Иммунофлуоресцентное исследование синаптофизина в мотонейронах поясничного отдела спинного мозга крысы на ранних этапах опорной разгрузки и реадаптации

Язык труда и переводы:
УДК:
576.38
Дата публикации:
22 января 2023, 02:31
Категория:
Секция 20. Космическая биология и медицина
Авторы
Тяпкина Оксана Викторовна
КИББ — обособленное структурное подразделение ФИЦ КазНЦ РАН, ФГБОУ ВО Казанский ГМУ Минздрава России
Мустакимов Сайяр Рустямович
ФГБОУ ВО Казанский ГМУ Минздрава России
Ялтаева Софья Александровна
ФГБОУ ВО Казанский ГМУ Минздрава России
Нуруллин Лениз Фаритович
КИББ — обособленное структурное подразделение ФИЦ КазНЦ РАН, ФГБОУ ВО Казанский ГМУ Минздрава России
Аннотация:
В настоящей работе с помощью иммунофлуоресцентного метода оценивали уровень экспрессии белка синаптофизина в мотонейронах поясничного отдела спинного мозга крыс контрольной группы и подопытных, находившихся в условиях антиортостатического вывешивания 12, 24, 72 часа и 7 суток, а также в условиях нормальной двигательной активности 12, 24, 72 часа и 7 суток после 7-суточного вывешивания. Установлено изменение интенсивности флюоресценции как после опорной разгрузки, так и в период восстановления, что может отражаться на состоянии синаптической передачи как в ходе развития гипогравитационного двигательного синдрома, так и в ходе реадаптации.
Ключевые слова:
синаптофизин, мотонейроны, крыса, опорная разгрузка конечностей
Основной текст труда

Изучение механизмов ответственных за развитие гипогравитационного двигательного синдрома (ГДС) направлено на выявление адаптаций в разных звеньях локомоторного аппарата, при этом наиболее охарактеризованными являются изменения в скелетных мышцах [1]. Однако большой интерес представляет исследование реакции спинного мозга, где находятся мотонейроны, иннервирующие и контролирующие свойства волокон этих мышц [2, 3]. В настоящее время остаются мало исследованными изменения в спинном мозге млекопитающих на ранних этапах развития данного синдрома и реадаптации к нормальным условиям локомоторной функции. В связи с чем, целью настоящего исследования явилось проведение иммунофлуоресцентного исследования экспрессии синаптофизина (белок располагающийся на пресинаптической мембране и обеспечивающий процессы экзо- и эндоцитоза [4]) в мотонейронах поясничного утолщения спинного мозга у крыс на ранних этапах развития гравитационного двигательного синдрома и реадаптации до 7 суток.

Эксперименты проводили на половозрелых самцах крыс линии Wistar массой 289±57г. Все процедуры с животными проводили в соответствии с правилами, рекомендованными Физиологической секцией Российского национального комитета по биологической этике (протокол № 319 от 04.04.2013 г.). Для изучения механизмов развития ГДС на Земле использовали модель антиортостатического вывешивания (АОВ), воспроизводящую эффекты гипогравитационной опорной разгрузки мышц задних конечностей у грызунов, аналогичные пребыванию в условиях невесомости и постельного режима. Крыс разделили на 9 групп: «Контроль» — животные 7 суток находились в стандартных в клетках; «АОВ 12 часов», «АОВ 24 часа», «АОВ 72 часа» и «АОВ 7 суток» пребывали в условиях антиортостатического вывешивания задних конечностей определенное время; «Реадаптация 12 часов», «Реадаптация 24 часа» «Реадаптация 72 часа» и «Реадаптация 7 суток» — после 7-суточного АОВ животные находились в условиях нормальной двигательной активности определенное время. Криостатные поперечные срезы поясничного отдела спинного мозга (20 мкм) окрашивали первичными антителами к синаптофизину (1: 400, Abcam; 12 часов при +4 ºС) и вторичными антителами (IgG козлиные против кролика, конъюгированные с Alexa488; 1: 1000, Invitrogen). Изображения микропрепаратов получали на конфокальном сканирующем микроскопе Leica TCS SP5 MP (Германия). Анализировали интенсивность флуоресцентного свечения в мотонейронах передних рогов поясничного отдела спинного мозга, с применением программы ImageJ (NIH, США). Статистическую обработку результатов проводили с помощью программы Origin 8.0 с использованием U-критерия Манна — Уитни и непараметрического дисперсионного анализа Краскела — Уоллиса (приp ≤ 0,05).

В контрольной группе крыс интенсивность флуоресценции после окрашивания мотонейронов антителами к синаптофизину составила 112 ± 4 о.е. Анализ интенсивности свечения у крыс после антиортостатического вывешивания показал, что средние значения после 12 часов эксперимента составили 118 ± 5 о.е., после 24 часов — 116 ± 4 о.е., после 72 часов — 98 ± 3 о.е., а после 72 суток — 146 ± 5 о.е. В группах животных, которых после 7-суточного антиортостатического вывешивания содержались в обычных условиях вивария (после восстановительного периода) средние значения интенсивности флуоресценции составили после 12 часов 113 ± 4 о.е., после 24 часов — 131 ± 3 о.е., после 72 часов — 131 ± 3 о.е., а после 72 суток — 96 ± 3 о.е. Статистический анализ показал снижение интенсивности флуоресценции на 12 % к 3 суткам АОВ и увеличение на 31 % к 7 суткам АОВ (p < 0,05). В ходе реадаптации наблюдалось увеличение интенсивности свечения начиная с 24 часов до 72 часов на 18 % (p < 0,05) и снижение к 7 суткам реадаптации на 15 % (p < 0,05).

Таким образом, изменение флуоресценции в мотонейронах поясничного утолщения спинного мозга после окрашивания антителами к синаптофизину свидетельствует об изменении количества этого белка, что может отразиться на реализации синаптической передачи между клетками.

Грант
Исследование проведено в рамках Госзадания с использованием оборудования ЦКП-САЦ ФИЦ КазНЦ РАН.
Литература
  1. Pintus S.S., Akberdin I.R., Yevshin I., et al. Genome-wide atlas of promoter expression reveals contribution of transcribed regulatory elements to genetic control of disuse-mediated atrophy of skeletal muscle. Biology (Basel), 2021, vol. 10 no. 6. DOI: https://doi/org/10.3390/biology10060557
  2. Tyapkina O.V., Rezvyakov P.N., Nurullin L.F., Petrov K.A., Nikolskiy E.E., Islamov R.R. Immunohistochemical research of reaction of motoneurons of lumbar spinal cord of the mice that were in 30-day flight on the BION-M1 biosatellite on a week readaptation to conditions of Earth gravitation. Genes and Cells, 2016. vol. 11 no, 3, pp. 80–83. DOI: https://doi.org/10.1134/S1607672914050068
  3. Kuznetsov M.S., Lisukov A.N., Rizvanov A.A., et al. Bioinformatic study of transcriptome changes in the mice lumbar spinal cord after the 30-day spaceflight and subsequent 7-day readaptation on Earth: New insights into molecular mechanisms of the hypogravity motor syndrome. Front Pharmacol, 2019, vol. 10, art. 747. DOI: https://doi.org/10.3389/fphar.2019.00747
  4. Kwon S.E., Chapman E.R. Synaptophysin regulates the kinetics of synaptic vesicle endocytosis in central neurons. Neuron. 2011, vol. 9 no. 70 (5), pp. 847–854. DOI: https://doi.org/10.1016/j.neuron.2011.04.001
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.