Влияние однократного прогревания на поведение, нейрогенез взрослого мозга и экспрессию белка теплового шока HSP-70 у лабораторных мышей

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.

1. Пастухов Ю.Ф., Екимова И.В. Молекулярные, клеточные и протективные функции белка теплового шока 70 кДа // Нейронауки. 2005. Т.2. № 2. С. 3-25.

2. De Maio A. Extracellular HSP70: export and function // Curr. Protein Pept. Sci. 2014. Vol. 15. N 3. P. 225-231.

3. 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.

4. 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.

5. Santoro M.G. Heat shock factors and the control of the stress response // Biochem. Pharmacol. 2000. Vol. 59. N 1. P. 55-63.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. Крушинский Л.В. Биологические основы рассудочной деятельности / М.: Изд. МГУ, 1977. 272 с.

19. Poletaeva I.I., Popova N.V., Romanova L.G. Genetic aspects of animal reasoning // Behav. Genet. 1993. Vol. 23. N 5. P. 467-475.

20. 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.

21. 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.

22. 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.

23. Porsolt R.D. Animal model of depression // Biomedicine. 1979. Vol. 30. N 3. P. 139-140.

24. 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.

25. 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.

26. 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.

27. 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.

28. 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.

29. Vilar M., Mira H. Regulation of neurogenesis by neurotrophins during adulthood: expected and unexpected roles // Front Neurosci. 2016. Vol. 10: 26.

30. 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.

31. 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.

32. Wetsel W.C. Hyperthermic effects on behavior // Int. J. Hyperthermia. 2011. Vol. 7. N 4. P. 353-373.