Нейротропное и антигипоксическое действие нейротрофического фактора головного мозга (BDNF) in vivo и in vitro

• Автор: Сахарнова, Татьяна Александровна
• Шифр специальности: 03.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 140 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1. Обзор литературы

1.1. Строение, регуляция экспрессии гена и белка

нейротрофического фактора головного мозга

1.2. Рецепторы нейротрофического фактора головного мозга

1.3. Влияние BDNF на синаптическую передачу сигнала в

нейронной сети

1.4. Нейропротекторные свойства BDNF

1.5. Моделирование гипоксии in vitro и in vivo и роль BDNF в коррекции ишемических состояний мозга
1.6. Нейросетевой подход в изучении активности мозга
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объект исследования
2.2. Схема экспериментов
2.2.1. Схема экспериментов in vitro
2.2.2. Схема экспериментов in vivo
2.3. Методы культивирования диссоциированных клеток
гиппокампа
2.3.1. Подготовка мультиэлектродных матриц и покровных стекол
2.3.2. Культивирование диссоциированных клеток гиппокампа
2.3.3. Поддержание жизнеспособности гиппокампальных культур
2.4. Мультиэлектродные методы исследования спонтанной
биоэлектрической активности нейронной сети гиппокампа in vitro
2.4.1. Мультиэлектродная матрица MED64 системы (Alfa MED Science, Япония)
2.4.2. Мультиэлектродная матрица МЕА60 системы (Multichannel Systems, Германия)
2.4.3. Регистрация и анализ спонтанной биоэлектрической

активности
2.5. Экспериментальное моделирование гипоксии in
vitro
2.5.1. Моделирование нормобарической гипоксии in
vitro
2.5.2. Оценка выживаемости нейронов после воздействия
нормобарической гипоксии in vitro
2.6. Экспериментальное моделирование гипоксии in vivo
2.6.1. Моделирование острой гипобарической гипоксии in

2.6.2. Методы оценки антигипоксического действия BDNF при моделировании острой гипобарической гипоксии in vivo
2.6.2.1. Оценка выживаемости животных в условиях острой гипобарической гипоксии
2.6.2.2. Поведенческие тесты
2.7. Методы статистической обработки результатов
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Влияние нейротрофического фактора головного мозга на спонтанную биоэлектрическую активность диссоциированных
культур гиппокампа на разных стадиях развития in vitro
3.1.1. Влияние BDNF на спонтанную биоэлектрическую активность диссоциированных культур гиппокампа на 7 день развития in vitro
3.1.2. Влияние BDNF на спонтанную биоэлектрическую активность диссоциированных культур гиппокампа на 14 день развития in vitro..
3.1.3. Влияние BDNF на спонтанную биоэлектрическую активность диссоциированных культур гиппокампа на 21 день развития in vitro..
3.2. Антигипоксическое действие нейротрофического фактора головного мозга в условиях нормобарической гипоксии in vitro
3.3. Антигипоксическое действие нейротрофического фактора головного мозга в условиях острой гипобарической гипоксии in

3.3.1. Влияние BDNF на выживаемость животных при моделировании острой гипобарической гипоксии
3.3.2. Влияние BDNF на показатели двигательной и ориентировочно-исследовательской активности мышей в тесте «Открытое поле»
3.3.3. Влияние BDNF на показатели навигационного научения и долговременной памяти мышей в тесте «Водного лабиринта
Морриса»
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

В 2012 году в экспериментах in vitro было исследовано действие BDNF на метаболизм кислорода в митохондриях мозга мышей (Markham A. et al., 2012). В случае инкубации с синаптосомами, содержащими пути сигнальной трансдукции, эффект BDNF выражался в концентрационно-зависимом повышении респираторного контрольного индекса (англ. - Respiratory control index, RC1) - показателя эффективности дыхательной цепи, синтеза АТФ и целостности органелл. При этом в экспериментах на выделенных митохондриях BDNF не демонстрировал подобного эффекта и усиливал окисление только в случае использования субстратов ферментативного комплекса 1. Добавление в эксперимент ингибиторов BDNF, позволило сделать вывод, что митохондриальный эффект BDNF контролируется МАРК сигнальным путем, а ингибитор митохондриального ферментативного комплекса I, ротенон (компонент, вовлеченный в этиологию заболевания Паркинсона), способен in vitro и in vivo ингибировать как митохондриальный, так нейропротективный эффект BDNF. Способность нейротрофина BDNF положительно влиять на метаболические процессы мозга и эффективность утилизации кислорода через МАРК сигнальный механизм с последующей активацией проапоптотического гена Вс1-2 демонстрируют исключительную его важность как компонента нейропротекторного действия (Markham et al., 2004, Wiedemann et al., 2006, Chen A. et al., 2013).
Таким образом, на сегодняшний день существует множество экспериментальных моделей in vivo и in vitro, раскрывающие основные типы и механизмы развития гипоксии, а также пути адаптации клеток и организма в целом к повреждающему действию гипоксии. Интересен тот факт, что в результате связывания с рецептором TrkB и последующей активацией МАРК и РТЗ-киназного сигнальных путей, нейротрофический фактор BDNF способен повышать выживаемость нейронов в условиях моделирования ишемического состояния. Однако механизмы действия BDNF в условиях гипобарической и нормобарической гипоксии in vivo и in vitro малоизучены.