vestnik-bio-msuВестник Московского университета. Серия 16. БиологияVestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16. Biologiya0137-0952Lomonosov Moscow State University, School of Biologyvestnik-bio-msu-743Research ArticleОРИГИНАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕRESEARCH ARTICLEВлияние однократного прогревания на поведение, нейрогенез взрослого мозга и экспрессию белка теплового шока HSP-70 у лабораторных мышейThe effect of a single heating treatment on laboratory mice behaviour, adult neurogenesis and the expression of heatshock protein HSP70ПерепелкинаО. В.PerepelkinaO. V.

Перепелкина Ольга Викторовна — кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник кафедры высшей нервной деятельности биологического факультета МГУ.

119234, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12, тел.: 8-495-939-44-68

Department of Higher Nervous Activity.

Leninskiye gory 1—12, Moscow, 119234

o_perepel73@mail.ruОгиенкоН. А.OgienkoN. A.

Огиенко Надежда Александровна — аспирант кафедры высшей нервной деятельности биологического факультета МГУ.

119234, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12, тел.: 8-495-939-44-68

Department of Higher Nervous Activity.

Leninskiye gory 1—12, Moscow, 119234

esperanzao@mail.ruЛильпИ. Г.LilpI. G.

Лильп Ирина Германовна — кандидат биологических наук, старший научный сотрудник кафедры высшей нервной деятельности биологического факультета МГУ.

119234, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12, тел.: 8-495-939-44-68

Department of Higher Nervous Activity.

Leninskiye gory 1—12, Moscow, 119234

lilp@mail.ruГарбузД. Г.GarbuzD. G.

Гарбуз Давид Григорьевич — кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Института молекулярной биологии РАН.

119991, Москва, ул. Вавилова, д. 32, тел.: 8-499-135-23-11

Vavilova str. 32, Moscow, 119991

dgarbuz@yandex.ruРевищинА. В.RevishchinA. V.

Ревищин Александр Владимирович — кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории нейрогенетики и генетики развития.

119334, Москва, ул. Вавилова, д. 34/5, тел.: 8-499-135-25-41

Vavilova str., 34/5, Moscow, 119334

revishchin@mail.ruПавловаГ. В.PavlovaG. V.

Павлова Галина Валериевна — доктор биологических наук, зав. лабораторией нейрогенетики и генетики развития.

119334, Москва, ул. Вавилова, д. 34/5, тел.: 8-499-135-25-41

Vavilova str., 34/5, Moscow, 119334

lkorochkin@mail.ruПолетаеваИ. И.PoletaevaI. I.

Полетаева Инга Игоревна — доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник кафедры высшей нервной деятельности биологического факультета МГУ.

119234, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12, тел.: 8-495-939-44-68

Department of Higher Nervous Activity.

Leninskiye gory 1—12, Moscow, 119234

ingapoletaeva@mail.ruМосковский государственный университет имени М.В. ЛомоносоваРоссияSchool of Biology, Lomonossov Moscow State UniversityRussian FederationИнститут молекулярной биологии, Российская академия наукРоссияInstitute of Molecular Biology, Russian Academy of SciencesRussian FederationИнститут биологии гена, Российская академия наукРоссияInstitute of Gene Biology, Russian Academy of SciencesRussian Federation201904072019742107114Copyright © Перепелкина О.В., Огиенко Н.А., Лильп И.Г., Гарбуз Д.Г., Ревищин А.В., Павлова Г.В., Полетаева И.И., 20192019Перепелкина О.В., Огиенко Н.А., Лильп И.Г., Гарбуз Д.Г., Ревищин А.В., Павлова Г.В., Полетаева И.И.Perepelkina O.V., Ogienko N.A., Lilp I.G., Garbuz D.G., Revishchin A.V., Pavlova G.V., Poletaeva I.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik-bio-msu.elpub.ru/jour/article/view/743

Мыши-самцы (гибриды F1 CBA x C57BL/6J) содержались в течение 1,5 ч при температуре 39,5°С. В тестах на когнитивные способности (решение элементарных логических задач — на способность к экстраполяции направления движения и на поиск входа в укрытие) мыши опытных групп (после воздействия повышенной температуры) решали задачу быстрее и эффективнее, а общая активность в тесте «малое открытое поле» (в отсутствие стрессогенной обстановки) и в тесте Порсолта (неизбегаемое плавание) была выше, чем у контрольных мышей. В отдельных экспериментах показано, что нагревание вызывает временное ухудшение нейрогенеза (т.е. уменьшение числа новых клеток по иммуногистохимическому маркеру Ki67) как в пролиферативной зоне гиппокампа (субгранулярный слой зубчатой фасции), так и в субвентрикулярной зоне переднего мозга. Прогревание также вызывало повышение экспрессии белка теплового шока HSP70 через 3 ч после воздействия, но через 24 ч отличий от контроля не было.

Male hybrid mice (F1 CBA x C57BL/6J) were kept for 1.5 h at the temperature 39,5°С. In cognitive tests (extrapolation and puzzle-box elementary logic task solution) mice of experimental groups (after being kept in elevated temperature environment) solved the tasks more quickly and more successfully, while their activity the «small open field» (in which no stress-inducing stimuli were present) and in Porsolt test (unescapable swimming) was higher than in control mice. tests they were also more active. In separate experiments the temporary impairment in the adult neurogenesis (the decrease of new cells numbers detected immunо-histochemically by the marker Ki67) after elevated temperature exposure was demonstrated in both subgranular area of dentate fascia and in subventricular proliferative zone of the forebrain. The heating treatment was accompanied by the increase of HSP70 expression at the time point 3 h after the treatment but which was not different from the controls after 24 h.

гипертермияактивация поведениякогнитивные способностиэлементарная логическая задачанейрогенез взрослого мозгабелки теплового шокамыши-гибриды F1hyperthermiabehavioral activationcognitive abilityelementary logic taskadult neurogenesisheat shock proteinshybrid F1 miceРабота выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 17-29-01001), а также в рамках темы госрегистрации «АААА-А16-116021660055-1»ReferencesПастухов Ю.Ф., Екимова И.В. Молекулярные, клеточные и протективные функции белка теплового шока 70 кДа // Нейронауки. 2005. Т.2. № 2. С. 3-25.Пастухов Ю.Ф., Екимова И.В. Молекулярные, клеточные и протективные функции белка теплового шока 70 кДа // Нейронауки. 2005. Т.2. № 2. С. 3-25.De Maio A. Extracellular HSP70: export and function // Curr. Protein Pept. Sci. 2014. Vol. 15. N 3. P. 225-231.De Maio A. Extracellular HSP70: export and function // Curr. Protein Pept. Sci. 2014. Vol. 15. N 3. P. 225-231.Bozaykut P, Ozer N.K., Karademir B. Regulation of protein turnover by heat shock proteins // Free Radic. Biol. Med. 2014. Vol. 77. P. 195-209.Bozaykut P, Ozer N.K., Karademir B. Regulation of protein turnover by heat shock proteins // Free Radic. Biol. Med. 2014. Vol. 77. P. 195-209.Ren M, Leng Y., Jeong M, Leeds P.R., Chuang D.M. Valproic acid reduces brain damage induced by transient focal cerebral ischemia in rats: potential roles of histone deacetylase inhibition and heat shock protein induction // J. Neurochem. 2004. Vol. 89. N 6. P. 1358-1367.Ren M, Leng Y., Jeong M, Leeds P.R., Chuang D.M. Valproic acid reduces brain damage induced by transient focal cerebral ischemia in rats: potential roles of histone deacetylase inhibition and heat shock protein induction // J. Neurochem. 2004. Vol. 89. N 6. P. 1358-1367.Santoro M.G. Heat shock factors and the control of the stress response // Biochem. Pharmacol. 2000. Vol. 59. N 1. P. 55-63.Santoro M.G. Heat shock factors and the control of the stress response // Biochem. Pharmacol. 2000. Vol. 59. N 1. P. 55-63.Zlatkovic J., Bernardi R.E., Filipovic D. Protective effect of Hsp70i against chronic social isolation stress in the rat hippocampus // J. Neural. Transm. (Vienna). 2014. Vol. 121. N 1. P. 3-14.Zlatkovic J., Bernardi R.E., Filipovic D. Protective effect of Hsp70i against chronic social isolation stress in the rat hippocampus // J. Neural. Transm. (Vienna). 2014. Vol. 121. N 1. P. 3-14.Duhan V., Joshi N, Nagarajan P, Upadhyay P. Protocol for long duration whole body hyperthermia in mice // J. Vis. Exp. 2012. Vol. 25. N 66: e3801.Duhan V., Joshi N, Nagarajan P, Upadhyay P. Protocol for long duration whole body hyperthermia in mice // J. Vis. Exp. 2012. Vol. 25. N 66: e3801.Bobkova N, Guzhova I., Margulis B., Nesterova 1., Medvedinskaya N, Samokhin A., Alexandrova 1., Garbuz D, Nudler E, Evgen’ev M. Dynamics of endogenous HSP70 synthesis in the brain of olfactory bulbectomized mice // Cell Stress Chaperon. 2013. Vol. 18. N 1. P. 109-118.Bobkova N, Guzhova I., Margulis B., Nesterova 1., Medvedinskaya N, Samokhin A., Alexandrova 1., Garbuz D, Nudler E, Evgen’ev M. Dynamics of endogenous HSP70 synthesis in the brain of olfactory bulbectomized mice // Cell Stress Chaperon. 2013. Vol. 18. N 1. P. 109-118.Evgen’ev M.B., Krasnov G.S., Nesterova I.V., Garbuz D.G., Karpov V.L., Morozov A.V., Snezhkina A. V., Samokhin A.N., Sergeev A., Kulikov A.M., Bobkova N. V. Molecular mechanisms underlying neuroprotective effect of intranasal administration of human hsp70 in mouse model of Alzheimer’s disease // J. Alzheimers. Dis. 2017. Vol. 59. N 4. P. 14151426.Evgen’ev M.B., Krasnov G.S., Nesterova I.V., Garbuz D.G., Karpov V.L., Morozov A.V., Snezhkina A. V., Samokhin A.N., Sergeev A., Kulikov A.M., Bobkova N. V. Molecular mechanisms underlying neuroprotective effect of intranasal administration of human hsp70 in mouse model of Alzheimer’s disease // J. Alzheimers. Dis. 2017. Vol. 59. N 4. P. 14151426.Chen S, Brown I.R. Neuronal expression of constitutive heat shock proteins: implications for neurodegenerative diseases // Cell Stress Chaperon. 2007. Vol. 12. N 1. P. 51-58.Chen S, Brown I.R. Neuronal expression of constitutive heat shock proteins: implications for neurodegenerative diseases // Cell Stress Chaperon. 2007. Vol. 12. N 1. P. 51-58.Zhu C, Wu Y., Chen S, Yu M., Zeng Y, You X., Xiao J., Wang S. Protective immune responses in mice induced by intramuscular and intranasal immunization with a Mycoplasma pneumoniae P1C DNA vaccine // Can. J. Microbiol. 2012. Vol. 58. N 5. P. 644-652.Zhu C, Wu Y., Chen S, Yu M., Zeng Y, You X., Xiao J., Wang S. Protective immune responses in mice induced by intramuscular and intranasal immunization with a Mycoplasma pneumoniae P1C DNA vaccine // Can. J. Microbiol. 2012. Vol. 58. N 5. P. 644-652.Wang Y.S., Liu S.J., Huang S.C., Chang C.C, Huang Y.C., Fong W.L., Chi M.S., Chi K.H. Recombinant heat shock protein 70 in combination with radiotherapy as a source of tumor antigens to improve dendritic cell immunotherapy // Front. Oncol. 2012. Vol. 2: 149.Wang Y.S., Liu S.J., Huang S.C., Chang C.C, Huang Y.C., Fong W.L., Chi M.S., Chi K.H. Recombinant heat shock protein 70 in combination with radiotherapy as a source of tumor antigens to improve dendritic cell immunotherapy // Front. Oncol. 2012. Vol. 2: 149.Ohnishi K., Matsumoto H., Takahashi A., Wang X., Ohnishi T. Heat shock transcription factor, HSF, is activated by ultraviolet irradiation // Photochem. Photobiol. 1996. Vol. 64. N 6. P. 949-952.Ohnishi K., Matsumoto H., Takahashi A., Wang X., Ohnishi T. Heat shock transcription factor, HSF, is activated by ultraviolet irradiation // Photochem. Photobiol. 1996. Vol. 64. N 6. P. 949-952.Liu F.F., Miller N., Levin W., Zanke B., Cooper B. , Henry M., Sherar M.D., Pintilie M., Hunt J.W., Hill R.P. The potential role of HSP70 as an indicator of response to radiation and hyperthermia treatments for recurrent breast cancer // Int. J. Hyperthermia. 1996. Vol. 12. N 2. P. 197-208.Liu F.F., Miller N., Levin W., Zanke B., Cooper B. , Henry M., Sherar M.D., Pintilie M., Hunt J.W., Hill R.P. The potential role of HSP70 as an indicator of response to radiation and hyperthermia treatments for recurrent breast cancer // Int. J. Hyperthermia. 1996. Vol. 12. N 2. P. 197-208.Lee H.J., Lee Y.J., Kwon H.C., Bae S., Kim S.H., Min J.J., Cho C.K., Lee Y.S. Radioprotective effect of heat shock protein 25 on submandibular glands of rats // Am. J. Pathol. 2006. Vol. 169. N. 5. P. 1601-1607.Lee H.J., Lee Y.J., Kwon H.C., Bae S., Kim S.H., Min J.J., Cho C.K., Lee Y.S. Radioprotective effect of heat shock protein 25 on submandibular glands of rats // Am. J. Pathol. 2006. Vol. 169. N. 5. P. 1601-1607.Schildkopf P., Frey B, Ott O.J., Rubner Y., Multhoff G., Sauer R., Fietkau R., Gaipl U.S. Radiation combined with hyperthermia induces HSP70-dependent maturation of dendritic cells and release of pro-inflammatory cytokines by dendritic cells and macrophages // Radiother. Oncol. 2011. Vol. 101. N 1. P. 109-115.Schildkopf P., Frey B, Ott O.J., Rubner Y., Multhoff G., Sauer R., Fietkau R., Gaipl U.S. Radiation combined with hyperthermia induces HSP70-dependent maturation of dendritic cells and release of pro-inflammatory cytokines by dendritic cells and macrophages // Radiother. Oncol. 2011. Vol. 101. N 1. P. 109-115.Fedotova I.B., Nikolaev G.M., Kostyna Z.A., Poletaeva I.I. Remote effects of short-term neonatal hyperthermia in Krushinsky-Molodkina rats prone to audiogenic seizures strain // Dokl. Biol. Sci. 2017. Vol. 472. N 1. P. 1-3.Fedotova I.B., Nikolaev G.M., Kostyna Z.A., Poletaeva I.I. Remote effects of short-term neonatal hyperthermia in Krushinsky-Molodkina rats prone to audiogenic seizures strain // Dokl. Biol. Sci. 2017. Vol. 472. N 1. P. 1-3.Крушинский Л.В. Биологические основы рассудочной деятельности / М.: Изд. МГУ, 1977. 272 с.Крушинский Л.В. Биологические основы рассудочной деятельности / М.: Изд. МГУ, 1977. 272 с.Poletaeva I.I., Popova N.V., Romanova L.G. Genetic aspects of animal reasoning // Behav. Genet. 1993. Vol. 23. N 5. P. 467-475.Poletaeva I.I., Popova N.V., Romanova L.G. Genetic aspects of animal reasoning // Behav. Genet. 1993. Vol. 23. N 5. P. 467-475.Perepelkina O.V., Golibrodo V.A., Lilp I.G., Poletaeva I.I. Selection of mice for high scores of elementary logical task solution // Dokl. Biol. Sci. 2015. Vol. 460. N 1. P. 52-56.Perepelkina O.V., Golibrodo V.A., Lilp I.G., Poletaeva I.I. Selection of mice for high scores of elementary logical task solution // Dokl. Biol. Sci. 2015. Vol. 460. N 1. P. 52-56.Galsworthy M.J., Paya-Cano J.L., Liu L., Monleon S., Gregoryan G., Fernandes C., Schalkwyk L.C., Plomin R. Assessing reliability, heritability and general cognitive ability in a battery of cognitive tasks for laboratory mice // Behav. Genet. 2005. Vol. 35. N 5. P. 675-692.Galsworthy M.J., Paya-Cano J.L., Liu L., Monleon S., Gregoryan G., Fernandes C., Schalkwyk L.C., Plomin R. Assessing reliability, heritability and general cognitive ability in a battery of cognitive tasks for laboratory mice // Behav. Genet. 2005. Vol. 35. N 5. P. 675-692.Ben Abdallah N.M.-B., Fuss J., Trusel M., Galsworthy M.J., Bobsin K., Colacicco G., Deacon R.M., Riva M.A., Kellendonk C., Sprengel R., Lipp H.P., Gass P. The puzzle box as a simple and efficient behavioral test for exploring impairments of general cognition and executive functions in mouse models of schizophrenia // Exp. Neurol. 2011. Vol. 227. N 1. P. 42-52.Ben Abdallah N.M.-B., Fuss J., Trusel M., Galsworthy M.J., Bobsin K., Colacicco G., Deacon R.M., Riva M.A., Kellendonk C., Sprengel R., Lipp H.P., Gass P. The puzzle box as a simple and efficient behavioral test for exploring impairments of general cognition and executive functions in mouse models of schizophrenia // Exp. Neurol. 2011. Vol. 227. N 1. P. 42-52.Porsolt R.D. Animal model of depression // Biomedicine. 1979. Vol. 30. N 3. P. 139-140.Porsolt R.D. Animal model of depression // Biomedicine. 1979. Vol. 30. N 3. P. 139-140.Zucca P., Milos N., Vallortigara G. Piagetian object permanence and its development in Eurasian jays (Garrulus glandarius) // Anim. Cogn. 2007. Vol. 10. N 2. P. 243-258.Zucca P., Milos N., Vallortigara G. Piagetian object permanence and its development in Eurasian jays (Garrulus glandarius) // Anim. Cogn. 2007. Vol. 10. N 2. P. 243-258.Timoshenko T.V., Perepelkina O.V., Markina N.V., Revischin A.V., Pavlova G.V., Poletaeva I.I., Sukhih G.T. Audiogenic epilepsy in mice with different genotypes after neonatal treatments enhancing neurogenesis in dentate gyrus // Bull. Exp. Biol. Med. 2009. Vol. 147. N 4. P. 458-461.Timoshenko T.V., Perepelkina O.V., Markina N.V., Revischin A.V., Pavlova G.V., Poletaeva I.I., Sukhih G.T. Audiogenic epilepsy in mice with different genotypes after neonatal treatments enhancing neurogenesis in dentate gyrus // Bull. Exp. Biol. Med. 2009. Vol. 147. N 4. P. 458-461.Cleveland D.W., Fischer S.G., Kirschner M.W., Laemmli U.K. Peptide mapping by limited proteolysis in sodium dodecyl sulfate and analysis by gel electrophoresis // J. Biol. Chem. 1977. Vol. 252. N 3. P. 1102-1106.Cleveland D.W., Fischer S.G., Kirschner M.W., Laemmli U.K. Peptide mapping by limited proteolysis in sodium dodecyl sulfate and analysis by gel electrophoresis // J. Biol. Chem. 1977. Vol. 252. N 3. P. 1102-1106.Schneider C.A., Rasband W.S., Eliceiri K.W. NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis // Nat. Methods. 2012. Vol. 9. N 7. P. 671-675.Schneider C.A., Rasband W.S., Eliceiri K.W. NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis // Nat. Methods. 2012. Vol. 9. N 7. P. 671-675.Lipp H.-P. Evolutionary shaping of adult hippocampal neurogenesis in mammals-cognitive gain or developmental priming of personality traits? // Front. Neurosci. 2017. Vol. 11: 420.Lipp H.-P. Evolutionary shaping of adult hippocampal neurogenesis in mammals-cognitive gain or developmental priming of personality traits? // Front. Neurosci. 2017. Vol. 11: 420.Vilar M., Mira H. Regulation of neurogenesis by neurotrophins during adulthood: expected and unexpected roles // Front Neurosci. 2016. Vol. 10: 26.Vilar M., Mira H. Regulation of neurogenesis by neurotrophins during adulthood: expected and unexpected roles // Front Neurosci. 2016. Vol. 10: 26.Rossi C, Angelucci A., Costantin L, Braschi C, Mazzantini M., Babbini F, Fabbri M.E., Tessarollo L, Maffei L, Berardi N, Caleo M. Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) is required for the enhancement of hippocampal neurogenesis following environmental enrichment // Eur. J. Neurosci. 2006. Vol. 24. N 7. P. 1850-1856.Rossi C, Angelucci A., Costantin L, Braschi C, Mazzantini M., Babbini F, Fabbri M.E., Tessarollo L, Maffei L, Berardi N, Caleo M. Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) is required for the enhancement of hippocampal neurogenesis following environmental enrichment // Eur. J. Neurosci. 2006. Vol. 24. N 7. P. 1850-1856.Hashimoto K., Tomitaka S, Bi Y, Narita N, Minabe Y., Iyo M. Rolipram, a selective phosphodiesterase type-IV inhibitor, prevents induction of heat shock protein HSP-70 and hsp-70 mRNA in rat retrosplenial cortex by the NMDA receptor antagonist dizocilpine // Eur. J. Neurosci. 1997. Vol. 9. N 9. P. 1891-1901.Hashimoto K., Tomitaka S, Bi Y, Narita N, Minabe Y., Iyo M. Rolipram, a selective phosphodiesterase type-IV inhibitor, prevents induction of heat shock protein HSP-70 and hsp-70 mRNA in rat retrosplenial cortex by the NMDA receptor antagonist dizocilpine // Eur. J. Neurosci. 1997. Vol. 9. N 9. P. 1891-1901.Wetsel W.C. Hyperthermic effects on behavior // Int. J. Hyperthermia. 2011. Vol. 7. N 4. P. 353-373.Wetsel W.C. Hyperthermic effects on behavior // Int. J. Hyperthermia. 2011. Vol. 7. N 4. P. 353-373.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.