THE ASSESSMENT OF AUTOPHAGY ACTIVATION IN THE RAT BRAIN AFTER HYPOBARIC HYPOXIA EXPOSURE

Abstract

Full Text

Аутофагия - внутриклеточный механизм деградации цитоплазматических молекул и органелл в аутофаго-сомах, осуществляющий регуляцию равновесия между уровнем распада и синтеза клеточных компонентов, что необходимо для поддержания клеточного гомеостаза. Аутофагия имеет исключительно большое значение для нормального функционирования нейронов. Гипоксия является ведущим компонентом патогенеза многих неврологических нарушений и заболеваний, в том числе инсульта головного мозга. Изучение процессов аутофагии в нейронах в условиях действия гипоксии имеет фундаментальное значение и представляет практический интерес с точки зрения разработки профилактических методик для коррекции постгипоксических состояний. Целью настоящего исследования было выявление маркеров аутофагии (LC3, p62, HSC70), а также оценка интенсивности протекания аутофагии после действия тяжелой гипобарической гипоксии (ТГГ, 180 мм рт ст., 3 ч) в неокортексе и гиппокампе мозга крыс. Исследование выполнено на крысах-самцах линии Вистар (200-220 г), полученных из ЦКП Биоколлекция ИФ РАН. Клеточную локализацию исследуемых маркеров (нейрональную, глиальную) оценивали иммуногистохимическим методом с использованием флуоресцентной метки на конфокальном микроскопе в цКп ИФ РАН. Количественный анализ выполняли путем измерения оптической плотности иммунопозитивных объектов. Установлено, что экспрессия LC3, p62 и HSC70 сосредоточена в нейронах, но не глиальных клетках мозга крыс. Было выявлено, что ТГГ приводит к снижению содержания исследуемых маркеров аутофагии через 1 сутки после воздействия, что связано с усилением деградации данных белков при активации аутофагии. К 3 суткам после ТГГ уровни LC3, р62 и HSC70 восстанавливались до контрольного значения. Методом RT-PCR было обнаружено усиление транскрипции генов map1lc3b (ген белка LC3) и Tfeb (ген транскрипционного фактора TFEB) в гиппокампе, но не неокортексе крыс, через 3 суток после ТГГ. Обнаруженный факт свидетельствует о том, что возвращение уровней LC3, р62 и HSC70 к контрольным значениям через 3 суток после ТГГ происходит за счет активации экспрессии генов, в частности map1lc3b и Tfeb, в поле СА1 гиппокампа. Таким образом, анализ полученных данных позволяет сделать заключение о том, что процесс аутофагической деградации молекул усиливается действием ТГГ в нейронах, но не глиальных клетках, неокортекса и гиппокампа крыс. Это проявляется снижением содержания LC3, р62 и HSC70 через 1 сутки после ТГГ, вслед за которым происходит компенсаторное усиление транскрипции генов map1lc3b и Tfeb (3 суток после ТГГ) в поле СА1 гиппокампа. Возможно, что усиление процесса аутофагии, обнаруженное после действия ТГГ, связано с адаптивными механизмами, активируемыми в нейронах и направленными на утилизацию поврежденных органелл и белков.