CC BY
0УДК 612.647:577.122.38
ОЦЕНКА УРОВНЕЙ МАРКЕРОВ АУТОФАГИИ, НЕЙРОТРОФИНОВ И КАСПАЗЫ-3 В МОЗГЕ ПЛОДА В НОРМЕ И ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ПРЕНАТАЛЬНОЙ ГИПЕРГОМОЦИСТЕИНЕМИИ
DOI 10.24412/CL-37228-2024-89-91
А. В. Михель12, А. В. Горбова1, В.А. Дудина1, В. А. Пода1, С. К. Бочковский1, А. Д. Щербицкая1,2
Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д. О. Отта, Санкт-Петербург, Россия 2Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова
РАН, Санкт-Петербург, Россия E-mail: anastasia.michel39@gmail.com
Аннотация. Исследовано изменение маркеров аутофагии, нейротро-финов, семафорина 3Е, а также каспазы-3 в мозге плода как в норме, так и при высоком уровне гомоцистеина матери на различных сроках беременности методом Вестерн-блот. Данные свидетельствуют о том, что 14-й день беременности в норме характеризуется большей экспрессией изучаемых белков и является наиболее уязвимым периодом для воздействий материнской гипергомоцистеинемии.
Ключевые слова: пренатальная гипергомоцистеинемия, нейротрофи-ны, аутофагия, каспаза-3, мозг плода
Аутофагия как процесс, направленный на поддержание клеточного и энергетического гомеостаза, важен в период эмбриогенеза, когда происходит активное формирование архитектоники коры головного мозга [4]. В свою очередь, для самых ранних миграций клеток, образующих нервную систему, важна передача сигналов семафоринов (SEMA), в частности SEMA3B, регулирующего развитие нисходящих аксональных путей [3]. Также важную роль в поддержании процессов роста и дифференциации клеток в период формирования ЦНС плода играют нейротрофические факторы (BDNF, NGF) [1]. При этом нормальное развитие мозга плода сопровождается апоптозом, ключевым медиатором которого явля-
ется каспаза-3 [2]. Баланс описываемых молекулярных процессов лежит в основе гармоничного развития мозга плода. Любые нарушения в этапах аутофагии, апоптоза или миграции клеток способствуют развитию когнитивных дисфункций в постнатальный период. Однако вопрос об изменении маркеров этих процессов в мозге плода с течением нормального эмбриогенеза не раскрыт, тем более при патологическом воздействии токсических агентов, одним из которых является гомоцистеин (ГЦ). В связи с этим, целью данной работы является комплексная оценка содержания маркеров аутофагии (ATG-13, Bedm-1, LC3B, Lamp-2), уровня NGF, BDNF, SEMA3E, а также каспазы-3 в мозге плода разных сроков эмбриогенеза (14-й и 20-й день развития; Е14, Е20) как в норме, так и при высоком уровне ГЦ в организме матери (Гипергомоцистеи-немия, ГГЦ).
Самок крыс линии Wistar разделили на две группы: контрольной группе с 4-го дня беременности (Е4) и до родоразрешения пе-рорально вводили воду, подопытной — раствор метионина. В мозге плода Е14 и Е20 оценка содержания NGF, BDNF, SEMA3E, Atg-13, Beclin-1, LC3B, Lamp-2, а также каспазы-3 проводилась методом Ве-стерн-блот.
В норме с увеличением срока беременности в мозге плода наблюдалось достоверное снижение уровня SEMA3E, повышение pro-BDNF, снижение NGF, а также повышение неактивного предшественника (р35) каспазы-3, что сопровождалось снижением уровней ATG-13, Bedm-1 и показана тенденция к снижению LC3B. При материнской ГГЦ наблюдалось же повышение pro-BDNF, снижение его зрелой формы, а также SEMA3E в ткани головного мозга плода на Е14. На этом же сроке развития при воздействии высоких уровней материнского ГЦ наблюдалось снижение Beclin-1 и повышение Lamp-2. Активная форма каспазы-3 (р17) обнаруживалась только в мозге на Е20. При этом не было выявлено статистически значимых отличий в содержании фрагментов каспазы-3 при сравнении обеих групп на Е14 и Е20. Единственное отличие в исследуемых маркерах на Е20 состояло в повышении pro-BDNF в группе с пренатальной ГГЦ.
Таким образом, изменения, наблюдаемые в контрольной группе, характеризуют срок Е14 как наиболее активный период формирования структур головного мозга плода. В свою очередь, именно на этом сроке материнская ГГЦ способствует изменению большинства маркеров, ответственных за процесс аутофагии и нейрогенез,
что может свидетельствовать о весьма раннем негативном влиянии ГЦ на развивающийся мозг.
Поддержано грантом РНФ №22-15-00393.
Список литературы
1. Chauvet S. Gating of Sema3E/PlexinD1 signaling by neuropil-in-1 during brain development / S. Chauvet, S. Cohen, Y. Yoshida, L. Fekrane, J. Livet // Neuron. — 2007. — No 56 (5). — Р. 807-822.
2. D'Amelio M. Caspase-3 in the central nervous system: beyond apop-tosis / M. D'Amelio, M. Sheng, F. Cecconi // Trends Neurosci. — 2012. — No 35 (11). — Р. 700-709.
3. Sahay A. Role of neurotrophins in pregnancy and offspring brain development / A. Sahay, A. Kale, S. Joshi // Neuropeptides. — 2020. — No 83. — Р. 102075.
4. Valencia M. Neuronal Autophagy: Characteristic Features and Roles in Neuronal Pathophysiology / M. Valencia, S. R. Kim, Y. Jang, S. H. Lee // Biomol Ther (Seoul). — 2021. — No 29 (6). — Р. 605-614.
ASSESSMENT OF THE LEVELS OF AUTOPHAGY MARKERS, NEUROTROPHINS AND CASPASE-3 IN THE FETAL BRAIN IN NORMAL AND EXPERIMENTAL PRENATAL HYPERHOMOCYSTEINEMIA
Abstract. Changes in markers of autophagy, neurotrophins, semaphorin 3E, and caspase-3 in the fetal brain were studied both in normal and with high levels of maternal homocysteine at various stages of pregnancy using the western blot method. The data indicate that the 14th day of pregnancy is normally characterized by a greater expression of the studied proteins and is the most vulnerable period to the effects of maternal hyperhomocysteinemia.
Key words: prenatal hyperhomocysteinemia, neurotrophins, autophagy, caspase-3, fetal brain.
