Снижение двигательной активности и повышение тревожности у стареющих мышей C57BL/6 после хронического интраназального введения амилоидогенных олигомерных структур альфа-синуклеина

Согласно современным представлениям, одним из ключевых механизмов развития болезни Паркинсона (БП) и ряда других хронических нейродегенеративных заболеваний является мисфолдинг (нарушение конформации вторичной и третичной структуры белковой молекулы) белка альфа-синуклеина (АС) с образованием нейротоксических амилоидогенных структур АС, инициирующих гибель определенных популяций нервных и глиальных клеток в различных отделах мозга [1]. Нами разрабатывается новая экспериментальная модель БП, основанная на хроническом интраназальном введении амилоидогенных форм АС стареющим мышам. Было показано, что интраназальное введение олигомеров или композиционной смеси олигомеров и фибрилл АС в течение 14 дней вызывает у 12-месячных самцов мышей C57Bl/6 двигательные нарушения, нейромедиаторные и аутоиммунные проявления, сходные с симптомами БП [2, 3]. Однако не исследованы эффекты олигомеров АС в условиях использованного протокола [3] на состояние эмоциональной сферы животных, что является важным для характеристики адекватности разрабатываемой модели БП.

В настоящей работе проведено изучение влияния олигомеров АС, вводимых интраназально по описанному протоколу, на двигательную и ориентировочно-исследовательскую активность, а также состояние тревожности стареющих животных.

Методика исследования.

Исследование проведено на 17 стареющих (11-12 мес.) самцах мышей C57Bl/6 с соблюдением правил биомедицинской этики. На протяжении 14 дней жи- вотным интраназально один раз в сутки вводили либо олигомеры АС (0,48 мг/кг, n=10), либо физраствор (n=7) по протоколу, описанному в [3]. На следующий (15-й) день после окончания введения веществ животных однократно помещали в «Открытое поле» (ОП) (Columbus Instruments, Огайо, США) на 11 минут (5 минут-адаптация, 6 минут-тест) для оценки двигательной и ориентировочно-исследовательского активности. Спустя 23 дня по окончании введения веществ животных однократно помещали в «Крестообразный приподнятый лабиринт» (КПЛ) (Columbus Instruments, Огайо, США) на 5 мин для оценки уровня тревожности. Обучение и тестирование проводили в одном и том же помещении при освещении установок рассеянным светом. После тестирования каждого животного пол и стены установок протирали тканью, смоченной мыльным раствором. В данной работе представлены результаты, полученные в тестах ОП (последние 6 мин. записи) и КПЛ. Сбор и анализ данных проводили с помощью программы Ethovision XT 8 (Noldus, Голландия). Статистический анализ осуществляли с помощью программы SPSS Statistics 17.0 (SPSS Inc., США). Данные представлены как среднее значение ± стандартная ошибка измерения.

Результаты и обсуждение.

У животных, получивших олигомеры АС, по сравнению с мышами группы контроля, в тесте ОП документировано статистически значимое снижение средней скорости движения (олигомеры АС: 3,49±0,37 см/с vs. физраствор: 4,89±0,39 см/с, тест Манна-Уитни, р=0,025), а также сокращение длительности периодов движения (20±4 с vs. 41±7 с, р=0,011) при большей длительности периодов неподвижности (334±7,2 с vs. 318±6,5 с, р=0,04) и меньшей частоте эпизодов движения (89±16 vs.166±18, р=0,008). Примечательно, что у мышей, получивших олигомеры АС, зарегистрировано меньше периодов относительной неподвижности (скорость движения менее 2 см/с), по сравнению с контролем (88±16 vs. 167±18, р=0,006). Как следствие, мыши, которым вводили олигомеры АС, прошли меньшее расстояние в установке, по сравнению с животными, получившими физраствор (1254±134 см vs. 1760±139 см, р=0,025). У экспериментальных животных, по сравнению с контролем, было отмечено меньше посещений как центральной зоны (4х квадратов в центре) (34±5 vs. 51±5, р=0,019), так и периферии (остальных 12 квадратов) (85±7 vs. 111±9, р=0,045). Длительность пребывания в этих зонах не различалась у мышей из разных групп (р>0,1). Полученные данные свидетельствуют, что хроническое введение олигомеров АС привело к появлению двигательных нарушений и снижению ориентировочно-исследовательской активности у животных.

В тесте КПЛ мыши, получившие олигомеры АС, статистически значимо меньше времени проводили в открытых рукавах лабиринта (15±3 с vs. 33±6 с, р=0,011), реже в них заходили (4±1 vs. 7±1, р=0,027) и реже свешивались с бортиков (11±2 vs. 18±2, р=0,019), по сравнению с контрольными животными. Экспериментальные мыши прошли меньший путь и реже заходили в центр установки и закрытые рукава, по сравнению с контролем (0,05≤р<0,1). Длительность пребыва- ния в закрытых рукавах, а также отношение количества входов в открытые рукава ко всем посещениям рукавов лабиринта не различались у контрольных и экспериментальных мышей (р>0,1). Факты, выявленные при тестировании в КПЛ, демонстрируют повышение тревожности у стареющих животных в условиях хронического введения олигомеров АС.

• 6.    Shiba M., Bower J.H., Maraganore D.M. et al. Anxiety disorders and depressive disorders preceding Parkinson`s disease: A case-control study // Mov. Disorders. – 2000. – Vol. 15, № 4. – Р. 669-677.

• 7.    Marxreiter F. et al. Adult neurogenesis in Parkinson`s disease // Cell Mol. Life Sci. – 2013. – Vol. 70, № 3. – Р. 459-473.

Документированные в данном исследовании экспериментальные свидетельства о выраженном снижении двигательной активности у стареющих мышей через 15 дней от начала введения олигомеров АС в целом сопоставимы с результатами выполненной нами ранее работы, в которой были обнаружены двигательные нарушения у животных спустя 28 дней после начала введения олигомеров АС. Выявленные временн ы е различия указанных эффектов олигомеров АС могут быть обусловлены особенностями способов сбора данных, физиологической активности использованных препаратов, а также различиями в наборах регистрируемых показателей [3]. У животных, получавших олигомеры АС, была снижена исследовательская активность, что согласуется с данными Wang и соавторов, показавших, что у пациентов с БП и диагностированной апатией уровень олигомеров АС в цереброспинальной жидкости выше, чем у больных с БП без признаков апатии [5]. Мыши, которым вводили олигомеры АС, демонстрировали достоверные изменения эмоционального фона, по сравнению с контрольными животными. В этой связи в доступной литературе обнаружено только одна работа, в которой показано, что у мышей линии C57Bl/6 однократное введение олигомеров АС внутрь желудочков мозга нарушает воспроизведение условного страха спустя 24 часа после проведения процедуры обусловливания (и 48 часов после введения) [4]. Обнаруженное в наших опытах повышение тревожности связывают с нарушениями процессов неонейрогенеза в гиппокампе, и относят к ранним симптомам БП, которые предшествуют появлению моторных проявлений [6, 7]. Таким образом, можно заключить, что у стареющих мышей при хроническом интраназальном введении олигомеров АС воспроизводятся некоторые из ведущих клинических проявлений БП-нарушение двигательных функций и эмоционального статуса.

Исследование поддержано Российским фондом фундаментальных исследований (грант № 16-04-00661а).