НЕЙРОХИМИЯ, 2013, том 30, № 3, с. 229-232
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ^^^^^^^^^^^^ РАБОТЫ
УДК 577.24
СОДЕРЖАНИЕ ПОЛИАМИНОВ В МОЗГЕ 10-ДНЕВНЫХ
И ВЗРОСЛЫХ МЫШЕЙ ЛИНИЙ SAMP1 И SAMR1, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИХСЯ РАЗНЫМ ТЕМПОМ СТАРЕНИЯ © 2013 г. М. Г. Маклецова*, О. И. Куликова, С. Л. Стволинский, Т. Н. Федорова
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научный центр неврологии" Российской академии
медицинских наук, Москва
Исследовано содержание полиаминов в мозге мышей линии SAMP1/SAMR1 (senescence accelerated mice prone/resistance) двух возрастных групп: 10-дневных и 8-месячных. Линия мышей SAMP1 представляет собой уникальный модельный объект с генетически детерминированными механизмами старения, основанными на дефиците антиоксидантного статуса организма. Было обнаружено, что в мозге взрослых мышей обеих линий содержание исследуемых полиаминов (спермин, спермидин, пу-тресцин) значительно ниже, чем в мозге 10-дневных животных, при этом у быстростареющих мышей линии SAMP1 содержание путресцина выше, а содержание спермидина достоверно снижено по сравнению с SAMR1. Содержание спермина в мозге 10-дневных мышей линии SAMP1 на 57% ниже, чем в мозге мышей линии SAMR1 (контрольных). Полученные результаты свидетельствуют о том, что в мозге быстростареющих мышей нарушение обмена полиаминов наблюдается уже на ранних стадиях онтогенеза (10 дней жизни), что может негативно сказываться на развитии животных.
Ключевые слова: полиамины, спермин, спермидин, путресцин, старение, мыши линии SAMP1/SAMR1, антиоксидантный статус организма.
Б01: 10.7868/81027813313030096
ВВЕДЕНИЕ
Путресцин, спермидин и спермин в высокой концентрации присутствуют в нервной ткани. Они вовлечены в различные жизненно важные процессы, такие как регуляция пролиферации, клеточного роста, дифференцировки клеток, биосинтеза белков, РНК и ДНК, в процессы экспрессии генов, передачи информации от клеточной мембраны к ядру клетки и стабилизации мембран [1—5].
Изменения в метаболизме полиаминов в настоящее время связывают с процессами старения. Было показано, что содержание спермина и спер-мидина с возрастом снижается, причем в мозге дефицит полиаминов ассоциируется со структурами, ответственными за выполнение высших когнитивных функций [6, 7]. Выявлена важная роль нарушения обмена полиаминов в механизмах развития нейродегенеративных заболеваний, характерных для лиц пожилого возраста (болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона), а также сосудистых заболеваний головного мозга [8—10]. Снижение уровня и нарушение регуляции обмена полиаминов в условиях патологического процес-
* Адресат для корреспонденции: 125367, Волоколамское ш., 80, тел.: 8(495) 490-24-09, e-mail: mgm52@bk.ru.
са приводит к росту активных форм кислорода (АФК), развитию окислительного стресса (ОС) и, как следствие, к раннему некрозу [11].
Eisenberg T. с соавторами показали, что введение спермидина, внутриклеточные концентрации которого снижаются с возрастом, в среду культивирования дрожжей и нематод или в корм дрозофил и мышей заметно увеличивает продолжительность жизни экспериментальных организмов [12]. Авторы предполагают ведущую роль спермидина в регуляции процесса аутофагии (процесс удаления старых клеток) и рассматривают его как механизм долголетия. Низкий уровень эндогенных полиаминов в этих условиях также приводит к накоплению АФК, некрозу тканей и снижению продолжительности жизни [12].
Для изучения изменений обмена полиаминов в мозге при старении мы использовали линию мышей SAMP1/SAMR1 (senescence accelerated mice prone/resistance), выведенную японскими исследователями [13]. Мыши линии SAMP1 характеризуются ранним наступлением старческих изменений организма и меньшей продолжительностью жизни по сравнению с мышами контрольной линии SAMR1. В основе возрастных изменений лежит нарушение антиоксидантного статуса в организме мышей SAMP1. Так у мышей
230
МАКЛЕЦОВА и др.
св Я
и
Я
о о
600
Содержание путресцина в мозге
^ Ц 400 5 < 300
5 £
£ о 200
р
е
д
о С
100
10 дней О SAMR
8 месяцев -SAMP
Рис. 1. Содержание путресцина в мозге мышей линии 8АМШ и 8АМР1 в возрасте 10 дней и 8 месяцев (нмоль/г ткани, М ± m). * Статистически значимые изменения между соответствующими возрастными группами исследуемых линий), p < 0.05 по критерию U Манна—Уитни.
этой линии, по сравнению с контрольной линией SAMR1, в различных тканях значительно снижена активность таких антиоксидантных ферментов, как Си^п-супероксиддисмутаза (СОД) и каталаза, а также низкомолекулярных антиокси-дантов (глутатиона, таурина, карнозина) [14, 15]. Принимая во внимание значимость системы полиаминов в регуляции антиоксидантного статуса организма при старении, актуальным является изучение содержания полиаминов у мышей с ускоренным темпом старения.
Цель данного исследования — изучение содержания полиаминов в мозге мышей линии SAMP1/SAMR1 разного возраста.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Исследования выполнены на мышах линии SAMR1/SAMP1 двух возрастных групп: ранний этап онтогенеза (10 дней) и взрослые (8 месяцев).
Животных до эксперимента содержали в условиях SPF-вивария. Все эксперименты проведены с соблюдением регламента работы с экспериментальными животными, утвержденного Международным этическим комитетом [16].
Содержание полиаминов определяли в мозге методом высокоэффективной жидкостной хроматографии на колонке Lichrospher RP 18, предварительно переводя их в бензоильные производные для идентификации в УФ при длине волны 229 нм по методу, описанному Morgan [17], с некоторыми модификациями. При приготовлении гомогенатов ткани мозга к образцам (0.1 г) добавляли 1 мл 1 M HClO4, после центрифугирования (10 мин, 1500 g) с последующей нейтрализацией супернатанта 2 мл 2 M NaOH. Далее образцы смешивали с 20 мкл бензоилхлорида (разбавленного
в метаноле 1 : 1). После интенсивного перемешивания в течение 2 ч прибавляли 1 мл хлороформа и центрифугировали в течение 10 мин при 350 g. Фракцию хлороформа отбирали. Затем повторно добавляли хлороформ к образцам и центрифугировали, снова отбирали фракцию хлороформа в те же пробирки. Хлороформ выпаривали при 80°С. Сухой остаток растворяли в 100 мкл 60% метанола. В случае необходимости пробы хранили в морозильной камере при —78°С. В качестве внутреннего стандарта использовали 1,4-диаминогеп-тан (ДАГ). Состав подвижной фазы — метанол : вода (60 : 40), объем вводимой пробы составлял 20 мкл, продолжительность хроматографическо-го анализа — 35 мин. Время выхода бензоильных производных составило для путресцина — 12 мин, спермидина — 19 мин, ДАГ — 21 мин, спермина — 30 мин.
Статистическую обработку полученных результатов проводили с помощью непараметрического критерия и Манна—Уитни.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Содержание полиаминов в мозге взрослых мышей контрольной линии 8АМЯ1 составило (в нмоль/г ткани): путресцин — 106 ± 2, спермидин — 1010 ± 217, спермин - 697 ± 88. В мозге 10-дневных мышей (период активного роста и диффе-ренцировки нейрональных клеток) содержание полиаминов было значительно выше: 410 ± 84, 3600 ± 758 и 1721 ± 366 нмоль/г ткани для путрес-цина, спермидина и спермина соответственно.
Содержание полиаминов в мозге взрослых быстростареющих мышей линии 8АМР1 составило (в нмоль/г ткани): путресцин - 163 ± 42, спермидин — 614 ± 124, спермин — 619 ± 111. В мозге 10 дневных мышей содержание полиаминов было, как и у 8АМЯ1, значительно выше: 503 ± 15, 4035 ± 516 и 744 ± 143 нмоль/г ткани соответственно.
Следовательно, в мозге взрослых мышей обеих линий содержание полиаминов значительно ниже, чем в мозге 10-дневных (рис. 1—3), что связано с их функциональной ролью в раннем онтогенезе: пролиферации, росте и формировании пластичности нервной системы [18, 19]. Более детальный анализ содержания полиаминов в мозге мышей обеих возрастных групп выявил характерные нарушения в спектре полиаминов. В мозге 10-дневных мышей линии 8АМР1 содержание спермина достоверно ниже (на 57%,p < 0.05), чем у 8АМЯ1 того же возраста (рис. 3). Можно полагать, что снижение содержания спермина в мозге на ранних этапах его развития является одним из ведущих факторов, определяющих ускоренные темпы старения. Полученные данные, с учетом наличия полиаминного сайта регуляции NMDA-
0
СОДЕРЖАНИЕ ПОЛИАМИНОВ В МОЗГЕ 10-ДНЕВНЫХ И ВЗРОСЛЫХ МЫШЕИ
231
св Я S
3
s S
S я
ft CÖ
О W
" н
1-е
с
о (U
S
я
се
X л
(U
ч о
С
5000 4000 3000 2000 1000 0
Содержание спермидина в мозге
10 дней 8 месяцев
О SAMR -о-SAMP
а н и
п с е и н
а
жа р
е
д
о С
2500 2000 1500 1000 500 0
Содержание спермина в мозге
10 дней О SAMR
8 месяцев SAMP
Рис. 2. Содержание спермидина в мозге мышей линии 8АМШ и 8АМР1 в возрасте 10 дней и 8 месяцев (нмоль/г ткани, М ± т). * Статистически значимые изменения между соответствующими возрастными группами исследуемых линий), р < 0,05 по критерию и Манна—Уитни.
Рис. 3. Содержание спермина в мозге мышей линии 8АМШ и 8АМР1 в возрасте 10 дней и 8 месяцев (нмоль/г ткани, М ± т). * Статистически значимые изменения между соответствующими возрастными группами исследуемых линий), р < 0.05 по критерию и Манна—Уитни.
*
*
рецепторов [20, 21], позволяют предполагать негативные последствия для функционирования рецепторов в мозге мышей линии SAMP1. Это подтверждается в работе Bulygina et al., показавших нарушение в связывании NMDA синаптосо-мами мозга у быстростареющих мышей [22].
У взрослых быстростареющих мышей SAMP1 повышение содержания путресцина и одновременное снижение содержания спермидина по сравнению с контрольной линией может указывать на повышенный катаболизм полиаминов в тканях мозга этих животных, обусловливающий прирост путресцина как конечного продукта в цепи превращений спермин ^ спермидин ^ пу-тресцин и образование высокотоксичного альдегида — акролеина.
Ранее Cerrada—Gimenez с соавторами [23] в опытах на трансгенных мышах с активированными процессами распада полиаминов за счет гиперэкспрессии фермента — спермидин/спермин ^1)-ацетилтрасферазы — показали, что активация распада полиаминов связана с увеличением продукции активных форм кислорода. При этом наблюдалось снижение активности каталазы и СОД н
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.