Исследование клеточных и молекулярных механизмов индивидуальной вариабельности мозга человека и патогенеза нейродегенеративных форм церебральной патологии при их экспериментальном моделировании

Руководитель направления – член-корр. РАН С. Н. Иллариошкин

В лаборатории экспериментальной патологии нервной системы

Основные результаты:

• Установлен ряд новых закономерностей старения мозга:
  • изменения церебральной экспрессии белков, ассоциированных с аутофагией – LAMP2 (лизосомальный белок) и LC3B (белок, играющий роль в формировании мембраны фагофора);
  • динамичный характер  изменений межполушарной асимметрии мозга по мере старения;
  • более выраженная межполушарная асимметрия корковых формаций у выдающихся людей, сохранявших высокую когнитивную активность в пожилом и старческом возрасте.
• На экспериментальной модели показано, что одной из вероятных причин развития локальных (в головном мозге) и системных метаболических нарушений при болезни Альцгеймера является повреждение особого типа клеток – таницитов.
• При изучении новой формы нейродегенерации – спиноцеребеллярной атаксии 17-го типа (SCA17) впервые показано, что в клетках церебральных органоидов, дифференцированных из фибробластов больных SCA17,  значительно нарушены структурно-функциональные характеристики энергетического аппарата, что важно для понимания патогенеза и разработки подходов к терапии данного заболевания.
• Выявлены молекулярные детерминанты потенциации активности ГАМКА-рецепторов эндогенными и синтетическими нейростероидами. Обнаружено, что природный нейропротектор таксифолин модулирует активность нативных ГАМКА-рецепторов, что позволяет предположить их участие в защитных анксиолитических и противосудорожных механизмах
• Установлено, что одним из ключевых механизмов распространения патологических белков при БАС являются экзосомы: показана возможность индукции характерного нейродегенеративного процесса в ЦНС мышей при интравентрикулярном введении им экзосом, полученных от пациентов с БАС

 

• Изучение экспрессии генов, ассоциированных с нейродегенерацией, с помощью технологии Nanostring
• Проведено сравнение трех групп: 
  • пациенты с болезнью Паркинсона, получающие терапию;
  • пациенты с болезнью Паркинсона, еще не получающие медикаментозное лечение;
  • контрольная группа.
  • Выявлен качественно различный, дифференцированный профиль экспрессии генов нейродегенерации в трех группах, показана корреляция экспрессии мРНК ряда генов (PDGFRB,  TCERG1) с клиническими проявлениями
  • Перспектива использования этих генов как удобных потенциальных биомаркеров прогрессирования  болезни Паркинсона

 

Публикации

• Ekaterina Novosadova, Stanislav Antonov, Elena Arsenyeva et al. Neuroprotective and neurotoxic effects of endocannabinoids, N-arachidonoyl dopamine and N-docosahexaenoyl dopamine in differentiated cultures of induced pluripotent stem cells derived from patients with Parkinson’s disease. NeuroToxicology. 2021; Vol.82: 108-118. DOI: 10.1016/j.neuro.2020.11.010
• Anton N. Shuvaev, Olga S. Belozor, Oleg Mozhei et al. Chronic optogenetic stimulation of Bergman glia leads to dysfunction of EAAT1 and Purkinje cell death, mimicking the events caused by expression of pathogenic ataxin-1. Neurobiology of Disease. 2021; Vol.: 105340. DOI: 10.1016/j.nbd.2021.105340
• Alla B. Salmina, Ekaterina V. Kharitonova, Yana V. Gorina et al. Blood–brain barrier and neurovascular unit in vitro models for studying mitochondria-driven molecular mechanisms of neurodegeneration. International Journal of Molecular Sciences. 2021; 22(9): 4661. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms22094661
• Stanislav Kozin,  Vladimir Skrebitsky,  Rodion Kondratenko et al. Electrophysiological Activity and Survival Rate of Rats Nervous Tissue Cells Depends on D/H Isotopic Composition of Medium. Molecules. 2021; 26(7): 2036. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules26072036
• Vladimir S. Sukhorukov,  Natalia M. Mudzhiri,  Anastasia S. Voronkova et al. Mitochondrial Disorders in Alzheimer’s Disease. Biochemistry (Moscow). 2021; 86(6): 667-679. DOI: https://doi.org/10.1134/S0006297921060055
• Julia Bukanova, Elena Solntseva, Rodion Kondratenko, Eva Kudova. Epipregnanolone as a positive modulator of gabaa receptor in rat cerebellar and hippocampus neurons. Biomolecules. 2021; 11(6): 791. DOI: https://doi.org/10.3390/biom11060791
• Хаспеков Л.Г. Современные представления о роли стресса в патогенезе хронических нейродегенеративных заболеваний. Биохимия. 2021; 86(6): 894-903. DOI: https://doi.org/10.31857/S0320972521060117
• Салмина А.Б., Комлева Ю.К., Малиновская Н.А. [и др.]. Повреждение гематоэнцефалического барьера при стрессе и нейродегенерации: биохимические механизмы и новые модели для трансляционных исследований. Биохимия. 2021; 86(6): 917-932. DOI: https://doi.org/10.31857/S0320972521060130
• Anastasia A. Borodinova, Pavel M. Balaban, Ilya B. Bezprozvanny et al. Genetic Constructs for the Control of Astrocytes’ Activity. Cells. 2021; 10(7): 1600. DOI: https://doi.org/10.3390/cells10071600
• Боголепова И.Н., Малофеева Л.И., Агапов П.А. Структурная организация коры поля 10 лобной области мозга выдающегося ученого физика-изобретателя. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2021; 172(7): 4-8. DOI: https://doi.org/10.47056/0365-9615-2021-172-7-4-8
• Alla B. Salmina, Yana V. Gorina, Yulia K. Komleva et al. Early Life Stress and Metabolic Plasticity of Brain Cells: Impact on Neurogenesis and Angiogenesis. Biomedicines. 2021; 9(9): 1092. DOI: https://doi.org/10.3390/biomedicines9091092
• Dmitrii Kulbatskii,  Zakhar Shenkarev,  Maxim Bychkov et al. Human Three-Finger Protein Lypd6 Is a Negative Modulator of the Cholinergic System in the Brain. Frontiers in Cell and Developmental Biology. 2021; Is.9: 662227. DOI: https://doi.org/10.3389/fcell.2021.662227
• Yulia K. Komleva, Ilia V. Potapenko, Olga L. Lopatina et al. NLRP3 Inflammasome Blocking as a Potential Treatment of Central Insulin Resistance in Early-Stage Alzheimer’s Disease. International Journal of Molecular Sciences. 2021; Vol.22: 11588. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms222111588
• Е.Е. Генрихс, М.Р. Капкаева, Е.В. Стельмашук [и др.]. Токсическое действие стрептозоцина на культивированные нейроны гиппокампа мышей. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2021; 171(6): 720-723. DOI: https://doi.org/10.47056/0365-9615-2021-171-6-720-723
• Воронков Д. Н., Ставровская А. В., Гущина А. С., Ольшанский А. С. Изменения таницитов и ассоциированных с ними клеточных популяций аркуатного ядра в стрептозоциновой модели болезни Альцгеймера. Вестник Российского государственного медицинского университета. 2021; №5: 12-20. DOI: https://doi.org/10.24075/vrgmu.2021.050
• Салмин В.В., Моргун А.В., Оловянникова Р.Я. [и др.]. Атмосферные активные формы кислорода и некоторые аспекты противовирусной защиты респираторного эпителия. Биомедицинская химия. 2021; 67(5): 383-393. DOI: https://doi.org/10.18097/PBMC20216705383
• Julia D. Vavilova,  Anna A. Boyko,  Natalya V. Ponomareva et al. Reduced Immunosenescence of Peripheral Blood T Cells in Parkinson’s Disease with CMV Infection Background. International Journal of Molecular Sciences. 2021; Vol.22: 13119. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms222313119
• Y. V. Gorina,  A. B. Salmina,  A. I. Erofeev et al. Metabolic Plasticity of Astrocytes. Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology. 2021; 57(6): 1207-1224. DOI: https://doi.org/10.1134/S0022093021060016
• Воронков Д.Н., Лыжин А.А., Дикалова Ю.В. [и др.]. Особенности повреждения астроцитов головного мозга под влиянием l-аминоадипиновой кислоты in vitro и in vivo. Цитология. 2021; 63(1): 53-62. DOI: https://doi.org/10.31857/S0041377121010120
• Пирадов М.А., Иллариошкин С.Н., Боголепова И.Н. [и др.]. Одаренность и цитоархитектоника префронтальной коры мозга выдающегося ученого-физиолога И.П. Павлова. Анналы клинической и экспериментальной неврологии. 2021; 15(1): 59-64. DOI: https://doi.org/10.25692/ACEN.2021.1.7
• Сушкова О.С., Габова А.В., Жаворонкова Л.А. [и др.]. Методы анализа вейвлет-спектров биомедицинских сигналов для извлечения диагностической информации о некоторых патологиях головного мозга. Медицинская техника. 2021; №1: 14-17.
• Ставровская А.В., Воронков Д.Н., Ольшанский А.С. [и др.]. Взаимосвязь локализации повреждений дофаминовой иннервации стриатума и их поведенческих проявлений при 6-ohda-индуцированной модели паркинсонизма у крыс. Анналы клинической и экспериментальной неврологии. 2021; 15(2): 42-49. DOI: https://doi.org/10.25692/ACEN.2021.2.6
• Медникова Ю.С., Воронков Д.Н., Худоерков Р.М. [и др.]. Активная и пассивная составляющие нейронального возбуждения и его глиальное сопровождение. Биофизика. 2021; 66(4): 756-773. DOI: https://doi.org/10.31857/S0006302921040165
• Куликов В.П., Каланова Л.А., Трегуб П. Потенцирование защитного эффекта гиперкапнической гипоксии при комбинации с фармакологическими нейропротекторами. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2021; 65(3): 21-25. DOI: https://doi.org/10.25557/0031-2991.2021.03.21-25
• Морозов С.Л., Воронкова А.С., Длин В.В. Значение экспрессии гена abcb1 у детей с идиопатическим нефротическим синдромом. Нефрология. 2021; 25(1): 83-89. DOI: https://doi.org/10.36485/1561-6274-2021-25-1-83-89
• Воронков Д.Н., Худоерков Р.М., Дикалова Ю.В. [и др.]. Влияние L-альфа-аминоадипиновой кислоты на нейроны и глиальные клетки стриатума мозга крыс. Клиническая и экспериментальная морфология. 2021; 10(3): 65-73. DOI: https://doi.org/10.31088/CEM2021.10.3.65-73
• Мосягина А.И., Моргун А.В., Салмина А.Б.. Модели ГЭБ IN VITRO: преимущества и недостатки, текущее положение и перспективы развития. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2021; 10(3): 109-120. DOI: https://doi.org/10.17802/2306-1278-2021-10-3-109-120
• Соболев В.П., Биданова Д.Б. Роль интраназальной стероидной терапии в лечении полипозного синусита. Медицинский совет. 2021; №6: 74-80. DOI: https://doi.org/10.21518/2079-701X-2021-6-74-80
•  Кожанова Т.В.,  Жилина С.С.,  Мещерякова Т.И. [и др.]. Новая мутация в гене TRIP4, ассоциированная с фенотипом врожденной мышечной дистрофии типа Давиньон–Шове (клинический случай). Нервно-мышечные болезни. 2021; 11(3): 51-63. DOI: https://doi.org/10.17650/2222-8721-2021-11-3-51-63
• A. A. Semenova,  E. V. Kharitonova,  E. D. Khilazheva,  A. B. Salmina. Valproic Acid Increases the Level of Expression of BDNF, GDNF and THEIR Receptors in the Embryonic Brain of Mice and Inducts the Stereotype Behavior. Cell and Tissue Biology. 2021; 15(6): 563-567. DOI: https://doi.org/10.1134/S1990519X21060092
• А.В. Россохин,  И.Н. Шаронова. Структурная фармакология ГАМКА рецепторов. Анналы клинической и экспериментальной неврологии. 2021; 15(4): 44-53. DOI: https://doi.org/10.54101/ACEN.2021.4.5
• Успенская Ю.А., Малиновская Н.А., Салмина А.Б. Межклеточный транспорт митохондрий: молекулярные механизмы и роль в поддержании энергетического гомеостаза в клетках. Цитология. 2021; 63(6): 513-530. DOI: https://doi.org/10.31857/S0041377121060110
• Хилажева Е.Д., Мосягина А.И., Моргун А.В. [и др.]. Изменение числа CD38- и Cx43-иммунопозитивных клеток в нейроваскулярной единице головного мозга при экспериментальной болезни Альцгеймера. Цитология. 2021; 63(6): 548-556. DOI: https://doi.org/10.31857/S0041377121060067
• S.N. Kolbaev,  I.N. Sharonova,  V.G. Skrebitsky. Сellular and receptor mechanisms of action of nootropic and neuroprotective drugs of peptide origin used in clinical practice. Human Physiology. 2021; 47(8): 870-877. DOI: https://doi.org/10.1134/S0362119721080077
• A. V. Stavrovskaya,  V. N. Danilenko,  D. N. Voronkov et al. Pharmabiotic Based on Lactobacillus fermentum Strain U-21 Modulates the Toxic Effect of 1-Methyl-4-Phenyl-1,2,3,6-Tetrahydropyridine as Parkinsonism Inducer in Mice. Human Physiology. 2021; 47(8): 891-900.
• Baranich T.I., Anufriev P.L., Gofman A.A. et al. Morphofunctional Assessment of Tissue Hypoxia Parameters in Lacunar Stroke in Humans. Human Physiology. 2021; 47(8): 878-883. DOI: https://doi.org/10.1134/S0362119721080028
• Семёнова А.А., Горина Я.В., Хилажева Е.Д. [и др.]. Повышение внутриклеточного уровня НАД+ и разнонаправленные изменения экспрессии CD38 в клетках гиппокампа при экспериментальной болезни Альцгеймера. Сибирский научный медицинский журнал. 2021; 41(5): 37-46. DOI: https://doi.org/10.18699/SSMJ20210505
• Тепляшина Е.А., Кутяков В.А., Шадрина Л.Б., Салмина А.Б. Микрофлюидные устройства, адаптированные для культивирования стволовых клеток (обзор). Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2021; 24(11): 3-8. DOI: https://doi.org/10.29296/25877313-2021-11-01
• И.Н. Боголепова, П.А. Агапов, И.Г. Малофеева. Особенности старения верхней теменной области в правом и левом полушарии мозга женщин. Асимметрия. 2021; 15(2): 5-15. DOI: https://doi.org/10.25692/ASY.2021.15.2.001
• Боголепова И.Н., Агапов П.А., Малофеева И.Г., Пилецкая И.А. Межполушарная асимметрия передней лимбической области коры мозга человека. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2021; №5: 7-11. DOI: https://doi.org/10.17513/mjpfi.13210
• Агапов П.А., Боголепова И.Н. Цитоархитектоника коры верхней теменной области мозга выдающегося русского учёного-физиолога. Журнал анатомии и гистопатологии. 2021; 10(3): 9-14. DOI: https://doi.org/10.18499/2225-7357-2021-10-3-9-14
• Агапов П.А., Боголепова И.Н. Цитоархитектоника коры поля 7 верхней теменной области мозга выдающегося советского писателя. Морфологические ведомости. 2021; 29(3): 9-14. DOI: https://doi.org/10.20340/mv-mn.2021.29(3).630
• Ставровская А.В., Гущина А.С. Стереотаксические операции при моделировании болезни Альцгеймера: опыт применения "ксила-золетилового" наркоза. Известия Российской военно-медицинской академии. 2021; 40(S4): 102-107. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=47205211
• Горина Я.В., Хилажева Е.Д., Комлева Ю.К., Лопатина О.Л., Салмина А.Б. Особенности экспрессии гена инсулина и функциональной активности молекул-компонентов инсулин-сигнального пути при болезни Альцгеймера. Фундаментальная и клиническая медицина. 2021;6(4): 8-21. https://doi.org/10.23946/2500-0764-2021-6-4-8-21