Шановні колеги, вітаю Вас! Науковий семінар Інституту біохімії ім. О.В.Палладіна НАН України «Актуальні проблеми сучасної біохімії» продовжує свою роботу. 20-го вересня (вівторок) 2022 р. у Актовій залі Інституту о 10-30 будемо слухати Звіти за 4–е півріччя і заключні звіти стипендіатів стипендій Президента України та НАН України для молодих вчених. Доповідають:
- стипендіат стипендії Президента України – к.б.н. Горак Ірина Романівна;
- стипендіат стипендії НАН України – к.б.н. Тихоненко Тетяна Михайлівна;
- стипендіат стипендії НАН України Панас Ігор Данкович.
При цьому повідомляємо, що прийняти участь у роботі семінару можна буде й у дистанційному форматі відповідно до наступної адреси:
Запрошуємо Вас до участі у роботі нашого семінару.
З повагою- С.О.Костерін
Клітинно-молекулярні механізми нейропротекторної дії вітаміну D3 за хронічного введення глюкокортикоїдів
Доповідач: науковий співробітник відділу біохімії вітамінів і коензимів, к.б.н. Лісаковська Ольга Олександрівна
e-mail:
Актуальність. Синтетичні глюкокортикоїди (ГК) є загально визнаними ефективними протизапальними та протиалергічними препаратами, проте їх хронічне застосування призводить до розвитку побічних ефектів, серед яких найменш дослідженими є ушкодження головного мозку. Як молекулярні механізми, що лежать в основі розвитку ГК-індукованої нейротоксичності, так і шляхи коригування цього стану на сьогодні залишаються недостатньо висвітленими. Останнім часом з’являються експериментальні дані, які свідчать, що вітамін D3 (холекальциферол) може розглядатись як пара- і аутокринний регулятор та нейростероїд, який відіграє важливу роль у функціонуванні нервової системи. З огляду на це, метою роботи було дослідити ефективність дії вітаміну D3 у запобіганні розвитку ГК-індукованих нейродегенеративних змін і когнітивно-поведінкової дисфункції та вивчити стан вітамін D-ауто/паракринної системи у головному мозку щурів.
Матеріали і методи. У щурів-самиць лінії Wistar було викликано ГК-індуковану нейротоксичність шляхом щодобового введення преднізолону (0,5 мг/кг, per os, 30 днів). Іншій групі вводили вітамін D3 (1000 МО/кг, per os, 30 днів) на фоні дії преднізолону. У роботі було використано наступні методи: поведінкові (тести відкритого поля та вимушеного плавання), гістологічні (фарбування зрізів з толуїдиновим синім або гематоксилін/еозином), електрофізіологічні (мікроелектродна реєстрація позаклітинних потенціалів нейронних мереж гіпокампа), імунологічні (ELISA, імуногістохімія), молекулярно-біологічні (ПЛР у реальному часі та вестерн-блот аналіз) та статистичні.
Результати. За хронічного введення преднізолону було показано суттєве зменшення пулу 25-гідроксивітаміну D (25ОНD) у 3,2 рази в сироватці крові та у 2 рази у спинномозковій рідині, що супроводжується порушенням функціонування вітамін D-ауто/паракринної системи у мозку. Продемонстровано значне, імовірно компенсаторне, підвищення рівня ензиму 1α-гідроксилази (CYP27B1), що відповідає за утворення гормонально активної форми 1,25(ОН)2D3 та рецепторів вітаміну D (VDR), а також зниження вмісту мРНК ензиму катаболізму 1,25(ОН)2D3 (CYP24A1) та вітамін D-зв’язувального протеїну (VDBP) у тканині головного мозку за дії преднізолону. За даними тесту вимушеного плавання спостерігалось збільшення часу імобілізації тварин та пригнічення їх активної поведінки, що свідчить про депресивно-подібні зміни. На гістологічному рівні виявлено збільшення площі перикаріону та ядер у ділянках СА1-СА3 гіпокампу і зниження щільності клітин у CA2/CA3. На функціональному рівні ці зміни корелювали із зниженням довгострокової синаптичної пластичності CA1-CA3 зон гіпокампу, інгібуванням індукованого K+-деполяризацією процесу екзоцитозу у ізольованих нервових терміналях, а також гальмуванням Ca2+-залежного злиття везикул з синаптичними мембранами за дії преднізолону. На клітинно-молекулярному рівні було встановлено зростання вмісту нітрованих та полі-ADP-рибозильованих протеїнів без істотних змін рівня їх карбонілювання, а також виявлено підвищення вмісту маркеру апоптозу каспази-3 та збільшення кількості TUNEL-позитивних (апотичних) клітин гіпокампу, що вказує на розвиток оксидативно-нітрозативного стресу та активування процесу запрограмованої клітинної загибелі за дії преднізолону. Було показано збільшення вмісту протеїну глюкокортикоїдного рецептору (GR), мРНК ядерного фактору транскрипції κB (NF-κB р65) та посилення його специфічного фосфорилювання за різними залишками амінокислот на тлі зниження вмісту інгібітору κB (IκB-α). Вивчення вмісту маркерів запалення та Cа2+-зв’язувальних протеїнів показало активування системи рецептору активатору NF-κB (RANK)/ його ліганду (RANKL)/ остеопротегерину (OPG), підвищення рівнів трансформуючого ростового фактору бета (TGF-β), васкулярного ендотеліального ростового фактору (VEGF), остеокальцину та кальбіндіну D28K, що може свідчити про розвиток запального процесу у нервовій тканині за навантаження ГК.
Введення холекальциферолу нормалізувало вміст компонентів D-ауто/паракринної системи у головному мозку щурів, а саме відновлювало циркуляторний пул 25OHD та рівень VDBP, а також частково знижувало експресію VDR. Встановлено антидепресивний ефект вітаміну D3, що виявлялось у скороченні часу імобілізації та стимулюванні активної поведінки. За дії вітаміну D3 спостерігалось достовірне зменшення площі перикаріону та ядра клітин в ділянці СА1 порівняно з преднізолоном та відновлення індукованого K+-деполяризацією процесу екзоцитозу у ізольованих нервових терміналях, що свідчить про оборотність змін стимульованої секреції, індукованих ГК. На клітинно-молекулярному рівні продемонстровано здатність холекальциферолу знижувати вміст маркерів оксидативно-нітрозативного стресу та клітинної загибелі, нормалізувати до рівня контролю вміст протеїнів RANK та OPG, TGF-β, остеокальцину, а також частково знижувати вміст кальбіндіну D28K та VEGF. Показано здатність вітаміну D3 відновлювати GR-сигналювання, а також регулювати транскрипційну активність NF-κB, що може опосередковувати його нейропротекторні властивості.
Висновки. На підставі отриманих результатів дослідження клітинних та молекулярних механізмів коригувальної дії холекальциферолу за хронічного введення ГК, препарати вітаміну D3 можуть бути рекомендовані до застосування у комплексному лікуванні неврологічних та когнітивних порушень, асоційованих з тривалим введенням глюкокортикоїдів.