HYPERSTIMULATION OF CALPAIN-1 SIGNALING CASCADE AS ONE OF THE CAUSES OF COGNITIVE DECLINE OF RATS WITH EXPERIMENTAL FLUOROSIS

Abstract

Full Text

Избыточное поступление неорганического фтора в организм вызывает разнообразные неврологические и когнитивные расстройства. Как известно, F- способен увеличивать содержание свободного Ca2+ в цитоплазме клеток, а среди множества внутриклеточных эффекторов Ca2+ можно выделить протеазы кальпаин-1 и кальпаин-2, активация которых является одним из ключевых механизмов долговременной потенциации, лежащей в основе обучения и формирования памяти. Целью данной работы было изучить взаимосвязь между развитием экспериментального флюороза, когнитивными способностями крыс и экспрессией некоторых сигнальных молекул кальпаин-зави-симых каскадов формирования памяти в гиппокампе. Самцы крыс линии Wistar в течение года получали воду ad libitum с 5, 20 и 50 мг/л F (в виде NaF). Маркером развития флюороза считали нарушение минерализации зубов в виде белых пятен. Способность животных к пространственному обучению оценивали с помощью водного теста Морриса, а формирование памяти - в тесте распознавания нового объекта. Изменения экспрессии сигнальных молекул каскадов кальпаина-1 и кальпаина-2 определяли методом вестерн-блоттинга в гомогенатах гиппокампа. Длительное потребление крысами высоких доз F-не оказывало достоверного влияния на формирование кратковременной, но приводило к дефициту долговременной памяти. Интоксикация животных 5-50 мг/л F- вызывала дозо-зависимую стимуляцию кальпаина-1, в процессе которой происходила его транслокация из цитозоля к мембранам. Этот процесс сопровождался активацией одного из эффекторов кальпаина-1 - ГТФазы RhoA. Кроме того, потребление 20-50 мг/л F- индуцировало протео-литическую деградацию (стимуляцию) второго субстрата кальпаина-1 - фосфатазы PHLPP1, а также увеличивало экспрессию фосфорилированной формы протеинкиназы ERK1/2. В противоположность этому, длительная интоксикация животных F- не оказывала достоверного влияния на активность кальпаина-2 и его эффекторов - фосфа-тазы PTEN и киназы mTOR. Однако в клетках гиппокампа крыс, получавших избыток F-, дозо-зависимо снижалась экспрессия нейротрофического фактора CREB и транскрипционного фактора BDNF, функционирование которых необходимо для стимуляции кальпаина-2. Таким образом, в основе снижения когнитивных способностей животных лежит гиперстимуляция кальпаина-1 и его эффекторов на фоне стабильной активности кальпаина-2, что свидетельствует о нарушении связи между ранней и поздней фазами долговременной потенциации.