Preview

Общая реаниматология

Расширенный поиск

Гендерные особенности постреанимационных изменений экспрессии мозгового нейротрофического фактора (BDNF)

https://doi.org/10.15360/1813-9779-2017-5-44-57

Полный текст:

Аннотация

Цель: выявить половые особенности постреанимационных сдвигов экспрессии BDNF и сопряженных с ними процессов гибели нейронов.

Материалы и методы. На разных сроках постреанимационного периода (1-, 4-, 7-, 14-е сутки) исследовали состояние высокочувствительных к гипоксии нейрональных популяций (пирамидные нейроны гиппокампа и клетки Пуркинье мозжечка) у белых половозрелых самок крыс, перенесших 10-минутную остановку системного кровообращения (пережатие сосудистого пучка сердца). Контролем служили ложнооперированные животные. Проводили иммуногистохимическое выявление BDNF-иммунореактивных нейронов с последующим определением оптической плотности, числа клеток с разным уровнем экспрессии BDNF и общего числа нейронов на 1 мм длины их слоя. В работе использованы системы анализа изображений (компьютер Intel, микроскоп Olympus BX-41, программы ImadgeScopeM, ImageJ 1,48v, Excel 2007). Статистическую обработку данных проводили в программе Statistica 7.0. с использованием критериев λ Колмогорова-Смирнова, U-критерия Манна-Уитни и t-критерия Стьюдента.

Результаты. Установлена динамика постреанимационных сдвигов BDNF-иммунореактивности высокочувствительных к гипоксии нейрональных популяций. Показано, что в популяции клеток Пуркинье у самок происходят изменения уровня экспрессии BDNF, что сопровождается гибелью нейронов. Выявлено, что эти сдвиги развиваются позднее, чем у самцов — к 7-м суткам постреанимационного периода. Существенно, что гибели подвергаются только BDNF-негативные и слабопозитивные нервные клетки. В популяции пирамидных клеток гиппокампа у самок, в отличие от самцов, не происходило изменений BDNF-иммунореактивности, и процесс гибели нейронов не развивался.

Заключение. Выявлены гендерные особенности развития постреанимационных сдвигов уровня экспрессии BDNF и сопряженных с ними процессов гибели нейронов. Показано, что после остановки сердца одинаковой длительности у самок постреанимационные сдвиги уровня экспрессии BDNF и процессы гибели нейронов выражены меньше, чем у самцов. В то же время, у животных обоего пола проявляются общие закономерности постреанимационных изменений мозга, свидетельствующие о взаимосвязи уровня экспрессии BDNF в нейронах с их устойчивостью к ишемии-реперфузии. Обсуждаются гендерные особенности повреждения мозга и их значение для понимания механизмов развития постгипоксических энцефалопатий. 

Об авторах

М. Ш. Аврущенко
НИИ общей реаниматологии им. В. А. Неговского ФНКЦ реаниматологии и реабилитологии
Россия
107031, г. Москва, ул. Петровка, д. 25, стр. 2


И. В. Острова
НИИ общей реаниматологии им. В. А. Неговского ФНКЦ реаниматологии и реабилитологии
Россия
107031, г. Москва, ул. Петровка, д. 25, стр. 2


А. В. Гречко
НИИ общей реаниматологии им. В. А. Неговского ФНКЦ реаниматологии и реабилитологии
Россия
107031, г. Москва, ул. Петровка, д. 25, стр. 2


Список литературы

1. Волков А.В., Аврущенко М.Ш., Горенкова Н.А., Заржецкий Ю.В. Значение полового диморфизма и репродуктивных гормонов в патогенезе и исходе постреанимационной болезни. Общая реаниматология. 2006; 2 (5-6): 70-78. DOI: 10.15360/1813-9779-2006-6-70-78

2. Liu F., Li Z., Li J., Siegel C., Yuan R., McCullough L.D. Sex differences in caspase activation after stroke. Stroke. 2009; 40 (5): 1842–1848. DOI: 10.1161/STROKEAHA.108.538686. PMID: 19265047

3. Vagnerova K., Koerner I.P., Hurn P.D. Gender and the injured brain. Anesth. Analg. 2008; 107 (1): 201-214. DOI: 10.1213/ane.0b013e31817326a5. PMID: 18635489

4. Sakuma Y. Gonadal steroid action and brain sex differentiation in the rat. J. Neuroendocrinol. 2009; 21 (4): 410-414. DOI: 10.1111/j.1365-2826.2009.01856.x. PMID: 19226349

5. Zuo W., Zhang W., Chen N.H. Sexual dimorphism in cerebral ischemia injury. Eur. J. Pharmacol. 2013; 711 (1-3): 73-79. DOI: 10.1016/j.ejphar. 2013.04.024. PMID: 23652162

6. Herson P.S., Hurn P.D. Gender and the injured brain. Prog. Brain Res. 2010; 186: 177-187. DOI: 10.1016/B978-0-444-53630-3.00012-9. PMID: 21094893

7. Herson P.S., Palmateer J., Hurn P.D. Biological sex and mechanisms of ischemic brain injury. Transl. Stroke Res. 2013; 4 (4): 413-419. DOI: 10.1007/s12975-012-0238-x. PMID: 23930140

8. Tsukahara S., Kakeyama M., Toyofuku Y. Sex differences in the level of Bcl-2 family proteins and caspase-3 activation in the sexually dimorphic nuclei of the preoptic area in postnatal rats. J. Neurobiol. 2006; 66 (13): 1411-1419. DOI: 10.1002/neu.20276. PMID: 17013925

9. Gibson C.L. Cerebral ischemic stroke: is gender important? J. Cereb. Blood Flow Metab. 2013; 33 (9): 1355-1361. DOI: 10.1038/jcbfm. 2013.102. PMID: 23756694

10. Berretta A., Tzeng Y.C., Clarkson A.N. Post-stroke recovery: the role of activity-dependent release of brain-derived neurotrophic factor. Expert Rev. Neurother. 2014; 14 (11): 1335-1344. DOI: 10.1586/14737175. 2014.969242. PMID: 25319267

11. Blondeau N., Lipsky R.H., Bourourou M., Duncan M.W., Gorelick P.B., Marini A.M. Alpha-linolenic acid: an omega-3 fatty acid with neuroprotective properties-ready for use in the stroke clinic? Biomed. Res. Int. 2015; 2015: 519830. DOI:10.1155/2015/519830. PMID: 25789320

12. Budni J., Bellettini-Santos T., Mina F., Garcez M.L., Zugno A.I. The involvement of BDNF, NGF and GDNF in aging and Alzheimer’s disease. Aging Dis. 2015; 6 (5): 331-341. DOI: 10.14336/AD.2015.0825. PMID: 26425388

13. Khalin I., Alyautdin R., Kocherga G., Bakar M.A. Targeted delivery of brain-derived neurotrophic factor for the treatment of blindness and deafness. Int. J. Nanomedicine. 2015; 10: 3245-3267. DOI: 10.2147/IJN.S77480. PMID: 25995632

14. Dincheva I., Lynch N.B., Lee F.S. The role of BDNF in the development of fear learning. Depress Anxiety. 2016; 33 (10): 907-916. DOI: 10.1002/da.22497. PMID: 27699937

15. Larpthaveesarp A., Ferriero D.M., Gonzalez F.F. Growth factors for the treatment of ischemic brain injury (growth factor treatment). Brain Sci. 2015; 5 (2): 165-177. DOI: 10.3390/brainsci5020165. PMID: 25942688

16. Kimura A., Namekata K., Guo X., Harada C., Harada T. Neuroprotection, growth factors and BDNF-TrkB signalling in retinal degeneration. Int. J. Mol. Sci. 2016; 17 (9): pii: E1584. DOI: 10.3390/ijms17091584. PMID: 27657046

17. Hempstead B.L. Brain-derived neurotrophic factor: three ligands, many actions. Trans. Am. Clin. Climatol. Assoc. 2015; 126: 9-19. PMID: 26330656

18. Аврущенко М.Ш., Острова И.В. Постреанимационные изменения экспрессии мозгового нейротрофического фактора (BDNF): взаимосвязь с процессом гибели нейронов. Общая реаниматология. 2017; 13 (4): 6-21. DOI: 10.15360/1813-9779-2017-4-6-21

19. Корпачев В.Г., Лысенков С.П., Тель Л.З. Моделирование клинической смерти и постреанимационной болезни у крыс. Патол. физиол. и эксперим. терапия. 1982; 3: 78-80. PMID: 7122145

20. Аврущенко М.Ш., Острова И.В., Волков А.В. Постреанимационные изменения экспрессии глиального нейротрофического фактора (GDNF): взаимосвязь с повреждением клеток Пуркинье мозжечка (экспериментальное исследование). Общая реаниматология. 2014; 10 (5): 59-68. DOI: 10.15360/1813-9779-2014-5-59-68

21. Avruschenko M.Sh., Ostrova I.V. Association of glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) protein expression with the neuronal death in post-resuscitation period. Resuscitation. 2014; 85: S108. DOI: 10.1016/j.resuscitation.2014.03.268

22. Острова И.В., Аврущенко М.Ш., Волков А.В. Взаимосвязь уровня экспрессии белка GRP78 с выраженностью постишемического повреждения гиппокампа у крыс разного пола. Общая реаниматология. 2011; 7 (6): 28-33. DOI: 10.15360/1813-9779-2011-6-28

23. Острова И.В., Аврущенко М.Ш. Экспрессия мозгового нейротрофического фактора (BDNF) повышает устойчивость нейронов к гибели в постреанимационном периоде. Общая реаниматология. 2015; 11 (3): 45-53. DOI: 10.15360/1813-9779-2015-3-45-53

24. Chen G., Fan Z., Wang X., Ma C., Bower K.A., Shi X., Ke Z.J., Luo J. Brain-derived neurotrophic factor suppresses tunicamycin-induced upregulation of CHOP in neurons. J. Neurosci. Res. 2007; 85 (8): 1674-1684. DOI: 10.1002/jnr.21292. PMID: 17455323

25. Wei H.J., Xu J.H., Li M.H., Tang J.P., Zou W., Zhang P., Wang L., Wang C.Y., Tang X.Q. Hydrogen sulfide inhibits homocysteine-induced endoplasmic reticulum stress and neuronal apoptosis in rat hippocampus via upregulation of the BDNF-TrkB pathway. Acta Pharmacol. Sin. 2014; 35 (6): 707-715. DOI: 10.1038/aps.2013.197. PMID: 24747165

26. Kang J.S. Exercise copes with prolonged stress-induced impairment of spatial memory performance by endoplasmic reticulum stress. J. Exerc. Nutrition Biochem. 2015; 19 (3): 191-197. DOI: 10.5717/jenb.2015. 15080705. PMID: 26527209

27. Аврущенко М.Ш., Острова И.В., Заржецкий Ю.В., Мороз В.В., Гудашева Т.А., Середенин С.Б. Влияние миметика фактора роста нервов ГК-2 на постреанимационную экспрессию нейротрофических факторов. Патол. физиол. и эксперим. терапия. 2015; 59 (2): 12-18. PMID: 26571801

28. Волков А.В., Аврущенко М.Ш., Баранник А.П., Зиганшин Р.Х., Горенкова Н.А., Заржецкий Ю.В. Половой диморфизм структурно-функциональных изменений мозга в раннем постреанимационном периоде после остановки сердца. Общая реаниматология. 2006; 2 (2): 9-13. DOI: 10.15360/1813-9779-2006-2-9-13

29. Волков А.В., Аврущенко М.Ш., Горенкова Н.А., Щербакова Л.Н., Заржецкий Ю.В. Половые различия отсроченных постреанимационных изменений головного мозга (экспериментальное исследование). Общая реаниматология. 2007; 3 (5-6): 97-102. DOI: 10.15360/1813-9779-2007-6-97-102

30. Острова И.В., Аврущенко М.Ш., Волков А.В., Заржецкий Ю.В. Половые различия структурных изменений головного мозга в постреанимационном периоде. Общая реаниматология. 2009; 5 (6): 60-65. DOI: 10.15360/1813-9779-2009-6-60

31. Острова И.В., Аврущенко М.Ш., Заржецкий Ю.В., Афанасьев А.В., Волков А.В. Гендерные различия в постреанимационном повреждении мозга и в эффективности иммуномодулятора панавира. Общая реаниматология. 2010; 6 (6): 25-28. DOI: 10.15360/1813-9779-2010-6-25

32. Alkayed N.J., Harukuni I., Kimes A.S., London E.D., Traystman R.J., Hurn P.D. Gender-linked brain injury in experimental stroke. Stroke. 1998; 29 (1): 159–166. DOI: 10.1161/01.STR.29.1.159. PMID: 9445346

33. Lieb K., Andrae J., Reisert I., Pilgrim C. Neurotoxicity of dopamine and protective effects of the NMDA receptor antagonist AP-5 differ between male and female dopaminergic neurons. Exp. Neurol. 1995; 134 (2): 222–229. DOI: 10.1006/exnr.1995.1052. PMID: 7556542

34. Du L., Bayir H., Lai Y., Zhang X., Kochanek P.M., Watkins S.C., Graham S.H., Clark R.S. Innate gender-based proclivity in response to cytotoxicity and programmed cell death pathway. J. Biol. Chem. 2004; 279 (37): 38563–38570. DOI: 10.1074/jbc.M405461200. PMID: 15234982

35. Arnold A.P., Rissman E.F., De Vries G.J. Two perspectives on the origin of sex differences in the brain. Ann. N Y Acad. Sci. 2003; 1007: 176–188. DOI: 10.1196/annals.1286.018. PMID: 14993052

36. McCullough L.D., Zeng Z., Blizzard K.K., Debchoudhury I., Hurn P.D. Ischemic nitric oxide and poly (ADPribose) polymerase-1 in cerebral ischemia: male toxicity, female protection. J. Cereb. Blood Flow Metab. 2005; 25 (4): 502–512. DOI: 10.1038/sj.jcbfm.9600059. PMID: 15689952

37. Kassell N.F., Haley E.C.Jr., Apperson-Hansen C., Alves W.M. Randomized, doubleblind, vehicle-controlled trial of tirilazad mesylate in patients with aneurysmal subarachnoid hemorrhage: a cooperative study in Europe, Australia, and New Zealand. J. Neurosurg. 1996; 84 (2): 221– 228. DOI: 10.3171/jns.1996.84.2.0221. PMID: 8592224

38. Suzuki T., Bramlett H.M., Dietrich W.D. The importance of gender on the beneficial effects of posttraumatic hypothermia. Exp. Neurol. 2003; 184 (2): 1017–1026. DOI: 10.1016/S0014-4886(03)00389-3. PMID: 14769396

39. Chavez-Valdez R., Martin L.J., Razdan S., Gauda E.B., Northington F.J. Sexual dimorphism in BDNF signaling after neonatal hypoxia-ischemia and treatment with necrostatin-1. Neuroscience. 2014; 260: 106-119. DOI: 10.1016/j.neuroscience.2013.12.023. PMID: 24361177

40. Ostrova I.V., Avrushchenko M.Sh., Volkov A.V. Gender differences in post-ischemic brain morphology are associated with expression level of HSP70 protein. Shock Society Fifth Congress of the European Shock Society (ESS) 2013, September 12-14, Vienna, Austria. SHOCK Supplement to the ESS Congress, Austria. 2013; 40 (Suppl 1): 29. DOI: 10.1097/SHK.0b013e3182a5906f

41. Cain S.W., Chang A.M., Vlasac I., Tare A., Anderson C., Czeisler C.A., Saxena R. Circadian rhythms in plasma brain-derived neurotrophic factor differ in men and women. J. Biol. Rhythms. 2017; 32 (1): 75-82. DOI: 10.1177/0748730417693124. PMID: 28326910

42. Brague J.C., Swann J.M. Sexual dimorphic expression of TrkB, TrkBT1, and BDNF in the medial preoptic area of the Syrian hamster. Brain Res. 2017; 1669: 122-125. DOI: 10.1016/j.brainres.2017.06.008. PMID: 28606780

43. Kight K.E., McCarthy M.M. Sex differences and estrogen regulation of BDNF gene expression, but not propeptide content, in the developing hippocampus. J. Neurosci. Res. 2017; 95 (1-2): 345-354. DOI: 10.1002/jnr.23920. PMID: 27870444

44. Atwi S., McMahon D., Scharfman H., MacLusky N.J. Androgen modulation of hippocampal structure and function. Neuroscientist. 2016; 22 (1): 46-60. DOI: 10.1177/1073858414558065. PMID: 25416742

45. Franklin T.B., Perrot-Sinal T.S. Sex and ovarian steroids modulate brain-derived neurotrophic factor (BDNF) protein levels in rat hippocampus under stressful and non-stressful conditions. Psychoneuroendocrinology. 2006; 31 (1): 38-48. DOI: 10.1016/j. psyneuen. 2005.05.008. PMID: 15996825

46. Carbone D.L., Handa R.J. Sex and stress hormone influences on the expression and activity of brain-derived neurotrophic factor. Neuroscience. 2013; 239: 295-303. DOI: 10.1016/j.neuroscience.2012. 10.073. PMID: 23211562

47. Miñano A., Xifró X., Pérez V., Barneda-Zahonero B., Saura C.A., Rodríguez-Alvarez J. Estradiol facilitates neurite maintenance by a Src/Ras/ERK signalling pathway. Mol. Cell Neurosci. 2008; 39 (2): 143–151. DOI: 10.1016/j.mcn.2008.06.001. PMID: 18620059

48. Bender R.A., Zhou L., Wilkars W., Fester L., Lanowski J.S., Paysen D., König A., Rune G.M. Roles of 17ss-estradiol involve regulation of reelin expression and synaptogenesis in the dentate gyrus. Cereb. Cortex. 2010; 20 (12): 2985–2995. DOI: 10.1093/cercor/bhq047. PMID: 20421250

49. Chan C.B., Ye K. Sex differences in brain-derived neurotrophic factor signaling and functions. J. Neurosci. Res. 2017; 95 (1-2): 328-335. DOI: 10.1002/jnr.23863. PMID: 27870419

50. Wei Y.C., Wang S.R., Xu X.H. Sex differences in brain-derived neurotrophic factor signaling: functions and implications. J. Neurosci. Res. 2017; 95 (1-2): 336-344. DOI: 10.1002/jnr.23897. PMID: 27870405


Для цитирования:


Аврущенко М.Ш., Острова И.В., Гречко А.В. Гендерные особенности постреанимационных изменений экспрессии мозгового нейротрофического фактора (BDNF). Общая реаниматология. 2017;13(5):44-57. https://doi.org/10.15360/1813-9779-2017-5-44-57

For citation:


Avrushchenko M.S., Ostrova I.V., Grechko A.V. Gender Peculiarities of Postresuscitation in the Expression of Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF). General Reanimatology. 2017;13(5):44-57. (In Russ.) https://doi.org/10.15360/1813-9779-2017-5-44-57

Просмотров: 49


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1813-9779 (Print)
ISSN 2411-7110 (Online)