role. Annu Rev Physiol. 2012;74:225–243. doi: 10.1146/annurev-physiol-020911-153315. PMID: 22054239.
  29. Zimmermann J., Herman M.A., Rosenmund C. Co-release of glutamate and GABA from single vesicles in GABAergic neurons exogenously expressing VGLUT3. Front Synaptic Neurosci. 2015;7:16. doi: 10.3389/fnsyn.2015.00016. PMID: 26441632.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Экспрессия VGlut1 и GAD67 на клетках ПК животных (Р60) в группе контроля (А), экспериментальных группах через 2 ч (В), 24 ч (С) и 7 дней (D) после ОС.

Скачать (121KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Количество клеток (в %), экспрессирующих VGlut1 (А), GAD67 (В) и коэкспрессирующих GAD67 и VGlut1 (С) в ПК животных в группе контроля, экспериментальных группах через 2 ч, 24 ч и 7 дней после ОС. В каждой группе 5 животных, от каждого животного 5 срезов, 5 полей зрения. В выборке 25 образцов. *р < 0,01 (однофакторный ANOVA с последующим post-hoc тестом Бонферрони).

Скачать (132KB)
Метаданные

© Панина Ю.А., Успенская Ю.А., Лопатина О.Л., Салмина А.Б., 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».