Роль киназы RIPK1 в адаптации нейронально-глиальных сетей в условиях гипоксии
- Авторы: Логинова М.М.1,2, Ярков Р.С.1, Ведунова М.В.1, Митрошина Е.В.1
-
Учреждения:
- Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского
- Приволжский исследовательский медицинский университет
- Выпуск: Том 18, № 4 (2023)
- Страницы: 508-511
- Раздел: Материалы конференции
- URL: https://journal-vniispk.ru/2313-1829/article/view/256257
- DOI: https://doi.org/10.17816/gc623467
- ID: 256257
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Аннотация
Гипоксия головного мозга характеризуется снижением снабжения кислородом тканей и имеет решающее значение для патогенеза множества нейродегенеративных заболеваний. При гипоксии запускаются внутриклеточные сигнальные каскады, приводящие к запуску различных форм гибели нервных клеток. Известно, что киназа PIPK1 в условиях гипоксии регулирует запуск некроптоза, а её блокада потенциально может оказывать нейропротекторный эффект в ответ на гипоксическое повреждение [1–3]. Однако исследований, изучающих влияние блокады киназы RIPK1 на функционирование нейрон-глиальных сетей, в настоящее время нет, следовательно, данная киназа является перспективной мишенью для дальнейшего изучения.
Цель работы. Изучение роли киназы RIPK1 в адаптации нейрон-глиальных сетей в условиях гипоксии.
Объектом исследования стали первичные культуры нервных клеток гиппокампа головного мозга эмбрионов мыши линии C57Bl/6. Моделирование гипоксии in vitro осуществлялось на 14 день культивирования первичных культур нервных клеток. Аппликация ингибитора киназы RIPK1 происходила за 20 минут до, во время и после моделирования гипоксии. Через 7 суток после моделирования стресс-фактора оценивались кальциевая и биоэлектрическая активность нейрон-глиальных сетей. Анализ кальциевой активности проводили с применением красителя Oregon Green 488 BAPTA-1, AM (Thermo Fisher Scientific, США) на конфокальном лазерном сканирующей микроскопе Zeiss LSM 800 (Carl Zeiss, Германия). Оценивались такие параметры, как общий процент осциллирующих клеток в культуре, частота и длительность кальциевых событий. Анализ биоэлектрической активности осуществлялся с применением мультиэлектродных матриц MEA 60 (Multichannel systems, Германия), на которых культивировались первичные культуры нервных клеток. Зарегистрированный сигнал с матриц подвергался обработке с применением алгоритмов MEAMAN в программе MATLAB (свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2012611190). Оценивалось среднее количество малых сетевых пачек и среднее количество спайков в сетевой пачке.
В физиологических условиях к 21 суткам развития нейрон-глиальных сетей в клеточной культуре наблюдается спонтанная кальциевая активность: процент клеток, проявляющих кальциевые события составляет 60,64±3,68%, частота кальциевых осцилляций — 1,52±0,22 осц/мин, а длительность 9,63±0,75 с. При моделировании гипоксии наблюдается снижение числа клеток, проявляющих кальциевые события, до 34,77±4,08% и частоты кальциевых осцилляций до 0,64±0,08 осц/мин. Ингибирование киназы RIPK1 позволяет сохранить процент клеток, проявляющих кальциевые события, на уровне интактных культур и составляет 60,38±3,4%.
Также к 21 суткам культивирования первичных культур нервных клеток в физиологических условиях формируется спонтанная биоэлектрическая активность, о чём свидетельствуют такие параметры, как среднее количество малых сетевых пачек и среднее количество спайков. Моделирование гипоксии отрицательно влияет на развитие спонтанной биоэлектрической активности (среднее количество малых сетевых пачек в «интактной» культуре составляет 36,12±4,27 пачек/10 мин, а в культуре клеток с гипоксией — 15,87±3,03 пачек/10 мин; среднее количество спайков в «интактной» культуре — 90,22±12,32, а в культуре клеток с гипоксией — 11,58±4,7). Однако блокада киназы RIPK1 в условиях гипоксии способствовала сохранению среднего количества малых сетевых пачек (23,49±2,14 пачек/10 мин).
Следовательно, ингибирование киназы RIPK1 в условиях гипоксии приводит к сохранению доли клеток, проявляющих спонтанные кальциевые события, и к частичному сохранению спонтанной биоэлектрической активности.
Ключевые слова
Полный текст
Гипоксия головного мозга характеризуется снижением снабжения кислородом тканей и имеет решающее значение для патогенеза множества нейродегенеративных заболеваний. При гипоксии запускаются внутриклеточные сигнальные каскады, приводящие к запуску различных форм гибели нервных клеток. Известно, что киназа PIPK1 в условиях гипоксии регулирует запуск некроптоза, а её блокада потенциально может оказывать нейропротекторный эффект в ответ на гипоксическое повреждение [1–3]. Однако исследований, изучающих влияние блокады киназы RIPK1 на функционирование нейрон-глиальных сетей, в настоящее время нет, следовательно, данная киназа является перспективной мишенью для дальнейшего изучения.
Цель работы. Изучение роли киназы RIPK1 в адаптации нейрон-глиальных сетей в условиях гипоксии.
Объектом исследования стали первичные культуры нервных клеток гиппокампа головного мозга эмбрионов мыши линии C57Bl/6. Моделирование гипоксии in vitro осуществлялось на 14 день культивирования первичных культур нервных клеток. Аппликация ингибитора киназы RIPK1 происходила за 20 минут до, во время и после моделирования гипоксии. Через 7 суток после моделирования стресс-фактора оценивались кальциевая и биоэлектрическая активность нейрон-глиальных сетей. Анализ кальциевой активности проводили с применением красителя Oregon Green 488 BAPTA-1, AM (Thermo Fisher Scientific, США) на конфокальном лазерном сканирующей микроскопе Zeiss LSM 800 (Carl Zeiss, Германия). Оценивались такие параметры, как общий процент осциллирующих клеток в культуре, частота и длительность кальциевых событий. Анализ биоэлектрической активности осуществлялся с применением мультиэлектродных матриц MEA 60 (Multichannel systems, Германия), на которых культивировались первичные культуры нервных клеток. Зарегистрированный сигнал с матриц подвергался обработке с применением алгоритмов MEAMAN в программе MATLAB (свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2012611190). Оценивалось среднее количество малых сетевых пачек и среднее количество спайков в сетевой пачке.
В физиологических условиях к 21 суткам развития нейрон-глиальных сетей в клеточной культуре наблюдается спонтанная кальциевая активность: процент клеток, проявляющих кальциевые события составляет 60,64±3,68%, частота кальциевых осцилляций — 1,52±0,22 осц/мин, а длительность 9,63±0,75 с. При моделировании гипоксии наблюдается снижение числа клеток, проявляющих кальциевые события, до 34,77±4,08% и частоты кальциевых осцилляций до 0,64±0,08 осц/мин. Ингибирование киназы RIPK1 позволяет сохранить процент клеток, проявляющих кальциевые события, на уровне интактных культур и составляет 60,38±3,4%.
Также к 21 суткам культивирования первичных культур нервных клеток в физиологических условиях формируется спонтанная биоэлектрическая активность, о чём свидетельствуют такие параметры, как среднее количество малых сетевых пачек и среднее количество спайков. Моделирование гипоксии отрицательно влияет на развитие спонтанной биоэлектрической активности (среднее количество малых сетевых пачек в «интактной» культуре составляет 36,12±4,27 пачек/10 мин, а в культуре клеток с гипоксией — 15,87±3,03 пачек/10 мин; среднее количество спайков в «интактной» культуре — 90,22±12,32, а в культуре клеток с гипоксией — 11,58±4,7). Однако блокада киназы RIPK1 в условиях гипоксии способствовала сохранению среднего количества малых сетевых пачек (23,49±2,14 пачек/10 мин).
Следовательно, ингибирование киназы RIPK1 в условиях гипоксии приводит к сохранению доли клеток, проявляющих спонтанные кальциевые события, и к частичному сохранению спонтанной биоэлектрической активности.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Источник финансирования. Работа выполнена при поддержке Программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030» Министерства науки и высшего образования Российской Федерации.
Об авторах
М. М. Логинова
Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского; Приволжский исследовательский медицинский университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: pandaagron@ya.ru
Россия, Нижний Новгород; Нижний Новгород
Р. С. Ярков
Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского
Email: pandaagron@ya.ru
Россия, Нижний Новгород
М. В. Ведунова
Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского
Email: pandaagron@ya.ru
Россия, Нижний Новгород
Е. В. Митрошина
Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского
Email: pandaagron@ya.ru
Россия, Нижний Новгород
Список литературы
- Newton K., Dugger D.L., Maltzman A., et al. RIPK3 deficiency or catalytically inactive RIPK1 provides greater benefit than MLKL deficiency in mouse models of inflammation and tissue injury // Cell Death & Differentiation. 2016. Vol. 23, N 9. P. 1565–1576. doi: 10.1038/cdd.2016.46
- Cruz S.A., Qin Z., Stewart A.F.R., Chen H.H. Dabrafenib, an inhibitor of RIP3 kinase-dependent necroptosis, reduces ischemic brain injury // Neural Regeneration Research. 2018. Vol. 13, N 2. P. 252–256. doi: 10.4103/1673-5374.226394
- Zhang Y.-Y., Liu W.-N., Li Y.-Q., et al. Ligustroflavone reduces necroptosis in rat brain after ischemic stroke through targeting RIPK1/RIPK3/MLKL pathway // Naunyn-Schmiedeberg’s Archives of Pharmacology. 2019. Vol. 392, N 9. P. 1085–1095. doi: 10.1007/s00210-019-01656-9
Дополнительные файлы
