Горина Яна Валерьевна, кандидат фармацевтических наук, доцент, доцент кафедры биологической химии с курсами медицинской, фармацевтической и токсикологической химии
660022, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, д. 1
Yana V. Gorina, Dr. MD, PhD, Assistant Professor, Department of Biological, Medicinal, Pharmaceutical, and Toxicological Chemistry
1, Partizana Zheleznyaka Street, Krasnoyarsk, 660022
Хилажева Елена Дмитриевна, старший преподаватель кафедры биологической химии с курсами медицинской, фармацевтической и токсикологической химии
660022, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, д. 1
Elena D. Khilazheva, Dr. MD, Senior Lecturer, Department of Biological, Medicinal, Pharmaceutical, and Toxicological Chemistry
1, Partizana Zheleznyaka Street, Krasnoyarsk, 660022
Комлева Юлия Константиновна, доктор медицинских наук, доцент, доцент кафедры биологической химии с курсами медицинской, фармацевтической и токсикологической химии
660022, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, д. 1
Yulia K. Komleva, Dr. MD, DSc, Associate Professor, Department of Biological, Medicinal, Pharmaceutical, and Toxicological Chemistry
1, Partizana Zheleznyaka Street, Krasnoyarsk, 660022
Лопатина Ольга Леонидовна, доктор биологических наук, доцент, профессор, кафедры биологической химии с курсами медицинской, фармацевтической и токсикологической химии
660022, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, д. 1
Olga L. Lopatina, Dr. DSc, Professor, Department of Biological, Medicinal, Pharmaceutical, and Toxicological Chemistry
1, Partizana Zheleznyaka Street, Krasnoyarsk, 660022
Салмина Алла Борисовна, доктор медицинских наук, профессор, главный научный сотрудник и заведующий лабораторией экспериментальной нейроцитологии Отдела исследований мозга; главный научный сотрудник НИИ молекулярной медицины и патобиохимии
660022, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, д. 1,
125367, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 80
Alla B. Salmina, MD, DSc, Professor, Head of the Laboratory of Experimental Brain Cytology, Division of Brain Sciences; Chief Researcher, Research Institute of Molecular Medicine and Pathological Biochemistry
1, Partizana Zheleznyaka Street, Krasnoyarsk, 660022,
80, Volokolamskoe Highway, Moscow, 125367
Цель. Изучение экспрессии мРНК инсулина, уровня инсулина и лактата в различных областях головного мозга при экспериментальной болезни Альцгеймера, а также оценка экспрессии адаптерного белка Fe65 и маркера окислительного повреждения ДНК – γH2AX.
Материалы и методы. Объект исследования – мыши линии C57BL/6, самцы в возрасте 4 месяцев, с интрагиппокампальным введением β-амилоида (экспериментальная болезнь Альцгеймера (C57BL/6+ Aβ 1-42)), контрольная группа – мыши линии C57BL/6, самцы в возрасте 4 месяца, после введения фосфатно-солевого буфера (ложно-оперированные животные (C57BL/6+PBS)). Оценку экспрессии гена инсулина в гиппокампе и миндалевидном теле осуществляли с помощью метода ПЦР. Определение уровня лактата и инсулина в различных областях головного мозга проводили методом иммуноферментного анализа. Экспрессию Fe65 и γH2AX в гиппокампе изучали методом иммуногистохимии с последующей конфокальной микроскопией.
Результаты. У животных с экспериментальной моделью болезни Альцгеймера выявлена гиперэкспрессия гена инсулина в гиппокампе и миндалевидном теле, повышение уровня лактата в гиппокампе, а также тенденция к увеличению уровня инсулина в миндалевидном теле по сравнению с контрольной группой. Установлено, что нейродегенерация альцгеймеровского типа сопровождается увеличением экспрессии белка Fe65 в эндотелии (p=0,0417) и γH2AX в нейронах гиппокампа (p=0,0443).
Заключение. Нейродегенерация альцгеймеровского типа сопровождается увеличением уровня экспрессии гена инсулина в гиппокампе и миндалевидном теле головного мозга, что сопряжено с увеличение уровня инсулина в миндалевидном теле, обусловленное включением защитного механизма в условиях токсического действия β-амилоида. Это способствует нарушению передачи сигналов инсулина, вызывая развитие дисметаболизма глюкозы, что проявляется в увеличении уровня лактата в ткани головного мозга. Абберантная инсулин-сигнальная трансдукция находит свое отражение в нейрональной аккумуляции γH2AX, вызывая дисфункцию нейронов, а также в гиперэкспрессии белка Fe65 в эндотелии гиппокампа, которая обусловлена нарушением протеолиза APP за счет неспособности инсулина ингибировать его взаимодействие с белком Fe65, и тем самым препятствовать образованию и отложению β-амилоида.
Aim. To study the insulin (INS) gene expression, insulin and lactate levels, expression of Fe65 adapter protein, and level of oxidative DNA damage marker γH2AX in different brain areas in the experimental model of Alzheimer's disease.
Materials and Methods. Male, 4-month-old C57BL/6 mice received either intrahippocampal injection of β-amyloid (C57BL/6 + Aβ 1-42) or phosphate-buffered saline (C57BL/6 + PBS). Insulin (INS) gene expression in the hippocampus and amygdala was assessed by means of reverse transcription-polymerase chain reaction. Levels of lactate and insulin in different brain areas were measured by enzyme-linked immunosorbent assay. Expression of Fe65 adapter protein and γH2AX in the hippocampus was studied by immunofluorescence staining followed by confocal microscopy.
Results. We found an overexpression of the INS gene in the hippocampus and amygdala, an increase in lactate level in the hippocampus, and slightly increased insulin level in the amygdala of mice with Alzheimer's disease as compared with the control group. Neurodegeneration was accompanied by an elevated endothelial expression of Fe65 adapter protein (p= 0.04) and γH2AX in hippocampal neurons (p = 0.04).
Conclusion. Alzheimer's disease neurodegeneration is accompanied by a disrupted insulin signaling and impaired glucose metabolism in the hippocampus and amygdala. This further leads to a neuronal accumulation of γH2AX and impaired amyloid precursor protein proteolysis because of insulin inability to inhibit its interaction with the Fe65 adapter protein and to prevent formation and deposition of β-amyloid.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.