Preview

Вавиловский журнал генетики и селекции

Расширенный поиск

Изменения транскриптома префронтальной коры мозга при развитии признаков болезни Альцгеймера у крыс OXYS

https://doi.org/10.18699/VJ15.059

Полный текст:

Аннотация

Болезнь Альцгеймера (БА) – самое распространенное нейро­де­генеративное заболевание, которое становится причиной деменции на фоне атрофических изменений мозга. Заболеваемость БА растет по мере увеличения продолжительности жизни и постарения населения развитых стран. Эффективных методов профилактики БА нет, что обуслов­лено неполнотой знаний патогенеза заболевания и отсутствием его адекватных биологических моделей. Недавно мы показали, что перспективной моделью БА являются прежде­временно стареющие крысы OXYS, ускоренное старение мозга которых происходит на фоне характерных признаков заболе­вания: дегенеративных изменений и гибели нейронов, снижения плотности синапсов, дисфункции митохондрий, гиперфосфорилирования тау-белка, повышения уровня амилоида бета (Aβ1–42) и образования амилоидных бляшек. Выясняя природу их раз­вития, в настоящей работе исследовали методом RNA-seq транскриптом префронтальной коры мозга крыс OXYS в период манифестации признаков БА (возраст 5 мес.) и их активной прогрессии (возраст 18 мес.), используя в качестве контроля одновозрастных крыс Вистар. У крыс OXYS и Вистар в возрасте 5 мес. в префронтальной коре мозга значимо (p < 0,01) различался уровень мРНК более 900 генов, в возрасте 18 мес. – более 2000 генов, основная часть которых связана с нейрональной пластичностью, фосфорилированием белка, Са2+ гомеостазом, гипоксией, иммунными процессами и апоптозом. В возрастной период с 5 до 18 мес. у крыс Вистар изменялась экспрессия 499 генов, у крыс OXYS – более 5500 генов. Из них только 333 гена были общими для крыс OXYS и Вистар, что свидетельствует о различиях в механизмах и скорости возрастных изменений мозга при нормальном темпе старения и развитии характер­ных для БА нейродегенеративных процессов.

Об авторах

Н. А. Стефанова
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук», Новосибирск, Россия
Россия


Е. Е. Корболина
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук», Новосибирск, Россия
Россия


Н. И. Ершов
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук», Новосибирск, Россия
Россия


Е. И. Рогаев
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук», Новосибирск, Россия
Россия


Н. Г. Колосова
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук», Новосибирск, Россия Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Новосибирский национальный исследовательский государственный университет», Новосибирск, Россия
Россия


Список литературы

1. Береговой Н.А., Сорокина Н.С., Старостина М.В., Колосова Н.Г. Возрастные особенности формирования длительной посттетанической потенциации у крыс линии OXYS. Бюл. эксперим. биол. мед. 2011;151(1):82-86.

2. Колосова Н.Г., Акулов А.Е., Стефанова Н.А., Мошкин М.П., Савелов А.А., Коптюг И.В., Панов А.В., Вавилин В.А. Влияние малата на развитие индуцированных ротеноном изменений мозга у крыс Вистар и OXYS: МРТ исследование. Докл. АН. 2011;437(2):273-276.

3. Колосова Н.Г., Стефанова Н.А., Корболина Е.Е., Фурсова А.Ж., Кожевникова О.С. Крысы OXYS – генетическая модель преждевременного старения и связанных с ним заболеваний. Усп. геронтологии. 2014;27(2):336-340.

4. Шевелев О.Б., Рыкова В.И., Федосеева Л.А., Леберфарб Е.Ю., Дымшиц Г.М., Колосова Н.Г. Экспрессия Ext1, Ext2 и гепараназы в мозге преждевременно стареющих крыс OXYS в период раннего онтогенеза и развития нейродегенеративных изменений. Biochemistry (Moscow). 2012;77(1):71-78.

5. Anders S., Huber W. Differential expression analysisforsequence count data. Genome Biol. 2010;11(10):R106. DOI: 10.1186/gb-2010-1110-r106

6. Bertram L., McQueen M.B., Mullin K., Blacker D., Tanzi R.E. Systematic meta-analyses of Alzheimer disease genetic association studies: the AlzGene database. Nat. Genet. 2007;39(1):17-23.

7. Cho J.H., Johnson G.V. Glycogen synthase kinase 3 beta induces caspase-cleaved tau aggregation in situ. J. Biol. Chem. 2004;279(52): 54716-54723.

8. Chung C.W., Song Y.H., Kim I.K., Yoon W.J., Ryu B.R., Jo D.G., Woo H.N., Kwon Y.K., Kim H.H., Gwag B.J., Mook-Jung I.H., Jung Y.K. Proapoptotic effects of tau cleavage product generated by caspase-3. Neurobiol Dis. 2001;8(1):162-172.

9. Kanemitsu H., Tomiyama T., Mori H. Human neprilysin is capable of degrading amyloid beta peptide not only in the monomeric form but also the pathological oligomeric form. Neurosci Lett. 2003;350(2):113-116.

10. Kolosova N.G., Stefanova N.A., Sergeeva S.V. OXYS rats: a prospective model for evaluation of antioxidant availability in prevention and therapy of accelerated aging and age-related cognitive decline. Eds Q. Gariépy, R. Ménard. Handbook of Cognitive Aging: Causes, Processes. N.Y.: Nova Sci. Publ., 2009.

11. Korbolina E.E., Kozhevnikova O.S., Stefanova N.A., Kolosova N.G. Quantitative trait loci on chromosome 1 for cataract and AMD-like retinopathy in senescence-accelerated OXYS rats. Aging (Albany NY). 2012;4(1):49-59.

12. Kozhevnikova O.S., Korbolina E.E., Ershov N.I., Kolosova N.G. Rat retinal transcriptome: effects of aging and AMD-like retinopathy. Cell Cycle. 2013;12(11):1745-1761. DOI: 10.4161/cc.24825

13. Krstic D., Knuesel I. Deciphering the mechanism underlying late-on-set Alzheimer disease. Nat. Rev. Neurol. 2013;9(1):25-34. DOI: 10.1038/nrneurol.2012.236

14. Maeda N., Ishii M., Nishimura K., Kamimura K. Functions of chondroitin sulfate and heparan sulfate in the developing brain. Neurochem. Res. 2011;36(7):1228-1240. DOI: 10.1007/s11064-010-0324-y

15. Markova E.V., Obukhova L.A., Kolosova N.G. Parameters of cell immune response in Wistar and OXYS rats and their behavior in the open field test. Bul. Exp. Biol. Med. 2003;136(6):588-590.

16. Mawuenyega K.G., Sigurdson W., Ovod V., Munsell L., Kasten T., Morris J.C., Yarasheski K.E., Bateman R.J. Decreased сlearance of CNS beta-Amyloid in Alzheimer’s disease. Science. 2010;330(6012): 1774. DOI: 10.1126/science.1197623

17. Morley J.E., Armbrecht H.J., Farr S.A., Kumar V.B. The senescence accelerated mouse (SAMP8) as a model for oxidative stress and Alzheimer’s disease. Biochim. Biophys Acta. 2012;1822(5):650-656. DOI: 10.1016/j.bbadis.2011.11.015

18. Obukhova L.A., Skulachev V.P., Kolosova N.G. Mitochondria-targeted antioxidant SkQ1 inhibits age-dependent involution of the thymus in normal and senescence-prone rats. Aging (Albany N.Y.). 2009;1(4):389-401.

19. Rykova V.I., Leberfarb E.Y., Stefanova N.A., Shevelev O.B., Dymshits G.M., Kolosova N.G. Brain proteoglycans in postnatal development and during behavior decline in senescence-accelerated OXYS rats. Adv. Gerontol. 2011;24(2):234-243.

20. Querfurth H.W., LaFerla F.M. Alzheimer’s disease. N. Engl. J. Med. 2010;362(4):329-344. DOI: 10.1056/NEJMra0909142

21. Scheff S.W., Neltner J.H., Nelson P.T. Issynaptic loss a unique hallmark of Alzheimer’s disease? Biochem. Pharmacol. 2014;88(4):517-528. DOI: 10.1016/j.bcp.2013.12.028

22. Shinohara M., Fujioka S., Murray M.E., Wojtas A., Baker M., RoveletLecrux A., Rademakers R., Das P., Parisi J.E., Graff-Radford N.R., Petersen R.C., Dickson D.W., Bu G. Regional distribution ofsynaptic markers and APP correlate with distinct clinicopathological features in sporadic and familial Alzheimer’s disease. Brain. 2014;137(Pt 5): 1533-1549. DOI: 10.1093/brain/awu046

23. Stefanova N.A., Fursova A., Kolosova N.G. Behavioral effects induced by mitochondria-targeted antioxidant SkQ1 in Wistar and senescence-accelerated OXYS rats. J. Alzheimers Dis. 2010;21(2): 479-491. DOI: 10.3233/JAD-2010-091675

24. Stefanova N.A., Kozhevnikova O.S., Vitovtov A.O., Maksimova K.Y., Logvinov S.V., Rudnitskaya E.A., Korbolina E.E., Muraleva N.A., Kolosova N.G. Senescence-accelerated OXYS rats: A model of age-related cognitive decline with relevance to abnormalities in Alzheimer disease. Cell Cycle. 2014a;13(6):898-909. DOI: 10.4161/cc.28255

25. Stefanova N.A., Maksimova K.Y., Kiseleva E., Rudnitskaya E.A., Muraleva N.A., Kolosova N.G. Melatonin attenuates impairments of structural hippocampal neuroplasticity in OXYS rats during active progression of Alzheimer’s disease-like pathology. J. Pineal Res. 2015b;59(2):163-177. DOI: 10.1111/jpi.12248

26. Stefanova N.A., Muraleva N.A., Korbolina E.E., Kiseleva E., Maksimova K.Y., Kolosova N.G. Amyloid accumulation is a late event in sporadic Alzheimer’s disease-like pathology in nontransgenic rats. Oncotarget. 2015a;6(3):1396-1413.

27. Stefanova N.A., Muraleva N.A., Skulachev V.P., Kolosova N.G. Alzheimer’s disease-like pathology in senescence-accelerated OXYS rats can be partially retarded with mitochondria-targeted antioxidant SkQ1. J. Alzheimers Dis. 2014b;38(3):681-694. DOI: 10.3233/JAD131034

28. Trapnell C., Pachter L., Salzberg S.L. TopHat: discovering splice junctions with RNA-Seq. Bioinformatics. 2009;25(9):1105-1111. DOI: 10.1093/bioinformatics/btp120

29. Winkler J.M., Fox H.S. Transcriptome meta-analysis reveals a central role for sex steroids in the degeneration of hippocampal neurons in Alzheimer’s disease. BMC Syst. Biol. 2013;7:51. DOI: 10.1186/1752-0509-7-51


Просмотров: 245


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2500-0462 (Print)
ISSN 2500-3259 (Online)