Вовлечение HIF-1α и эритропоэтина в антидепрессивный эффект гипоксического посткондиционирования в модели выученной беспомощности у крыс

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель исследования — оценить роль HIF-1α в антидепрессивных эффектах гипоксического посткондиционирования в экспериментальной модели депрессии «выученная беспомощность» у крыс.

Материалы и методы. Исследования проведены в модели депрессивноподобного расстройства «выученная беспомощность» на крысах. Развитие патологии оценивали в поведенческом тесте «открытое поле», а также по базальному уровню кортикостерона в плазме крови крыс. Поведенческие нарушения корректировали путем применения трехкратного гипоксического посткондиционирования (360 мм рт. ст., 2 ч). Изменение иммунопозитивности HIF-1α и эритропоэтина в гиппокампе крыс исследовали количественным иммуногистохимическим методом. Ингибитор трансляции HIF-1α топотекан (1 мг/кг, внутрибрюшинно, Santa Cruz, США) вводили на 4-й день после стресса, депрессивноподобное поведение крыс оценивали на 9-й постстрессорный день.

Результаты. Показано, что посткондиционирование, осуществленное за три сеанса умеренной гипобарической гипоксии, приводило к коррекции поведенческого дефицита и уровня кортикостерона в крови у крыс в данной модели, что сопровождалось повышением количества HIF-1α и эритропоэтина в дорзальном и вентральном гиппокампе. Введение ингибитора HIF-1α крысам усиливало поведенческие проявления «выученной беспомощности» в тесте «открытое поле».

Заключение. Представлены экспериментальные данные, свидетельствующие о вероятном вовлечении HIF-1 и эритропоэтина в эндогенные процессы компенсации патогенного действия стрессоров психоэмоциональной природы и антидепрессивные эффекты гипоксического посткондиционирования.

Об авторах

Михаил Юрьевич Зенько

Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: ZenkoMY@infran.ru
ORCID iD: 0000-0002-9868-0598
SPIN-код: 6632-3116

младший научный сотрудник

Россия, Санкт-Петербург

Елена Александровна Рыбникова

Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Email: RybnikovaEA@infran.ru
ORCID iD: 0000-0002-8956-726X
SPIN-код: 9663-4704

д-р биол. наук, заведующий лабораторией, заместитель директора

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Samoilov MO, Rybnikova EA, Tulkova EI, et al. Hypobaric hypoxia affects rat behavior and immediate early gene expression in the brain: the corrective effect of preconditioning. Dokl Biol Sci. 2001;381:513-515. https://doi.org/10.1023/a:1013301816108.
  2. Patent RUS No. 2437164/ 20.12.2011. Rybnikova EA, Samoilov MO. Sposob reabilitatsii posle gipoksii, vyzyvayushchey narusheniya funktsiy mozga v modelyakh na laboratornykh zhivotnykh.
  3. Rybnikova E, Vorobyev M, Pivina S, Samoilov M. Postconditioning by mild hypoxic exposures reduces rat brain injury caused by severe hypoxia. Neurosci Lett. 2012;513(1):100-105. https://doi.org/10.1016/j.neulet.2012.02.019.
  4. Gamdzyk M, Makarewicz D, Slomka M, et al. Hypobaric hypoxia postconditioning reduces brain damage and improves antioxidative defense in the model of birth asphyxia in 7-day-old rats. Neurochem Res. 2014;39(1):68-75. https://doi.org/10.1007/s11064-013-1191-0.
  5. Vetrovoi OV, Rybnikova EA, Glushchenko TS, Samoilov MO. Effects of hypoxic postconditioning on the expression of antiapoptotic protein Bcl-2 and neurotrophin BDNF in hippocampal field CA1 in rats subjected to severe hypoxia. Neurosci Behav Physiol. 2015;45(4):367-370. https://doi.org/10.1007/s11055-015-0083-y
  6. Vetrovoy OV, Rybnikova EA, Glushchenko TS, et al. Mild hypobaric hypoxic postconditioning increases the expression of HIF-1α and erythropoietin in the CA1 field of the hippocampus of rats that survive after severe hypoxia. Neurochem J. 2014;8(2):103-108. https://doi.org/10.1134/s1819712414020123.
  7. Sarieva KV, Lyanguzov AY, Galkina OV, Vetrovoy OV. The effect of severe hypoxia on HIF1- and Nrf2-Mediated mechanisms of antioxidant defense in the rat neocortex. Neurochem J. 2019;13(2):145-155. https://doi.org/10.1134/s1819712419020107.
  8. Kodama T, Shimizu N, Yoshikawa N, et al. Role of the glucocorticoid receptor for regulation of hypoxia-dependent gene expression. J Biol Chem. 2003;278(35):33384-33391. https://doi.org/10.1074/jbc.M302581200.
  9. Jelkmann W. Molecular Biology of Erythropoietin. Intern Med. 2004;43(8):649-659. https://doi.org/10.2169/internalmedicine.43.649
  10. Marti HH. Erythropoietin and the hypoxic brain. J Exp Biol. 2004;207(18):3233-3242. https://doi.org/10.1242/jeb.01049.
  11. Paschos N, Lykissas MG, Beris AE. The role of erythropoietin as an inhibitor of tissue ischemia. Int J Biol Sci. 2008;4(3):161-168. https://doi.org/10.7150/ijbs.4.161.
  12. Tringali G, Pozzoli G, Lisi L, Navarra P. Erythropoietin inhibits basal and stimulated corticotropin-releasing hormone release from the rat hypothalamus via a nontranscriptional mechanism. Endocrinology. 2007;148(10):4711-4715. https://doi.org/10.1210/en.2007-0431.
  13. Seligman ME, Beagley G. Learned helplessness in the rat. J Comp Physiol Psychol. 1975;88(2):534-541. https://doi.org/10.1037/h0076430.
  14. Rybnikova E, Mironova V, Pivina S, et al. Involvement of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis in the antidepressant-like effects of mild hypoxic preconditioning in rats. Psychoneuroendocrinology. 2007;32(7):813-823. https://doi.org/10.1016/j.psyneuen.2007.05.010.
  15. Hall CS. Emotional behavior in the rat. III. The relationship between emotionality and ambulatory activity. J Comp Psychol. 1936;22(3):345-352. https://doi.org/10.1037/h0059253.
  16. Kaelin WG, Ratcliffe PJ. Oxygen sensing by metazoans: the central role of the HIF hydroxylase pathway. Mol Cell. 2008;30(4):393-402. https://doi.org/10.1016/j.molcel.2008. 04.009.
  17. Agani F, Jiang B-H. Oxygen-independent regulation of HIF-1: novel involvement of PI3K/ AKT/mTOR pathway in cancer. Curr Cancer Drug Targets. 2013;13(3):245-251. https://doi.org/10.2174/1568009611313030003.
  18. O’Rourke JF, Tian Y-M, Ratcliffe PJ, Pugh CW. Oxygen-regulated and transactivating domains in endothelial PAS Protein 1: comparison with hypoxia-inducible factor-1α. J Biol Chem. 1999;274(4):2060-2071. https://doi.org/10.1074/jbc.274.4.2060.
  19. Masson N, Willam C, Maxwell PH, et al. Independent function of two destruction domains in hypoxia-inducible factor-alpha chains activated by prolyl hydroxylation. EMBO J. 2001;20(18):5197-5206. https://doi.org/10.1093/emboj/ 20.18.5197.
  20. Jegalian AG, Wu H. Differential roles of SOCS family members in EpoR signal transduction. J Interferon Cytokine Res. 2002;22(8):853-860. https://doi.org/10.1089/ 107999002760274863.
  21. Risau W. Mechanisms of angiogenesis. Nature. 1997;386(6626):671-674. https://doi.org/10.1038/386671a0.
  22. Rybnikova EA, Baranova KA, Gluschenko TS, et al. Role of HIF-1 in neuronal mechanisms of adaptation to psychoemotional and hypoxic stress. International Journal of Physiology and Pathophysiology. 2015;6(1):1-11. https://doi.org/10.1615/IntJPhysPathophys.v6.i1.10.
  23. Baranova KA, Rybnikova EA, Samoilov MO. The dynamics of HIF-1α expression in the rat brain at different stages of experimental posttraumatic stress disorder and its correction with moderate hypoxia. Neurochemical Journal. 2017;11(2): 149-156. https://doi.org/10.1134/s1819712417020027.
  24. Lee HY, Gao X, Barrasa MI, et al. PPAR-alpha and glucocorticoid receptor synergize to promote erythroid progenitor self-renewal. Nature. 2015;522(7557):474-477. https://doi.org/10.1038/nature14326.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Поведенческие и гормональные эффекты гипоксического посткондиционирования на крысиной модели депрессии: а - горизонтальная двигательная активность в тесте открытого поля; б - уровень кортикостерона в крови разных групп крыс. Данные представлены в процентах от контрольных значений. Белые столбцы - контрольная группа, 100% (n = 12), черные столбцы - группа обученной беспомощности (n = 12), серые столбцы - обученная беспомощность + группа HPostC (n = 12). * статистически значимая разница, p ≤ 0,05, U-критерий Манна-Уитни

Скачать (28KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Изменения в гиппокампальном уровне HIF-1α и EPO. Общее количество (N) и интенсивно меченных (Ni) иммунопозитивных клеток к HIF-1α (a, b) и эритропоэтину (c, d) в областях CA1 и DG гиппокампа крыс другой экспериментальной группы,% от значений в контроле группа. Белые столбцы - контрольная группа, 100% (n = 12), черные столбцы - группа обученной беспомощности (n = 12), серые столбцы - обученная беспомощность + группа HPostC (n = 12). * статистически значимая разница, p ≤ 0,05, U-критерий Манна-Уитни

Скачать (101KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Влияние топотекана (Т) на депрессивно-подобное поведение крыс в открытом поле (продолжительность реакций замерзания, сек). Первая полоса - контрольная группа, (n = 6), черная полоса - группа усвоенной беспомощности (n = 6), серая полоса - усвоенная беспомощность + группа топотекан (n = 6), четвертая полоса - группа топотекан, (n = 6 ), * статистически значимая разница, p ≤ 0,05, U-критерий Манна-Уитни

Скачать (18KB)
Метаданные

© Зенько М.Ю., Рыбникова Е.А., 2020

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 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».