Неонатальная гипоксия вызывает поведенческий дефицит, ассоциированный с нарушениями глюкокортикоидной и серотонинергической системы взрослых крыс

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Было проведено исследование концентрации адренокортикотропного гормона (АКТГ), кортикостерона и серотонина в плазме крови ювенильных и взрослых крыс, а также поведения в тестах “открытое поле” и “приподнятый крестообразный лабиринт” и уровня серотонина в Ядрах Шва взрослых крыс, подвергавшихся трем сеансам гипобарической гипоксии (360 мм.рт.ст. 2 ч) на 8–10-е сутки после рождения. Эта неинвазивная модель неонатальной гипоксии (НГ) на крысах моделирует перинатальную гипоксическую травму средней тяжести у плодов и недоношенных детей. В тестах “открытое поле” и “приподнятый крестообразный лабиринт” 3-месячные НГ крысы показали снижение исследовательской активности и повышение тревожности, что сопровождалось снижением уровня серотонина в Ядрах Шва этих животных. В плазме крови взрослых крыс, подвергавшихся НГ, не было выявлено изменений уровня кортикостерона и серотонина, однако содержание АКТГ было достоверно ниже по отношению к контролю. Таким образом, показано, что гипоксический стресс в раннем постнатальном онтогенезе крыс приводит к перестройкам серотониновой системы мозга, модификации гипоталамо-гипофизарно адренокортикальной системы (ГГАС) и, как следствие, к длительным изменениям поведения.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. И. Тюлькова

Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: etyulkova@yandex.ru
Россия, Санкт-Петербург

В. А. Стратилов

Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Email: etyulkova@yandex.ru
Россия, Санкт-Петербург

О. В. Ветровой

Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Email: etyulkova@yandex.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Beversdorf DQ, Stevens HE, Jones KL (2018) Prenatal Stress, Maternal Immune Dysregulation, and Their Association with Autism Spectrum Disorders. Curr Psychiatry Rep. 20(9):76. https://doi.org/10.1007/s11920-018-0945-4
  2. Rocha-Ferreira E, Hristova M(2016) Plasticity in the Neonatal Brain following Hypoxic-Ischaemic Injury. Neural Plast 72016:2016:4901014. https://doi.org/10.1155/2016/4901014
  3. Bennet L, Tan S, Van den Heuij L, Derrick M, Groenendaal F, van Bel F, Juul S, Back SA, Northington F, Robertson NJ, Mallard C, Gunn AJ (2012) Cell therapy for neonatal hypoxia-ischemia and cerebral palsy. Ann Neurol 71: 589–600. https://doi.org/10.1002/ana.22670
  4. Rice JE3rd, Vannucci RC, Brierley JB (1981) The influence of immaturity on hypoxic-ischemic brain damage in the rat. Ann Neurol 9: 131–141. https://doi.org/10.1002/ana.410090206
  5. Yager JY, Ashwal S (2009) Animal models of perinatal hypoxic-ischemic brain damage. Pediatr Neurol 40: 156–167. https://doi.org/10.1016/j.pediatrneurol.2008.10.025
  6. Arteni NS, Salgueiro J, Torres I, Achaval M, Nett CA (2003) Neonatal cerebral hypoxia-ischemia causes lateralized memory impairments in the adult rat. Brain Res 973: 171–178. https://doi.org/10.1016/s0006-8993(03)02436-3
  7. Millar LJ, Shi L, Hoerder-SuabedissenA, Molnár Z (2017) Neonatal Hypoxia Ischaemia: Mechanisms, Models, and Therapeutic Challenges. Front Cell Neurosci 11:78. https://doi.org/10.3389/fncel.2017.00078
  8. Bakhtazad S, Ghotbeddin Z, Tabandeh MR, Rahimi K (2024) Alpha-pinene ameliorate behavioral deficit induced by early postnatal hypoxia in the rat: study the inflammatory mechanism. Sci Rep 14(1):6416. https://doi.org/10.1038/s41598-024-56756-1.
  9. Hermansen CL, Lorah KN (2007) Respiratory distress in the newborn. Am Fam Physician 76: 987–994.
  10. Trnski S, Nikolić B, Ilic K, Drlje M, Bobic-Rasonja M, Darmopil S, Petanjek Z, Hranilovic D, Jovanov-Milosevic N (2022). The signature of moderate perinatal hypoxia on cortical organization and behavior: altered PNN-Parvalbumin interneuron connectivity of the cingulate circuitries. Front Cell Dev Biol 10:810980. https://doi.org/10.3389/fcell.2022.810980
  11. Nikolic B, Trnski-Levak S., Kosic K, Drlje M, Banovac I, Hranilovic D, Jovanov-Milosevic N (2024) Lasting mesothalamic dopamine imbalance and altered exploratory behavior in rats after a mild neonatal hypoxic event. Front Integr Neurosci 17:1304338. https://doi.org/10.389/fnint.2023.1304338
  12. Ветровой ОВ, Стратилов ВА, Ломерт ЕВ, Тюлькова ЕИ (2022) Оценка возможности коррекции нарушений глюкокортикоидной системы гиппокампа крыс, вызванных пренатальной гипоксией. Нейрохимия 39(3): 205–209 [Vetrovoy OV, Stratilov VA, Lomert EV, Tyulkova EI (2022) Possible correction of impairments to the glucocorticoid system of the rat hippocampus induced by prenatal hypoxia. Neurochem J 16(3): 228–232. (In Russ)]. https://doi.org/10.1134/S1819712422030126
  13. Стратилов ВА, Ветровой ОВ, Ватаева ЛА, Тюлькова ЕИ (2021) Ассоциированные с возрастом изменения исследовательской активности в тесте “открытое поле” у крыс, переживших пренатальную гипоксию. Журн высш нервн деят 71(3): 428–436. [Stratilov VA, Vetrovoy OV, Vataeva LA, EI Tyulkova (2022) Age-Associated Changes in Exploratory Activity in the Open Field Test in Rats Surviving Prenatal Hypoxia. Neurosci Behav Physiol 52(2): 271–276. (In Russ)]. https://doi.org/10.31857/S0044467721030102
  14. Stratilov V, Potapova S, Safarova D, Tyulkova E, Vetrovoy O (2024) Prenatal Hypoxia Triggers a Glucocorticoid-Associated Depressive-like Phenotype in Adult Rats, Accompanied by Reduced Anxiety in Response to Stress Int J Mol Sci 25: 5902. https://doi.org/10.3390/ijms25115902
  15. Raff H, Jacobson L (2007) Glucocorticoid feedback control of corticotropin in the hypoxic neonatal rat. J Endocrinol 192(2):453–458. https://doi.org/10.1677/JOE-06-0103
  16. Hanukoglu A, Fried D, Nakash I, Hanukoglu I (1995) Selective increases in adrenal steroidogenic capacity during acute respiratory disease in infants. Europ J Endocrinol 133: 552–556. https://doi.org/10.1530/eje.0.1330552
  17. Bruder ED, TaylorJK, Kamer KJ, Raff H (2008) Development of the ACTH and corticosterone response to acute hypoxia in the neonatal rat. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 295: R1195 – R1203. https://doi.org/10.1152/ajpregu.90400.2008
  18. Chintamaneni K, Bruder ED, Raff H (2013) Effects of age on ACTH, corticosterone, glucose, insulin, and mRNA levels during intermittent hypoxia in the neonatal rat. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 304: R782–R789. https://doi.org/10.1152/ajpregu.00073.2013
  19. Bodnar M, Sarrieau A, Deschepper CF, Walker CD (1997) Adrenal vasoactive intestinal peptide participates in neonatal corticosteroid production in the rat. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 273: R1163–R1172. https://doi.org/10.1152/ajpregu.1997.273.3.R1163
  20. Ehrhart-Bornstein M, Bornstein SR, Gonzalez-Hernandez J, Holst JJ, Waterman MR, Scherbaum WA (1995) Sympathoadrenal regulation of adrenocortical steroidogenesis. Endocr Res 21: 13–24. https://doi.org/10.3109/07435809509030417
  21. Schinner S, Bornstein SR (2005) Cortical-chromaffin cell interactions in the adrenal gland. Endocr Pathol 16: 91–98. https://doi.org/10.1385/ep:16:2:091
  22. Seidler FJ, Slotkin TA (1985) Adrenomedullary function in the neonatal rat: responses to acute hypoxia. J Physiol 358: 1–16. https://doi.org/10.1113/jphysiol.1985.sp015536
  23. Engeland WC (1998) Functional innervation of the adrenal cortex by the splanchnic nerve. Horm Metab Res 30: 311–314. https://doi.org/10.1055/s-2007-978890
  24. Nurse CA, Buttigieg J, Thompson R, Zhang M, Cutz E (2006) Oxygen sensing in neuroepithelial and adrenal chromaffin cells. Novartis Found Symp 272: 106–114.
  25. Tin W (2004) Optimal oxygen saturation for preterm babies. Do we really know? Biol Neonate 85: 319–325. https://doi.org/10.1159/000078173
  26. Vetrovoy O., Stratilov V., Lomert E., Tyulkova E (2023) Prenatal Hypoxia-Induced Adverse Reaction to Mild Stress is Associated with Depressive-LikeChanges in the Glucocorticoid System of Rats. Neurochem Res 48: 1455–1467. https://doi.org/10.1007/s11064-022-03837-0
  27. Kandel E (2001) Depression, mania and anxiety disorders. In Principles of Neural Science, 4th edn. Eds E. Kandel, J. Schwartz & T. Jessell, pp. 1209–1225. McGraw-Hill, New York.
  28. Mitroshina EV, MarasanovaEA, Vedunova MV (2023) Functional Dimerization of Serotonin Receptors: Role in Health and Depressive Disorders. Int J Mol Sci 24(22): 16416. https://doi.org/10.3390/ijms2422

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Дизайн исследования. NH, неонатальная гипоксия; p0, день рождения; р8, р9, р10, р90, постнатальные дни; d1, d4, d10, дни эксперимента; OFT, тест “открытое поле”, EPM, “приподнятый крестообразный лабиринт”

Скачать (23KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Влияние неонатальной гипоксии (NH) на концентрацию АКТГ (ACTH) (a, d), кортикостерона (CS) (b, e) и серотонина (5HT) (c, f) в сыворотке крови 2-недельных (a–c) и 3-месячных (d–f) крыс

Скачать (41KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Влияние неонатальной гипоксии (NH) на концентрацию серотонина (5HT) в Ядрах Шва (RN) 3-месячных крыс

Скачать (7KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Влияние неонатальной гипоксии (NH) на количество поперечных сечений в периферической зоне (периферическая активность) (a), центральной зоне (центральная активность) (b), количество стоек (вертикальная активность) (c), количество актов исследования отверстий (норы) (d) и время груминга (e) у взрослых крыс в тесте “открытое поле”

Скачать (37KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Влияние неонатальной гипоксии (NH) на время, проведенное в и открытых рукавах (a), закрытых рукавах (b), центральной платформе (с), количество переходов между закрытыми рукавами (d), свешиваний с открытых рукавов (e) и время груминга (f) взрослых крыс в тесте “приподнятый крестообразный лабиринт”

Скачать (40KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024