Научная статья на тему 'Effect of desynchronosis on oxidative stress biomarkers and the State of glial intermediate filaments in the brains of rats subject to aging'

Effect of desynchronosis on oxidative stress biomarkers and the State of glial intermediate filaments in the brains of rats subject to aging Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

CC BY
110
31
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Biosystems Diversity
ESCI
Область наук
Ключевые слова
ПОСТіЙНЕ ОСВіТЛЕННЯ / ПЕРЕКИСНЕ ОКИСНЕННЯ ЛіПіДіВ / ГЛУТАТіОН / СТАРіННЯ / ГЛіАЛЬНИЙ ФіБРИЛЯРНИЙ КИСЛИЙ БіЛОК / ГФКБ / CONSTANT LIGHTING / LIPID PEROXIDATION / GLUTATHIONE / AGING / MELATONIN / GLIAL FIBRILLARY ACIDIC PROTEIN / GFAP

Аннотация научной статьи по экономике и бизнесу, автор научной работы — Kyrychenko S., Chernyshenko N.

Desynchronosis may be the cause of many diseases. Oxidative stress plays an important role in the pathogenesis of various diseases. The present study investigates the effect of constant light on biomarkers of oxidative stress and content of glial intermediate filaments protein in the brains of old rats. We found that desynchronosis led to development of oxidative stress in the hippocampus, cerebral cortex and cerebellum of old rats. Prolonged continuous lighting led to an increase in the content of TBA-reactive products in all studied regions of the brains of old rats. This indicates an activation of lipid peroxidation and oxidative stress. Significant changes in the content of TBA-reactive products were found in the departments responsible for the functions of the higher nervous activity, particularly in the hippocampus and cerebral cortex. The level of restored glutathione in all three regions of the brain decreased in the group of rats kept under constant illumination in comparison with the control group. The results of the indicators of locomotor and orienting-investigative activity of the animals in the "open field" test revealled changes in the indices for desynchronosis. This showed a reduction in locomotor activity, inhibition of exploratory activity and development of emotional stress. In the brains of old rats kept under constant illumination a significant increase in the content of glial fibrillary protein (GFAP) was shown. There was a significant increase in the intensity of the polypeptide zone 49 kDa in the filamentous and soluble fraction of the cerebellum and hippocampus. This fact indicates that desynchronosis activates fibrillogenesis in glial cells. At the same time, there is degradation of polypeptides GFAP with Mr in the field of 46 kDa. Melatonin is a universal adaptogen that regulates the function of many body systems. The amount of melatonin which is synthesized depends on the illumination mode. Violation of the global mode reduces the amount of melatonin and leads to the development of desynchronosis, which may be the cause of many diseases. The administration of melatonin helped reverse the changes raising the level of restored glutathione and preventing the growth of the content of peroxidation products and indices of "open field" test, and also decreasing the degradation of GFAP and the amount of protein. The results indicate the protective effect of melatonin, showing reductions in glial reactivity and in the level of oxidative stress in the brains of old rats subject to desynchronosis.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Effect of desynchronosis on oxidative stress biomarkers and the State of glial intermediate filaments in the brains of rats subject to aging»

BicHUK ,fl,mnponeTpoBCBKoro ymBepcmeiy. Bionoria, eKonoria. Visnik Dnipropetrovs'kogo universitetu. Seria Biologia, ekologia Visnyk of Dnepropetrovsk University. Biology, ecology.

Visn. Dnipropetr. Univ. Ser. Biol. Ekol. 2016. 24(2), 540-545.

doi:10.15421/011673

ISSN 2310-0842 print ISSN 2312-301X online

www.ecology.dp.ua

УДК 612.128+616-092.19:616-008.63

Вплив десинхронозу на маркери окисного стресу та стан глiальних пром1жних фiламентiв головного мозку щурiв

С.В. Кириченко, Н.Ю. Чернишенко

Днтропетровський нацюнальний утверситет Мет Олеся Гончара, Дтпропетровськ, Украта

Десинхроноз може бути причиною багатьох захворювань. Не останню роль у naroreHe3i рiзних хвороб ввдграе також окисню-вальний стрес. Достджували вплив постшного oсвiтлeння (десинхронозу) на показники розвитку окисного стресу та вмст бiлкa глiaльних прoмiжних фшаменпв у мозку старих щур1в. За десихронозу вщбувасться розвиток окисного стресу в гшокамт, кoрi великих швкуль i мозочку старих щур1в. Тривале постшне oсвiтлeння викликало щдвищення вмсту ТБК-реактивних продуктов у всiх дослщжуваних вiддiлaх мозку старих шур1в. Це свщчитъ про активащю процес1в перекисного окиснення лiпiдiв i розвиток окисного стресу. Значн змши вм1сту ТБК-реактивних продуктов виявлен1 у вщдшах, що вщповщають за функци вищо! нервово! дiяльнoстi, зокрема, в гiпoкaмпi та ю^ великих пiвкуль. Рiвeнь вщновленого глутaтioну в усiх трьох вщдшах мозку групи шурiв, яких утримували в умовах постшного oсвiтлeння, знижувався пoрiвнянo з тваринами контрольно! групи. Результата вивчення локомоторно! та oрieнгoвнo-дoслiдницъкol aкгивнoстi тварин у тeстi «вщкритого поля» виявили змши показниив тесту за впливу десинхронозу. Виявлено зниження локомоторно! aкгивнoстi, пригн1чення дослщницько! активноси, розвиток емоцшного стресу. У мозку старих шурiв, яких утримували в умовах постшного oсвiтлeння, виявлено значне щдвищення вм1сту гл1ального фiбриляр-ного кислого бику (ГФКБ). Значне збшьшення штенсивносп полшептидно! зони 49 кДа у фшаментнш i розчиннш фракци мозоч-ка та гiпoкaмпi свщчить на користь того, що десинхроноз активуе фiбрилoгeнeз у глiaлъних клпинах. Одночасно з'являються де-грaдoвaнi полшептиди ГФКБ масою 46 кДа. Мелатонш - унверсальний адаптоген, який регулюе функщю багатьох систем орган1зму. Юльюсть мелатоншу, що синтезуеться в органзм^ залежить вiд режиму oсвiтлeння. Порушення свiтлoвoгo режиму викликае зниження кшькосп мелатоншу та розвиток десинхронозу, який може бути причиною багатьох захворювань. Уведення мелатоншу сприяло зворотним змшам - пiдвищeнню рiвня вщновленого глугатюну, запобггало зростанню вм1сту продуктов перекисного окиснення та показниив тесту «вщкритого поля». Також вiдбувaегъся зменшення деградащ! ГФКБ i кiлъкoстi бика. Це дозволяе зробити припущення стосовно захисного ефекту мелатоншу, що вщображався у змeншeннi реактивности rail та рiвня окисного стресу за десинхронозу в мозку старих тварин.

Ключовi слова: постшне освплення; перекисне окиснення лшдав; глутатюн старшня; глiaлъний фiбрилярний кислий бшок; ГФКБ

Effect of desynchronosis on oxidative stress biomarkers and the state of glial intermediate filaments in the brains of rats subject to aging

S. Kyrychenko, N. Chernyshenko

Oles Honchar Dnipropetrovsk National University, Dnipropetrovsk, Ukraine

Desynchronosis may be the cause of many diseases. Oxidative stress plays an important role in the pathogenesis of various diseases. The present study investigates the effect of constant light on biomarkers of oxidative stress and content of glial intermediate filaments protein in the brains of old rats. We found that desynchronosis led to development of oxidative stress in the hippocampus, cerebral cortex and cerebellum of old rats. Prolonged continuous lighting led to an increase in the content of TBA-reactive products in all studied regions of the brains of old rats. This indicates an activation of lipid peroxidation and oxidative stress. Significant changes in the content of TBA-reactive products were found in the departments responsible for the functions of the higher nervous activity, particularly in the hippocampus and cerebral cortex. The level of restored glutathione in all three regions of the brain decreased in the group of rats kept under constant illumination in comparison with the control group. The results of the indicators of locomotor and orienting-investigative activity of the animals in the "open field" test revealled changes in the indices for desynchronosis. This showed a reduction in locomotor activity, inhibition of exploratory activity and development of emotional

Днтропетровський нацюнальний утверситет ÍMem Олеся Гончара, пр. Гагарiна, 72, Днтропетровськ, 49010, Украта Oles Honchar Dnipropetrovsk National University, Gagarin Ave., 72, Dnipropetrovsk, 49010, Ukraine Tel.: +38-095-338-61-79. E-mail: svetavk@ukr.net

stress. In the brains of old rats kept under constant illumination a significant increase in the content of glial fibrillary protein (GFAP) was shown. There was a significant increase in the intensity of the polypeptide zone 49 kDa in the filamentous and soluble fraction of the cerebellum and hippocampus. This fact indicates that desynchronosis activates fibrillogenesis in glial cells. At the same time, there is degradation of polypeptides GFAP with Mr in the field of 46 kDa. Melatonin is a universal adaptogen that regulates the function of many body systems. The amount of melatonin which is synthesized depends on the illumination mode. Violation of the global mode reduces the amount of melatonin and leads to the development of desynchronosis, which may be the cause of many diseases. The administration of melatonin helped reverse the changes - raising the level of restored glutathione and preventing the growth of the content of peroxidation products and indices of "open field" test, and also decreasing the degradation of GFAP and the amount of protein. The results indicate the protective effect of melatonin, showing reductions in glial reactivity and in the level of oxidative stress in the brains of old rats subject to desynchronosis.

Keywords: constant lighting; lipid peroxidation; glutathione; aging; melatonin; glial fibrillary acidic protein; GFAP

Вступ

Окиснювальний стрес визначаеться як дисбаланс мiж высокими концентрациями реакгивних форм кисню та клтганного ангиоксидангного захисту (Cornelius et al., 2013). У нормальних умовах життедальносп в клтгит постшно присутнш певний р1вень перекисного окиснення лшщв, шдукований утворенням активних форм кисню. Ршень перекисного окиснення лшщв у клгтит тдтри-муеться на постшному р1вт завдяки багатор1вневш антиоксидантнш систем! захисту. Щоб видаляти вщпра-цьоват активт форми кисню, в головному мозку юнують р1зт захист системи. Баланс мж перекисним окиснен-ням, з одного боку, та антиоксидантною системою, з шшого - необхвдна умова для шдтримання нормально! життедальносп клтини (Yatin et al., 2000). Порушення регуляторних систем викликае надлишкове утворення активних форм кисню, пригтчення антиоксидантного захисту з розвитком окисного стресу. Насл!дком цього будуть складн! змши клтганного метабол1зму та пошкод-ження кл1тинних мембран, виникнення окисно! модифжацп бiлкiв, за яко! знижуеться або зовам зникае !х функцiональна активнiсть. Рiвнi антиоксиданпв у корi головного мозку характеризуються низькими величинами. Таким чином, низький рiвень антиоксидантно! активносп та високий вм1ст полшенасичених жирних кислот у мозку зумовлюють обмеження антиоксидантного захисту (Cherubini et al., 2008; Naziroglu, 2011).

Порушення добового светового циклу викликае стшкий функцiональний розлад у нервовiй системi. Функцiональнi порушення за таких умов можуть бути пов'язаш з! структурними перебудовами та модулящею активностi нейротв i тальних кл1тин. Реактивт астро-цити характеризуються збшьшеним ф!брилогенезом, штенсивною прол1ферац1ею, гшертроф!ею та змшами енергетичного метабол1зму (Eng et al., 2000). Астроцити мають високу здатшсть до детоксикацй' реактивних спо-лук кисню, значно бшьший р!вень глутатюну та вгтамшу Е, ферменпв, що залучен! до метабол1зму глутатюну, та вищу актившсть супероксиддисмутази пор!вняно з нейронами (Senol et al., 2014; Bitto et al., 2010).

Мелатонш - гормон, що секретуеться ешф!зом i синтезуеться з триптофану. Показано його нефермен-тативш антиоксидантш та нейропротекторт властивосп (Pandi-Perumal et al., 2012). Як антиоксидант мелатонш знищуе вшьш радикали та може стимулювати ферменти системи антиоксидантного захисту (Reiter et al., 1997). Доказано ефектившсть застосування мелатоншу як ней-ропротектора у раз! пошкодження нервово! тканини в дослвдженнях in vivo та in vitro (Esposito et al., 2010).

Мелатонш забезпечуе захисну дю в нейронах за ок-сидативного стресу. Под1бну корисну дю вш може вияв-ляти також в астроцитах (Nedzvetsky et al., 2002; Zhao et al., 2015). Юльисть мелатоншу, що синтезуеться в оргашз-Mi, залежить вщ режиму освплення (Baydas et al., 2007).

Мета нашого дослвдження - оцшити змiни показни-юв перекисного окиснення та ршень ввдновленого глутатюну, вмiст глiальних пром1жних фiламентiв у рiзних вттлях головного мозку старих щурiв в умовах цiлодобового освплення (десинхронозу).

Матерiал i методи дослщжень

Експерименти проводили на 40 старих щурах лшп Вiстар (18-22 мiсяцi) масою 260-340 г (за класифшащею Западнюка), яких утримували у стандартних умовах вiварiю. Тварин випадковим чином подшили на чотири групи. Щури контрольно! групи (n = 10) щодня одержу-вали iн'екцiю фiзiологiчного розчину, !х утримували за постшно! температури (24 °С) та контрольовано! довжи-ни свiтлового дня (12 год/12 год освгтлення/темрява). Щури штактно! групи (n = 10) щодня одержували iн'екцiю мелатонiну (10 мг/кг), 1х утримували за постшно! температури (24 °С) та контрольовано! довжи-ни свiтлового дня (12 год/12 год освгтлення/темрява). Двi експериментальнi групи тварин (третя та четверта) утримували за постшного освiтлення 250 люкс протягом 10 дiб. Щури третьо! групи (n = 10) одержували ш'екцш розчину мелатонiну (10 мг/кг), четверто! групи (n = 10) -тшьки розчинник (фiзiологiчний розчин з 1% етанолом) щодня в один i той самий час. Поведiнковi реакцi! оцiнювали в тесп «вщкритого поля». Тривалiсть експе-рименту становила 10 дiб.

Тварин уах груп декапiтували через 10 дб пiсля початку експерименту. Псля декаттаци вилучали головний мозок, охолоджували його, роздiляли на в!дд][ли. Потiм 0,2 г тканини (кора великих пшкуль, мозочок, riпокамп) гомогенiзували в 4,0 мл 0,025 М трис-буферi (рН 8,0), що мiстив 2 мМ ЕДТА, 1 мМ 2-меркаптоетанол, 0,1 мМ фенiлметилсульфонiлфторид i соевий iнгiбiтор трипсину (10 мкг/мл). Гомогенат центрифугували за 30 000 g протягом 60 хв. Супернатант (Si) мiстив розчиннi бiлки. Осад ресуспендували в 0,5 мл те! само! буферно! системи, яка додатково мстила 4 М сечовину. Супернатант, що отри-мували пiсля другого центрифугування (S2), мiстив нерозчиннi бшки промiжних ф1ламент1в. Вмiст загального бшка в екстрактах визначали методом Лоурi в модифь каци М1ллера. Визначення полшептидного складу глаль-них фшаменпв проводили за допомогою iмуноблотингу з використанням полшлонально! моноспецифiчно! антиси-роватки у розведеннi 1 : 1 500. Юльюсний аналiз ГФКБ

проводили за допомогою комп'ютерно! обробки сканова-них результата 1муноблотингу.

Вмют карбоншьних продукпв ПОЛ визначали за реакщею з 2-тюбарбпуровою кислотою. За основу взято класичний метод МШага й а1. (1980). Вмют глутатюну у зразках головного мозку визначали за допомогою методу, запропонованого 8еШак (1968).

Результати дослвджень обробляли статистично за допомогою комп'ютерно! програми 81аЙ8йса 6.0. Застосо-вували однофакторний дисперсшний аналз (вщмшносп м1ж середтми значеннями вважали в1ропдними за Р < 0,05). У таблиц наведено середньоарифметичт значения та 1'х стандарта похибки (8Б).

Результати та Ух обговорення

Втрата окисно-вщновного балансу викликае окисно-напружений стан, що характеризуеться зб1льшенням ирооксиданг1в 1 зменшенням емиосп антиоксидантно! системи, щоб протистояти впливу активних форм кисню (HaШwe11, 2012). Це важливо, тому що за оксидативно-стресового стану зм1ни окисно-вщновно! сигнал1заци викликають змши регуляторних шлях1в у клетит. Стан стресу, iидуковаиий у нервовш систем1 в умовах тривало-го постшного осветления, супроводжуеться порушеннями гомеостазу окисно-вщновних реакцш. Виробництво малонового даальдегщу (МДА) як кшцевого продукту пере-кисного окиснення лщдш - основний показник окисного пошкодження клпин. Р1вень МДА у тканит мозку групи шур1в, яких утримували в умовах постшного осветления, вищий, шж у контрольно! групи (табл.).

Вщновлений глутатюн уважають переважаючим ан-тиоксидаитом у кор1 головного мозку, який присутнш у мшмолярних концентращях. Вщновлений глутатюн гомеостазу бере участь в етюлоги низки захворювань мозку (8еио1 е1 а1., 2014). За постшного осветления вщбуваеться зниження вм1сту вщновленого глутатюну, що може бути показником зниження активносп ферменпв антиокси-дантного захисту в дослщжених вщдщах мозку щур1в. З шшого боку, це може бути пов'язано з дискоординащею функцiоиуваиня антиоксидантних ферментв унаслщок старшня в р1зних компартментах нервових клетин, яке викликае порушення ефективносп антиоксидантного

Тривале постшне осветления викликае п1двищення вм1сту ТБК-реактивних продукта у вах вщдщах мозку старих щур1в, що вказуе на активащю процейв перекис-ного окиснення лщдш та ушкодження бюмембран. До-слщження остантх рок1в пщтверджують важливу роль процесш перекисного окиснення лшщв у структурно-функщональнш модифжащ! бюлопчних мембран, змш 1'х ф1зико-х1мчних властивостей 1 проникност! Активащя процес1в еидогенного ПОЛ, яка вщграе головиу роль у розвитку стресорних пошкоджень организму, - типовий мембраиний мехаизм для багатьох патолопчних сташв. Це пщтверджують отримат результати.

Антиоксидантна система оргатзму коитролюе та гальмуе ва етапи вщьнорадикальних реакцш, починаючи вщ 1'х шщаци та завершуючи утворенням гщроперекиав 1 МДА. Тому наступний етап нашого дослщження -оц1июваиня вмкту вщновленого глутатюну. Отримат результати свщчать про зниження ршня вщновленого глутатюну в уах дослщжуваних вщдщах мозку. У той же час, р1вень вщновленого глутатюну в мозку групи щур1в, яких утримували за постшного осветления, значно ниж-чий, шж у контроле

Глутатюн займае особливе положения у захисп клетин вщ ушкоджувально! да в1льнорадикальних иродуктiв обмшу та еидогенних альдепдав. Його вщновлена форма вщграе роль «пастки для вщьних радикал1в» 1 бере участь у кон'югаци еидогенних альдепдав, що виникають у процеа оксидативного стресу. Кон'югати, що утворю-ються, не виявляють цитотоксичних 1 генотоксичних властивостей. Вони пщдаються подальшим внутршиьо-клетинним перетворениям 1 екскретуються з оргатзму 1з сечею.

захисту мозку, особливо гад час да на оргатзм проокси-даитних фактор1в. Це, власне, 1 вщбуваеться за десинхро-нозу. Причиною зниження активносп фермента антиоксидантного захисту у процеа геронтогенезу може бути ф1зюлопчне зменшення активносп 1х бюсинтезу, або ж характерт для старшня посгтрансляцiйнi змши, пов'язат з окисиювальною модифжащею 1'х полшет'идно! ланки (Са1аЬгезе е1 а1., 2005). Окисний стрес, який уважають адаптивною реакщею оргаизму на даю десиихронозу, у старих щур1в набувае руйшвного характеру (На1^е11, 2012). Така ситуащя потребуе корекци, антиоксидантного захисту з використанням, зокрема, природних антиоксидант1в.

Таблиця

Вмкт малонового дiальдегiду та ввдновленого глутатiону в гомогенатi мозку старих щур1в за десинхронозу (п = 10)

Показник Iгрупа* II група III група IV група

Гшокамп

МДА, нмоль/мг б1лка 3,28 ± 0,13 3,21 ± 0,12 4,61 ± 0,15* 2,98 ± 0,14

Глутат1он вщновлений, мкмоль/г тканини 5,12 ± 0,18 5, 08 ± 0,32 4,56 ± 0,46* 5,53 ± 0,39

Кора великих швкуль

МДА, нмоль/мг б1лка 3,31 ± 0,18 3,29 ± 0,16 4,69 ± 0,19* 3,15 ± 0,17

Глутат1он вщновлений, мкмоль/г тканини 5,14 ± 0,20 5,14 ± 0,25 4,36 ± 0,32* 5,58 ± 0,28

Мозочок

МДА, нмоль/мг бшка 3,52 ± 0,13 3,48 ± 0,12 4,48 ± 0,21* 3,45 ± 0,19

Глутат1он в1дновлений, мкмоль/г тканини 5,13 ± 0,21 5,16 ± 0,18 4,52 ± 0,28* 5,48 ± 0,27

Примтки: * - Р < 0,05 вщносно контрольно! групи; I група - контрольна група щур1в, II - група щур1в, як1 отримували 1н'екц11 мелатоншу, III - група щур1в, яких утримували в умовах постшного освплення, IV - група щурш, яких утримували 10 д1б в умовах постшного освплення та яю отримували ш'екцп мелатонгну (10 мг/кг).

Уведення мелатотну, добре ведомого антиоксиданта сприяло зворотним змiнам (шдвищенню рiвня вщновле-ного глутaтiону), запобiгало зростанню вмюту продукпв перекисного окиснення. Мелатонiн може бути антиок-сидантом i, водночас, пасткою для вшьних радикал1в. Тим самим вш захищае кл1тини вщ утворення вiльних радикал1в (Reiter et al., 1997; Yang et al., 2015). Тобто мелатонiн стимулюе рiзнi ланки антиоксидантного за-хисту клггини, так1 як вщновлений глутатiон, яю сприя-ють антиоксидантному захисту, пригшчуе перекисне окиснення лiпiдiв, запобтаючи пошкодженням мозку через опосередковану нейротоксичнiсть вшьних ради-кал1в внасл1док постiйного освплення. Все це разом сввдчить про розвиток стшкого патологiчного стану ЦНС за десинронозу, який супроводжуеться окисним стресом у нервовiй тканинi. Найзначн^ змiни вмiсту ТБК-реактивних продукпв виявлеш у вшдшях, що вщповщають за функци вищо! нервово! дiяльностi (зок-рема, в гiпокампi та корi великих пiвкуль).

Головний мозок мае низку особливостей, що робить його особливо вразливим до дй' вшьних радикал1в. На-приклад, те, що для нього характерний високий вмст лшъ дiв. До мозку активно постачаеться кисень, мозок мiстить багато ферменпв, що самi генерують активн форми кис-ню. Все це робить мозкову тканину дуже вразливою до дй' вшьних радикал1в, навпь за нормального стану органiзму. У разi пригнiчення власно! антиоксидантно! системи, пошкодження, яких завдають вiльнi радикали, досить швидко проявляються клiнiчно у вигляд когттивно! дисфункцй' тварин та просторово! дезорiентацii.

Визначення показник1в локомоторно! та орiентовно-досл1дницько1 активностi тварин у тестах «вщкритого поля» показало, що порушення природного циклу коли-вань секрецй мелатонiну протягом 10 дiб викликало змши показник1в тесту. У груш щурiв, яких утримували в умовах природно! добово! циклчносп та як1 отриму-вали ш'екцп мелатоншу (12/12 годин свiтло/темрява), визначено лише незначне зниження локомоторно! активности У групi тварин, яких утримували в умовах постшного освiтлення, виявлено значний спад локомоторно! активносп (зниження кiлькостi центральних квадратiв у 2,1 раза) та пригшчення дослвдницько! активностi. Кшьюсть вщвщування нiрок щурами те!

Мозочок

46 кДа --» 37 к Да Щ

12 3 4

групи нижча в 1,7 раза порiвняно з контролем. Про розвиток емоцшного стресу в останнш грут свщчать зро-стання кiлькостi акпв грумшгу та зниження кiлькостi акпв дефекаци (2,2 та 7,0 раза, ввдповвдно). У той же час, у грут шурiв, як1 отримували iн'екцii мелатоншу та ут-римувались за постшного освiтлення, визначено лише незначш змши поведiнкових реакцш вщносно контрольно! групи: локомоторна активтсть знижена в се-редньому на 17%, а дослвдницька - на 19%, поршняно з контрольною групою.

Таким чином, загальне зниження локомоторно! та орiентовно-дослiдницько! активносп може бути пов'я-зане з порушенням природно! циклiчностi коливань нейроендокринно! активносп, зокрема, секрецй мелатоншу. У групi тварин, яких утримували за постшного освплення та яким робили щоденнi iн'екцi! мелатонiну, практично не виявлено достовiрних вiдмiнностей поведшкових реакцш ввдносно тварин контрольно! групи. Незначне зниження локомоторно! активносп у грут тварин, яю отримували ш'екцп мелатоншу та яких утримували за нормально! добово! свплово! циктчносп, може бути наслвдком седативно! властивостi мелатонiну (Mistraletti et al., 2015).

Гл1альний фiбрилярний кислий бшок використо-вуеться як молекулярний маркер пошкоджень астро-ципв та розвитку глюзу. Виявлене збiльшення його експреси у процеа старiння та його надмрна експресгя за розвитку окисного стресу (Lewen, 2001). Рiвень бiлка тальних промгжних фiламентiв i пол1пептидний склад визначали у двох (розчиннiй та цитоскелетнш) бiлкових фракциях гiпокампа, кори великих твкуль i мозочка. Достовiрнi змiни кiлькостi фiламентно! форми ГФКБ виявленi у групi тварин, яю перебували в умовах впливу десинхронозу (в усiх дослвджених вiддiлах мозку). По-ряд з iнтактним полшептидом 49 кДа найбiльш iнтенсивнi продукта деградаци виявленi в мозочку та корi великих пiвкуль групи шурiв, яких утримували за постшного освплення (рис.). Для вcix дослвджених ввддшв характерна поява окремих деградованих полшептидав, що не виявлялися в мозку контрольно! групи тварин. Це можна пояснити впливом окисного стресу на тальний фiбрилярний бiлок i його властивосл

Гшокймп

А

12 3 4

49 кДа 46 кДа

3 4

12 3 4

Рис. 1муноблотинг фiламентних (А) i розчинних (Б) фракцш мозочка та миокамиа щур1в:

1 - контрольна група, 2 - група щурiв, яю отримували ш'екцп мелатонiну (10 мг/кг), 3 - група щурiв, яких утримували за постшного освплення (250 лк/м2), 4 - група щурiв, яких утримували за постiйного освплення (250 лк/м2) i якi отримували ш'екцп мелатотну (10 мг/кг); n = 10

У мозочку та ппокамт щур1в, яких утримували в умовах постшного осветления, виявлене значне п1двищення вмкту ГФКБ. Загалом змши фшаментно! та розчинно! форм ГФКБ спрямоват у б1к п^двищення вмюту. У фшаментнш фракци спостертаеться щдви-щення ГФКБ у мозочку на 72%, гшокамш - на 94%, кор1 великих швкуль - на 45% пор1вняно з контрольною гру-пою. У розчиннш фракци вщбуваються так1 змши ГФКБ: у мозочку - майже на 100%, гшокамш - на 86%, кор1 великих твкуль - на 52% пор1вняно з контрольною групою. Вщносний вмкт ГФКБ в окремих вщдшах моз-ку залежить вщ присушосй в них ГФКБ-позитивних клетин. Найвищий вмкт ГФКБ визначаеться в середнь-ому мозку, а найнижчий - у кор1 великих твкуль. Треба також зазначити, що у мозку щур1в фшаментний ГФКБ стаиовить значно б1льшу частину пор1вняно з розчин-ною формою. У кор1 великих твкуль розчинна форма складае в середньому 8% вщ фшаментно!, у гшокамп1 та мозочку - 15%, у середньому мозку - понад 20%. Збшьшення вмюту ГФКБ свщчить про розвиток реактивного астроглюзу у щур1в 1з десинхронозом.

Астроглюз можу бути механизмом захисту нейротв глальними клетинами вщ ексайтотоксично! загибелт Активащя астроципв 1 реактивний глюз супроводжують бшьшють патологий у головному мозку, спинному мозку та сетшвщ. Реактивний глюз - еволюцшна, захисна, мультистадшна астроглальна реакця. Загальновщома особливють активаци астроципв 1 реактивного глюзу -збшьшення виробництва бшкв пром1жних фшамеипв 1 ремоделюваиня пром1жно! системи синтетичних ниток астроципв. Активащя астроципв, пов'язаиа з1 змшами експресЦ багатьох гетв 1 виникненням характерних морфолопчних ознак, мае важлив1 функцюнальт на-слщки для оргаизму, таю як шсульт, травма, етлепая, хвороба Альцгеймера та шш1 нейродегенеративт захво-рюваиня. Дефекти астроципв, так1 як астроглюз, астро-глальна загибель та збираиня астроципв у пучки (c1asmatodendrosis) - патоф1зюлопчний фенотип при нейрональних дегенерацях, лобно-скроневш деменци, 1шем1чному ушкодженш головного мозку або етлепгач-ному статуа мозку (На1^е11, 2006; 8епо1 et а1., 2014). Вплив активаци астроципв 1 реактивного глюзу на патогенез р1зних невролопчних розлад1в ще не повнютю вивчено, проте наяви експериментальт дат вказують на безлч корисних аспекпв активаци астроципв 1 реактивний глюз, як варшють вщ 1золяци постраждалого регюну центрально! нервово! системи 1з сусщньою тканиною. Це зумовлюе обмеження розм1ру пошкодження, активну нейроиротекцiю та регуляци гомеостазу центрально! нервово! системи у перюд гострого 1шем1чного, осмотичного або шших вида стресу (Рекпу et а1., 2014).

Ексайтотоксичт мехатзми можуть спричииювати швидку загибель нейрошв (некроз), а також повшьтший процес апоптозу. Концентрация циркулюючого мелато-ншу знижуеться з в1ком (Vinod, 2016). Таким чином, пщвищення реактивно! астроцитарно! активносп з в1ком може бути пов'язаие з поступовим зниженням р1вня мелатотну. Пщвищення експреси ГФКБ у щроцеа старшня може бути пов'язаие з оксидативним стресом.

Отримаи нами дат та дат попередтх дослщжень дозволяють припустити, що реактивний глюз може гальмувати дек1лька аспекпв нейропластичносп та

рeгeнeрaцi! ЦНС i, таким чином, може бути мшенню для мaйбугнiх гeрaпeвгичних втручань. Виявлено захисний ефект мелатонну, що вщображаеться на змeншeннi реак-гивнoсгi rai! та демонструе взаемозв'язок рeaкгивнoсгi rai! та розвиток окисного стресу в клетинах мозку. Адже нoрмaлiзaцiя окисно-вщновного дисбалансу, викликаного десинхронозним станом за допомогою мелатонну, тягне за собою вщповщне зменшення aстрoглioзу та нормаль зaцiю функцioнувaння ЦНС, а отже, мeлaтoнiн мае ней-ропротекторний ефект.

Висновки

За десинхронозу в мозку старих шурiв вiдбувaегься розвиток окисного стресу, що пщтверджуеться високим рiвнeм перекисного окиснення тНп|тв та зниженням активносп вщновленого глутaтioну. Розвиток окисного стресу спричинюе пoriршeння стану aстрoцигiв, маркером чого е гтальний фiбрилярний кислий бiлoк. Уведен-ня мелатотну зумовлюе збереження рiвня внутршньо-клетинного вiднoвлeнoro rлутaтioну за десинхронозу, що важливо для захисту rлiaльних клетин вщ окисних уш-коджень. Антиоксидантт влaстивoстi мeлaтoнiну, при-зводять до пщвищення антиоксидантно! здaтнoстi клiтин нервово! тканини та гальмування надмрного розвитку aстрorлioзу у мозку старих шурiв за умов десинхронозу.

Бiблiографiчнi посилання

Baydas, G., Koz, S.T., Tuzcu, M., Etem, E., Nedzvetsky, V.S.,

2007. Melatonin inhibits oxidative stress and apoptosis in fetal brains of hyperhomocysteinemic rat dams. J. Pineal Res. 43(3), 225-231.

Bitto, A., Sell, C., Crowe, E., Lorenzini, A., Malaguti, M., Hre-lia, S., Torres, C., 2010. Stress-induced senescence in human and rodent astrocytes. Exp. Cell Res. 316, 2961-2968. Calabrese, V., Lodi, R., Tonon, C., D'Agata, V., Sapienza, M., Scapagnini, G., Mangiameli, A., Pennisi, G., Stella, A.M., Butterfield, D.A., 2005. Oxidative stress, mitochondrial dysfunction and cellular stress response in Friedreich's ataxia. J. Neurol. Sci. 233, 145-162. Cherubim, A., Ruggiero, C., Morand, C., Lattanzio, F., Dell'aquila, G., Zuliani, G., Di Iorio, A., Andres-Lacueva, C.,

2008. Dietary antioxidants as potential pharmacological agents for ischemic stroke. Curr. Med. Chem. 15, 1236-1248.

Cornelius, C., Crupi, R., Calabrese, V., Graziano, A., Milone, P., Pennisi, G., Radak, Z., Calabrese, E.J., Cuzzocrea, S., 2013. Traumatic brain injury: Oxidative stress and neuroprotection. Antioxid. Redox Signal. 19, 836-853. Eng, L.F., Ghirnikar, R.S., Lee, Y.L., 2000. Glial fibrillary acidic protein: GFAP-thirty-one years (1969-2000). Neuro-chem. Res. 25, 1439-1451. Esposito, E., Cuzzocrea, S., 2010. Antiinflammatory activity of melatonin in central nervous system. Curr. Neuropharmacol. 8, 228-242.

Halliwell, B., 2006. Oxidative stress and neurodegeneration:

Where are we now? J. Neurochem. 97, 1634-1658. Halliwell, B., 2012. Free radicals and antioxidants: Updating a

personal view. Nutr. Rev. 70, 257-265. Lewen, A., 2001.0xidative stress-dependent release of mitochondrial cytochrome c after traumatic brain injury. J. Cereb. Blood Flow Metab. 21, 914-920. Michara, M., Uchiyama, M., Fukuzava, K., 1980. Thiobarbituric acid value on fresh homogenate of rat as a parameter of lipid

peroxidation in aging, CCl4 intoxication, and vitamin E deficiency. Biochem. Med. 23(3), 302-311.

Miller, G.L., 1959. Protein determination for large numbers of samples. Anal. Chem. 31, 964-966.

Mistraletti, G., Umbrello, M., Sabbatini, G., Miori, S., Taverna, M., Cerri, B., Mantovani, E.S., Formenti, P., Spanu, P., D'Agostino, A., Salini, S., Morabito, A., Fraschini, F., Reiter, R.J., Iapichino, G., 2015. Melatonin reduces the need for sedation in ICU patients: A randomized controlled trial. Minerva Anestesiol. 81, 1298-1310.

Naziroglu, M., 2011. TRPM2 cation channels, oxidative stress and neurological diseases: Where are we now? Neurochem. Res. 36, 355-366.

Nedzvetsky, V.S., Baydas, G., Nerush, P.A, Kirichenko, S.V., 2002. Melatonin is involved in regulation of the expression of neural cell adhesion molecules in the rat brain. Neurophysiology 34, 190-193.

Pandi-Perumal, S.R., BaHammam, A.S., Brown, G.M., Spence, D.W., Bharti, V.K., Kaur, C., Hardeland, R., Cardinali, D.P., 2013. Melatonin antioxidative defense: Therapeutical implications for aging and neurodegenerative processes. Neuro-tox. Res. 23(3), 267-300.

Pekny, M., Wilhelmsson, U., Pekna, M., 2014. The dual role of astrocyte activation and reactive gliosis. Neurosci. Lett. 565, 30-38.

Reiter, R.J., Guerrero, J.M., Escames, G., Pappolla, M.A., Acuna-Castroviejo, D., 1997. Prophylactic actions of melatonin in oxidative neurotoxicity. Ann. N. Y. Acad. Sci. 825, 70-78.

Sedlak, J., Lindsay, R.H., 1968. Estimation of total, protein bound and non-protein sulfhydryl groups in tissue with Ellmann's reagent. Anal. Biochem. 25, 192-205.

Senol, N., Naziroglu, M., 2014. Melatonin reduces traumatic brain injury-induced oxidative stress in the cerebral cortex and blood of rats. Neural Regen. Res. 9(11), 1112-1116.

Vinod, C., Jagota, A., 2016. Daily NO rhythms in peripheral clocks in aging male Wistar rats: Protective effects of exogenous melatonin. Biogerontology 17: 859-871.

Yang, Y., Jiang, S., Dong, Y., Fan, C., Zhao, L., Yang, X., Li, J., Di, S., Yue, L., Liang, G., Reiter, R.J., Qu, Y., 2015. Me-latonin prevents cell death and mitochondrial dysfunction via a SIRT1-dependent mechanism during ischemic-stroke in mice. J. Pineal Res. 58, 61-70.

Yatin, S.M., Varadarajan, S., Butterfield, D.A., 2000. Vitamin E prevents Alzheimer's amyloid beta-peptide induced neuronal protein oxidation and reactive oxygen species production. J. Alzheimers Dis. 2(2), 123-131.

Zhao, L., An, R., Yang, Y., Yang, X., Liu, H., Yue, L., Li, X., Lin, Y., Reiter, R.J., Qu, Y., 2015. Melatonin alleviates brain injury in mice subjected to cecal ligation and puncture via attenuating inflammation, apoptosis, and oxidative stress: the role of SIRT1 signaling. J. Pineal Res. 59(2), 230-239.

Hadiumna do редкonегii 27.09.2016

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.