DOI: https://doi.org/10.14739/2310-1237.2019.2.177121

Сиртуїни та пошкодження ДНК нейронів при експериментальній хронічній церебральній гіпоперфузії

O. Yu. Harmatina, Т. Yu. Voznesenska, N. H. Hrushka, О. А. Kondratska, А. H. Portnychenko

Анотація


 

Хронічна гіпоперфузія головного мозку – фактор ризику розвитку таких захворювань нервової системи, як хронічна ішемія головного мозку, дегенеративні патології тощо. Це зумовлює актуальність вивчення її патофізіологічних механізмів.

Мета роботи – дослідити зв’язок експресії та активності SIRT1/SIRT3 із пошкодженням ДНК нейронів за умов хронічної церебральної гіпоперфузії в мишей.

Матеріали та методи. Дослідження виконали на мишах лінії C57Bl (6 тижнів, вага – 18–20 г), яким перев’язували ліву загальну сонну артерію для моделювання хронічної гіпоперфузії головного мозку (ХГГМ). На тлі ХГГМ застосовували нікотинамід (NAM, блокатор SIRT1, 200 мг/кг, 10 діб, i.p.) і ресвератрол (RV, активатор SIRT1, 10 мг/кг, 10 діб, i.p.). Усі маніпуляції виконували на анестезованих кетаміном (60 мг/кг, i.p.) тваринах. Через 8 тижнів у мозку тварин вивчали особливості ушкодження ДНК нейронів методом ДНК-комет і рівні експресії генів Sirt1/Sirt3 методом RT-PCR у реальному часі.

Результати. Показано, що моделювання ХГГМ викликало з унілатерального боку зростання індексу ушкодження ДНК нейронів шляхом збільшення комет класів 3–4 у 6,9 раза та різке зниження рівнів експресії генів SIRT1 та SIRT3 у 9,3 та 20,2 раза щодо контрольної групи відповідно (р < 0,05). Застосування NAM і РВ зменшувало індекс ушкодження ДНК на 89,6 % та 92,4 % відповідно щодо контролю (р < 0,05) та збільшувало рівні експресії SIRT1 в 1,7 та 3,5 раза, SIRT3 у 2,9 та 5,2 раза відповідно, порівнюючи з групою ХГГМ (р < 0,05).

Висновки. Модифікація активності SIRT1 має сприятливий ефект на ураження мозку, що викликане ХГГМ, зменшуючи ушкодження ДНК нейронів, яке супроводжується стимуляцією SIRT-опосередкованої регуляції.

 


Ключові слова


церебральна гіпоперфузія; оклюзія загальної сонної артерії; сиртуїни

Повний текст:

PDF

Посилання


Daulatzai, M. A. (2017). Cerebral hypoperfusion and glucose hypometabolism: Key pathophysiological modulators promote neurodegeneration, cognitive impairment, and Alzheimer's disease. J. Neurosci. Res., 95(4), 943–972. doi: 10.1002/jnr.23777

Li, P., Stetler, R. A., Leak, R. K., Shi, Y., Li, Y., Yu, W., et al. (2017). Oxidative stress and DNA damage after cerebral ischemia: Potential therapeutic targets to repair the genome and improve stroke recovery. Neuropharmacology, 134 (Pt B), 208–217. doi: 10.1016/j.neuropharm.2017.11.011

Michishita, E., Park, J. Y., Burneskis, J. M., Barrett, J. C., & Horikawa, I. (2005). Evolutionarily conserved and nonconserved cellular localizations and functions of human SIRT proteins. Mol. Biol. Cell., 16(10), 4623–35. doi: 10.1091/mbc.E05-01-0033

Afanasieva, K., Zazhytska, M., & Sivolob, A. (2010). Kinetics of comet formation in single-cell gel electrophoresis: Loops and fragments. Electrophoresis., 31(3), 512–519. doi: 10.1002/elps.200900421

Collins, A. R. (2004) The comet assay for DNA damage and repair: principles, applications, and limitations. Mol Biotechnol., 26(3), 249–261. doi: 10.1385/MB:26:3:249

Sorochinska J., & Mikhailenko V. (2008) Application of the comet assay for the DNA damage assessment caused by different inveronmental agents. Oncology, 10(3), 303–308.

Lim, J. H., Lee, Y. M., Chun, Y. S., Chen, J., Kim, J. E., & Park, J. W. (2010). Sirtuin 1 modulates cellular responses to hypoxia by deacetylating hypoxia-inducible factor 1alpha. Mol. Cell., 38(6), 864–878. doi: 10.1016/j.molcel.2010.05.023

Wang, X-Q., Shao, Y., Ma, C-Y., Chen, W., Sun, L., Liu, W., et al. (2014). Decreased SIRT3 in aged human mesenchymal stromal/stem cells increases cellular susceptibility to oxidative stress. J. Cell. Mol. Med., 18(11), 2298–2310. doi: 10.1111/jcmm.12395

Naia, L., Rosenstock, T. R., Oliveira, A. M., Oliveira-Sousa, S. I., Caldeira, G. L., Carmo, C., et al. (2017). Comparative Mitochondrial-Based Protective Effects of Resveratrol and Nicotinamide in Huntington's Disease Models. Mol. Neurobiol., 54(7), 5385–5399. doi: 10.1007/s12035-016-0048-3

Kong, X., Wang, R., Xue, Y., Liu, X., Zhang, H., Chen, Y., et al. (2010). Sirtuin 3, a new target of PGC-1alpha, plays an important role in the suppression of ROS and mitochondrial biogenesis. PLoS ONE, 5(7), e11707. doi: 10.1371/journal.pone.0011707

Das, S., Mitrovsky, G., Vasanthi, H. R., & Das, D. K. (2014). Antiaging properties of a grape-derived antioxidant are regulated by mitochondrial balance of fusion and fission leading to mitophagy triggered by a signaling network of Sirt1-Sirt3-Foxo3-PINK1-PARKIN. Oxid. Med. Cell. Longev., 2014, 345105. doi: 10.1155/2014/345105

Koo, J. H., & Cho, J. Y. (2017). Treadmill Exercise Attenuates α-Synuclein Levels by Promoting Mitochondrial Function and Autophagy Possibly via SIRT1 in the Chronic MPTP/P-Induced Mouse Model of Parkinson's Disease. Neurotox. Res., 32(3), 473–486. doi: 10.1007/s12640-017-9770-5

Jęśko, H., & Strosznajder, R. P. (2016). Sirtuins and their interactions with transcription factors and poly(ADP-ribose) polymerases. Folia Neuropathol., 54(3), 212–233.

de Queiroz, K. B., Dos Santos Fontes Pereira, T., Araújo, M. S. S., Gomez, R. S., & Coimbra, R. S. (2018). Resveratrol Acts Anti-Inflammatory and Neuroprotective in an Infant Rat Model of Pneumococcal Meningitis by Modulating the Hippocampal miRNome. Mol Neurobiol., 55(12), 8869–8884. doi: 10.1007/s12035-018-1037-5

Jia, J. Y., Tan, Z. G., Liu, M., & Jiang, Y. G. (2017). Apurinic/apyrimidinic endonuclease 1 (APE1) contributes to resveratrol induced neuroprotection against oxygen glucose deprivation and re oxygenation injury in HT22 cells: Involvement in reducing oxidative DNA damage. Mol. Med. Rep., 16(6), 9786–9794. doi: 10.3892/mmr.2017.7799

Shen, J., Xu, L., Qu, C., Sun, H., & Zhang, J. (2018). Resveratrol prevents cognitive deficits induced by chronic unpredictable mild stress: Sirt1/miR-134 signalling pathway regulates CREB/BDNF expression in hippocampus in vivo and in vitro. Behav. Brain Res., 349, 1–7. doi: 10.1016 / j.bbr.2018.04.050

Yang, J. L., Lin, Y. T., Chuang, P. C., Bohr, V. A., & Mattson, M. P. (2014). BDNF and exercise enhance neuronal DNA repair by stimulating CREB-mediated production of apurinic/apyrimidinic endonuclease 1. Neuromolecular. Med. Mar., 16(1), 161–174. doi: 10.1007/s12017-013-8270-x

Chong, Z. Z., Lin, S. H., & Maiese, K. (2002). Nicotinamide modulates mitochondrial membrane potential and cysteine protease activity during cerebral vascular endothelial cell injury. J, Vasc. Res., 39(2), 131–147. doi: 10.1159/000057762




ПАТОЛОГІЯ   Лицензия Creative Commons
Запорізький державний медичний університет