Нейроиммунные особенности животных с пренатальной алкогольной интоксикацией

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Факторы нейровоспаления могут быть важными регуляторами функций мозга в норме и патологии, в том числе при отставленных нарушениях, связанных с пренатальным действием алкоголя – когнитивной дисфункции, аффективных расстройствах и аддиктивном поведении потомства в подростковом и взрослом возрасте. В данной работе мы использовали экспериментальную модель пренатальной алкоголизации (потребление 10%-ного раствора этанола самкой крыс Wistar на всём протяжении беременности), мультиплексный иммунофлуоресцентный анализ содержания интерлейкинов (IL-1α, IL-1β, IL-3, IL-6, IL-9 и IL-12), фактора некроза опухоли-α (TNF-α) и хемокина CCL5, а также количественную ПЦР в режиме реального времени для оценки уровня мРНК цитокинов в префронтальной коре половозрелого (PND60) потомства – самцов и самок крыс с пренатальной алкогольной интоксикацией и контрольных животных. Установлено достоверное снижение содержания TNF-α и интерлейкинов IL-1β, IL-3, IL-6, IL-9 в префронтальной коре самцов, но не самок, перенесших пренатальную алкоголизацию. У пренатально алкоголизированных самцов показано снижение уровня мРНК TNF-α в префронтальной коре на 45% по сравнению с самцами контрольной группы, что может лежать в основе обнаруженного снижения его содержания. Полученные данные и, прежде всего, значимость фактора пола необходимо учитывать при проведении дальнейших трансляционных исследований механизмов нарушений фетального алкогольного спектра и разработке средств их профилактики и терапии.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

И. Ю. Шамакина

Национальный медицинский исследовательский центр психиатрии и наркологии имени В.П. Сербского

Автор, ответственный за переписку.
Email: shamakina.i@serbsky.ru
Россия, 119002, Москва

П. К. Анохин

Национальный медицинский исследовательский центр психиатрии и наркологии имени В.П. Сербского; Институт искусственного интеллекта

Email: shamakina.i@serbsky.ru
Россия, 119002, Москва; 121170, Москва

Р. А. Агельдинов

Научный центр биомедицинских технологий Федерального медико-биологического агентства России

Email: shamakina.i@serbsky.ru
Россия, 143442, пос. Светлые горы

В. С. Кохан

Национальный медицинский исследовательский центр психиатрии и наркологии имени В.П. Сербского

Email: shamakina.i@serbsky.ru
Россия, 119002, Москва

Список литературы

  1. Dejong, K., Olyaei, A., and Lo, J. O. (2019) Alcohol use in pregnancy, Clin. Obstet. Gynecol., 62, 142-155, https://doi.org/10.1097/GRF.0000000000000414.
  2. Jacobson, S. W., Hoyme, H. E., Carter, R. C., Dodge, N. C., Molteno, C. D., Meintjes, E. M., and Jacobson, J. L. (2021) Evolution of the physical phenotype of fetal alcohol spectrum disorders from childhood through adolescence, Alcohol. Clin. Exp. Res., 45, 395-408, https://doi.org/10.1111/acer.14534.
  3. Voutilainen, T., Rysä, J., Keski-Nisula, L., and Kärkkäinen, O. (2022) Self‐reported alcohol consumption of pregnant women and their partners correlates both before and during pregnancy: A cohort study with 21,472 singleton pregnancies, Alcohol. Clin. Exp. Res., 46, 797-808, https://doi.org/10.1111/acer.14806.
  4. Popova, S., Lange, S., Probst, C., Gmel, G., and Rehm, J. (2017) Estimation of national, regional, and global prevalence of alcohol use during pregnancy and fetal alcohol syndrome: a systematic review and meta-analysis, Lancet Glob. Health, 5, e290-e299, https://doi.org/10.1016/S2214-109X(17)30021-9.
  5. McQuire, C., Mukherjee, R., Hurt, L., Higgins, A., Greene, G., Farewell, D., Kemp, A., and Paranjothy, S. (2019) Screening prevalence of fetal alcohol spectrum disorders in a region of the United Kingdom: A populationbased birth-cohort study, Prev. Med., 118, 344-351, https://doi.org/10.1016/j.ypmed.2018.10.013.
  6. May, P. A., de Vries, M. M., Marais, A. S., Kalberg, W. O., Buckley, D., Hasken, J. M., Abdul-Rahman, O., Robinson, L. K., Manning, M. A., Seedat, S., Parry, C. D. H., and Hoyme, H. E. (2022) The prevalence of fetal alcohol spectrum disorders in rural communities in South Africa: A third regional sample of child characteristics and maternal risk factors, Alcohol. Clin. Exp. Res., 46, 1819-1836, https://doi.org/10.1111/ acer.14922.
  7. Astley, S. J., Bailey, D., Talbot, C., and Clarren, S. K. (2000) Fetal alcohol syndrome (FAS) primary prevention through fas diagnosis: II. A comprehensive profile of 80 birth mothers of children with FAS, Alcohol Alcohol., 35, 509-519, https://doi.org/10.1093/alcalc/35.5.509.
  8. Popova, S., Charness, M. E., Burd, L., Crawford, A., Hoyme, H. E., Mukherjee, R. A. S., Riley, E. P., and Elliott, E. J. (2023) Fetal alcohol spectrum disorders, Nat. Rev. Dis. Primers, 9, 11, https://doi.org/10.1038/s41572023-00420-x.
  9. Kautz-Turnbull, C., Rockhold, M., Handley, E. D., Olson, H. C., and Petrenko, C. (2023) Adverse childhood experiences in children with fetal alcohol spectrum disorders and their effects on behavior, Alcohol. Clin. Exp. Res., 47, 577-588, https://doi.org/10.1111/acer.15010.
  10. Nutt, D. J., Lingford-Hughes, A., Erritzoe, D., and Stokes, P. R. (2015) The dopamine theory of addiction: 40 years of highs and lows, Nat. Rev. Neurosci., 16, 305-312, https://doi.org/10.1038/nrn3939.
  11. Arreola, R., Alvarez-Herrera, S., Pérez-Sánchez, G., Becerril-Villanueva, E., Cruz-Fuentes, C., Flores-Gutierrez, E. O., Garcés-Alvarez, M. E., de la Cruz-Aguilera, D. L., Medina-Rivero, E., Hurtado-Alvarado, G., Quintero-Fabián, S., and Pavón, L. (2016) Immunomodulatory effects mediated by dopamine, J. Immunol. Res., 2016, 3160486, https://doi.org/10.1155/2016/3160486.
  12. Mladinov, M., Mayer, D., Brčic, L., Wolstencroft, E., Man, N., Holt, I., Hof, P. R., Morris, G. E., and Šimic, G. (2010) Astrocyte expression of D2-like dopamine receptors in the prefrontal cortex, Transl. Neurosci., 1, 238-243, https://doi.org/10.2478/v10134-010-0035-6.
  13. Albertini, G., Etienne, F., and Roumier, A. (2020) Regulation of microglia by neuromodulators: modulations in major and minor modes, Neurosci. Lett., 733, 135000, https://doi.org/10.1016/j.neulet.2020.135000.
  14. Feng, Y., and Lu, Y. (2021) Immunomodulatory effects of dopamine in inflammatory diseases, Front. Immunol., 12, 663102, https://doi.org/10.3389/fimmu.2021.663102.
  15. Iliopoulou, S. M., Tsartsalis, S., Kaiser, S., Millet, P., and Tournier, B. B. (2021) Dopamine and neuroinflammation in schizophrenia – interpreting the findings from translocator protein (18 kDa) PET imaging, Neuropsychiatr. Dis. Treat., 17, 3345-3357, https://doi.org/10.2147/NDT.S334027.
  16. Miller, A. H., Haroon, E., Raison, C. L., and Felger, J. C. (2013) Cytokine targets in the brain: impact on neurotransmitters and neurocircuits, Depress. Anxiety, 30, 297-306, https://doi.org/10.1002/da.22084.
  17. Abernathy, K., Chandler, L. J., and Woodward, J. J. (2010) Alcohol and the prefrontal cortex, Int. Rev. Neurobiol., 91, 289-320, https://doi.org/10.1016/S0074-7742(10)91009-X.
  18. Yamato, M., Tamura, Y., Eguchi, A., Kume, S., Miyashige, Y., Nakano, M., Watanabe, Y., and Kataoka, Y. (2014) Brain interleukin-1β and the intrinsic receptor antagonist control peripheral Toll-like receptor 3-mediated suppression of spontaneous activity in rats, PLoS One, 9, e90950, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0090950.
  19. Lynch, M. A. (2002) Interleukin-1 beta exerts a myriad of effects in the brain and in particular in the hippocampus: analysis of some of these actions, Vitam. Horm., 64, 185-219, https://doi.org/10.1016/s0083-6729(02)64006-3.
  20. Deverman, B. E., and Patterson, P. H. (2009) Cytokines and CNS development, Neuron, 64, 61-78, https:// doi.org/10.1016/j.neuron.2009.09.002.
  21. Wei, H., Chadman, K. K., McCloskey, D. P., Sheikh, A. M., Malik, M., Brown, W. T., and Li, X. (2012) Brain IL-6 elevation causes neuronal circuitry imbalances and mediates autism-like behaviors, Biochim. Biophys. Acta, 1822, 831-842, https://doi.org/10.1016/j.bbadis.2012.01.011.
  22. Kondo, S., Kohsaka, S., and Okabe, S. (2011) Long-term changes of spine dynamics and microglia after transient peripheral immune response triggered by LPS in vivo, Mol. Brain, 4, 27, https://doi.org/10.1186/1756-6606-4-27.
  23. Joseph, A. T., Bhardwaj, S. K., and Srivastava, L. K. (2018) Role of prefrontal cortex anti- and pro-inflammatory cytokines in the development of abnormal behaviors induced by disconnection of the ventral hippocampus in neonate rats, Front. Behav. Neurosci., 12, 244, https://doi.org/10.3389/fnbeh.2018.00244.
  24. Petitto, J. M., Meola, D., and Huang, Z. (2012) Interleukin-2 and the brain: dissecting central versus peripheral contributions using unique mouse models, Methods Mol. Biol., 934, 301-311, https://doi.org/10.1007/ 978-1-62703-071-7_15.
  25. Kamegai, M., Niijima, K., Kunishita, T., Nishizawa, M., Ogawa, M., Araki, M., Ueki, A., Konishi, Y., and Tabira, T. (1990) Interleukin-3 as a trophic factor for central cholinergic neurons in vitro and in vivo, Neuron, 2, 429-436.
  26. Fontaine, R. H., Cases, O., Lelièvre, V., Mesplès, B., Renauld, J. C., Loron, G., Degos, V., Dournaud, P., Baud, O., Gressens, P. (2008) IL-9/IL-9 receptor signaling selectively protects cortical neurons against developmental apoptosis, Cell Death Differ., 15, 1542-1552, https://doi.org/10.1038/cdd.2008.79.
  27. Lanfranco, M. F., Mocchetti, I., Burns, M. P., and Villapol, S. (2018) Glial- and neuronal-specific expression of CCL5 mRNA in the rat brain, Front. Neuroanat., 11, 137, https://doi.org/10.3389/fnana.2017.00137.
  28. Semple, B. D., Blomgren, K., Gimlin, K., Ferriero, D. M., and Noble-Haeusslein, L. J. (2013) Brain development in rodents and humans: identifying benchmarks of maturation and vulnerability to injury across species, Prog. Neurobiol., 106-107, 1-16, https://doi.org/10.1016/j.pneurobio.2013.04.001.
  29. Paxinos, G., and Watson, C. (1998) The Rat Brain in Stereotaxic Coordinates, 4th edn., New York, NY, Academic Press.
  30. Schmittgen, T. D., Livak, K. J. (2008) Analyzing real-time PCR data by the comparative C(T) method, Nat. Protoc., 3, 1101-1108, https://doi.org/10.1038/nprot.2008.73.
  31. Анохин П. К., Проскурякова Т. В., Шохонова В. А., Кохан В. С., Тарабарко И. Е., Шамакина И. Ю. (2023) Половые различия в аддиктивном поведении взрослых крыс: эффекты пренатальной алкоголизации, Биомедицина, 19, 27-36, https://doi.org/10.33647/2074-5982-19-2-27-36.
  32. Doremus-Fitzwater, T. L., Youngentob, S. L., Youngentob, L., Gano, A., Vore, A. S., and Deak, T. (2020) Lingering effects of prenatal alcohol exposure on basal and ethanol-evoked expression of inflammatory-related genes in the CNS of adolescent and adult rats, Front. Behav. Neurosci., 14, 82, https://doi.org/10.3389/fnbeh.2020.00082.
  33. Figiel, I. (2008) Pro-inflammatory cytokine TNF-alpha as a neuroprotective agent in the brain, Acta Neurobiol. Exp. (Wars.), 68, 526-534, https://doi.org/10.55782/ane-2008-1720.
  34. Gough, P., and Myles, I. A. (2020) Tumor necrosis factor receptors: pleiotropic signaling complexes and their differential effects, Front. Immunol., 11, 585880, https://doi.org/10.3389/fimmu.2020.585880.
  35. Papazian, I., Tsoukal, A. E., Boutou, A., Karamita, M., Kambas, K., Iliopoulou, L., Fischer, R., Kontermann, R. E, Denis, M. C., Kollias, G., Lassmann, H., and Probert, L. (2021) Fundamentally different roles of neuronal TNF receptors in CNS pathology: TNFR1 and IKKβ promote microglial responses and tissue injury in demyelination while TNFR2 protects against excitotoxicity in mice, J. Neuroinflammation, 18, 222, https://doi.org/10.1186/ s12974-021-02200-4.
  36. Базовкина Д. В. Фурсенко Д. В., Першина А. В., Хоцкин Н. В., Баженова Е. Ю., Куликов А. В. (2018) Влияние нокаута гена фактора некроза опухоли на поведение и дофаминовую систему мозга у мышей, Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, 7, 745-756.
  37. Versele, R., Sevin, E., Gosselet, F., Fenart, L., and Candela, P. (2022) TNF-α and IL-1β modulate blood-brain barrier permeability and decrease amyloid-β peptide efflux in a human blood-brain barrier model, Int. J. Mol. Sci., 23, 10235, https://doi.org/10.3390/ijms231810235.
  38. Varodayan, F. P., Pahng, A. R., Davis, T. D., Gandhi, P., Bajo, M., Steinman, M. Q., Kiosses, W. B., Blednov, Y. A., Burkart, M. D., Edwards, S., Roberts, A. J., and Roberto, M. (2023) Chronic ethanol induces a pro-inflammatory switch in interleukin-1β regulation of GABAergic signaling in the medial prefrontal cortex of male mice, Brain Behav. Immun., 110, 125-139, https://doi.org/10.1016/j.bbi.2023.02.020.
  39. Koo, J. W., and Duman, R. S. (2009) Interleukin-1 receptor null mutant mice show decreased anxiety-like behavior and enhanced fear memory, Neurosci. Lett., 456, 39-43, https://doi.org/10.1016/j.neulet.2009.03.068.
  40. Jones, M., Lebonville, C., Barrus, D., and Lysle, D. T. (2015) The role of brain interleukin-1 in stress-enhanced fear learning, Neuropsychopharmacology, 40, 1289-1296, https://doi.org/10.1038/npp.2014.317.
  41. Gan, L., and Su, B. (2012) The interleukin 3 gene (IL3) contributes to human brain volume variation by regulating proliferation and survival of neural progenitors, PLoS One, 7, e50375, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0050375.
  42. Zambrano, A., Otth, C., Mujica, L., Concha, I. I., and Maccioni, R. B. (2007) Interleukin-3 prevents neuronal death induced by amyloid peptide, BMC Neurosci., 8, 82, https://doi.org/10.1186/1471-2202-8-82.
  43. Donninelli, G., Saraf-Sinik, I., Mazziotti, V., Capone, A., Grasso, M. G., Battistini, L., Reynolds, R., Magliozzi, R., and Volpe, E. (2020) Interleukin-9 regulates macrophage activation in the progressive multiple sclerosis brain, J. Neuroinflammation, 17, 149, https://doi.org/10.1186/s12974-020-01770-z.
  44. Meng, H., Niu, R., You, H., Wang, L., Feng, R., Huang, C., and Li, J. (2022) Interleukin-9 attenuates inflammatory response and hepatocyte apoptosis in alcoholic liver injury, Life Sci., 288, 120180, https://doi.org/10.1016/ j.lfs.2021.120180.
  45. Singhera, G. K., MacRedmond, R., and Dorscheid, D. R. (2008) Interleukin-9 and -13 inhibit spontaneous and corticosteroid induced apoptosis of normal airway epithelial cells, Exp. Lung Res., 34, 579-598.
  46. Erta, M., Quintana, A., and Hidalgo, J. (2012) Interleukin-6, a major cytokine in the central nervous system, Int. J. Biol. Sci., 8, 1254-1266, https://doi.org/10.7150/ijbs.4679.
  47. Hama, T., Kushima, Y., Miyamoto, M., Kubota, M., Takei, N., and Hatanaka, H. (1991) Interleukin-6 improves the survival of mesencephalic catecholaminergic and septal cholinergic neurons from postnatal, two-week-old rats in cultures, Neuroscience, 40, 445-452, https://doi.org/10.1016/0306-4522(91)90132-8.
  48. Mendonça Torres, P. M., and de Araujo, E. G. (2001) Interleukin-6 increases the survival of retinal ganglion cells in vitro, J. Neuroimmunol., 117, 43-50, https://doi.org/10.1016/s0165-5728(01)00303-4.
  49. Butterweck, V., Prinz, S., and Schwaninger, M. (2003) The role of interleukin-6 in stress-induced hyperthermia and emotional behaviour in mice, Behav. Brain Res., 144, 49-56, https://doi.org/10.1016/s0166-4328(03)00059-7.
  50. Balschun, D., Wetzel, W., Del Rey, A., Pitossi, F., Schneider, H., Zuschratter, W., and Besedovsky, H. O. (2004) Interleukin-6: a cytokine to forget, FASEB J., 18, 1788-1790, https://doi.org/10.1096/fj.04-1625fje.
  51. Mukherjee, S., Tarale, P., Sarkar, D. K. (2023) Neuroimmune interactions in fetal alcohol spectrum disorders: potential therapeutic targets and intervention strategies, Cells, 21, 2323, https://doi.org/10.3390/cells12182323.
  52. Айрапетов М. И., Ереско С. О., Бычков Е. Р., Лебедев А. А., Шабанов П. Д. (2021) Пренатальное воздействие алкоголя изменяет TLR4-опосредованную сигнализацию в префронтальной коре головного мозга у крыс, Биомедицинская химия, 67, 500-506, https://doi.org/10.18097/PBMC20216706500.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Относительный уровень экспрессии мРНК IL-1β и TNF-α в префронтальной коре контрольных и пренатально алкоголизированных самок и самцов крыс. М_К – самцы, контрольная группа; М_ПА – самцы, пренатальная алкоголизация; F_К – самки, контрольная группа; F_ПА – самки, пренатальная алкоголизация. * p < 0,05 (М_ПА относительно М_К, апостериорный тест Дункана)

Скачать (82KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024