Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова, 2020, T. 70, № 4, стр. 515-527

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ОСТРОЙ НЕОНАТАЛЬНОЙ НОРМОБАРИЧЕСКОЙ ГИПОКСИИ У МЫШЕЙ ЛИНИИ C57BL/6

Д. Д. Хухарева 1, К. Д. Гусева 1, Ю. А. Суханова 1, Е. А. Себенцова 2, Н. Г. Левицкая 12*

1 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, биологический факультет
Москва, Россия

2 Институт молекулярной генетики РАН
Москва, Россия

* E-mail: nglevitskaya@gmail.com

Поступила в редакцию 11.09.2019
После доработки 06.12.2019
Принята к публикации 16.12.2019

Аннотация

Перинатальная гипоксия (ПГ) является одним из основных факторов, оказывающих негативное влияние на развитие центральной нервной системы. Последствия ПГ и механизмы ее развития исследуются в экспериментах на животных, главным образом на грызунах, что требует разработки адекватных экспериментальных моделей. Целью представленной работы явилось изучение эффектов однократной нормобарической гипоксии у детенышей мышей линии C57BL/6 обоего пола. Мышей в возрасте 2 дней подвергали гипоксическому воздействию длительностью 2 ч при содержании кислорода 8%. Контрольные мыши содержались в тех же условиях при нормальном содержании кислорода. Со 2-го по 31-й день жизни оценивали уровень физического и моторного развития, двигательную и исследовательскую активность, уровень тревожности. Было показано, что использованное воздействие приводит к высокому уровню летальности у мышей линии C57BL/6, а также вызывает у них нарушение становления сенсомоторных рефлексов, изменения поведения в тесте “Открытое поле” и незначительное увеличение тревожности в тесте “Приподнятый крестообразный лабиринт”. Можно заключить, что модель однократной нормобарической гипоксии у мышей может быть использована для изучения патофизиологии и нейрохимических механизмов, лежащих в основе неврологических нарушений при перинатальной гипоксии.

Ключевые слова: перинатальная гипоксия, экспериментальные модели, моторное развитие, двигательная активность, тревожность, мыши C57BL/6

DOI: 10.31857/S0044467720040048

Список литературы

  1. Отеллин В.А., Хожай Л.И., Ватаева Л.А. Влияние гипоксии в раннем перинатальном онтогенезе на поведение и структурные характеристики головного мозга крыс. Журнал эволюционной биохимии и физиологии. 2012. 48 (5): 467–472.

  2. Суханова Ю.А., Себенцова Е.А., Левицкая Н.Г. Острые и отставленные эффекты перинатального гипоксического повреждения мозга у детей и в модельных экспериментах на грызунах. Нейрохимия. 2016. 33 (4): 276–292.

  3. Alexander M., Garbus H., Smith A.L., Rosenkrantz T.S., Fitch R.H. Behavioral and histological outcomes following neonatal HI injury in a preterm (P3) and term (P7) rodent model. Behav. Brain Res. 2014. 259: 85–96.

  4. Altman J., Sudarshan K. Postnatal development of locomotion in the laboratory rat. Anim. Behav. 1975. 23: 896–920.

  5. Arteni N., Pereira L., Rodrigues A., Lavinsky D., Achaval M., Netto C. Lateralized and sex-dependent behavioral and morphological effects of unilateral neonatal cerebral hypoxia-ischemia in the rat. Behav. Brain Res. 2010. 210 (1): 92–98.

  6. Ashwal S., Ghosh N., Turenius C.I., Dulcich M., Christopher M. Denham B.T., Hartman R., Snyder E.Y., Obenaus A. Reparative effects of neural stem cells in neonatal hypoxic-schemic injury are not influenced by host sex. Pediatr Res. 2014. 75 (5): 603–611.

  7. Bolisetty S., Dhawan A., Abdel-Latif M., Bajuk B., Stack J., Lui K. Intraventricular hemorrhage and neurodevelopmental outcomes in extreme preterm infants. Pediatrics, 2014. 133 (1): 55–62.

  8. Burnsed J., Chavez-Valdez R., Hossain M., Kesavan K., Martin L., Zhang J3, Northington F. Hypoxia-ischemia and therapeutic hypothermia in the neonatal mouse brain – a longitudinal study. PLoS One. 2015. 10 (3): 0118889.

  9. Caputa M., Rogalska J., Wentowska K., Nowakowska A. Perinatal asphyxia, hyperthermia and hyperferremia as factors inducing behavioural disturbances in adulthood: A rat model. Behav. Brain Res. 2005. 163 (2): 246–256.

  10. Chavez-Valdez R., Martin L.J., Razdan S., Gauda E.B.B., Northington F.J.J. Sexual dimorphism in BDNF signaling after neonatal hypoxia-ischemia and treatment with necrostatin-1. Neuroscience. 2014. 260: 106–119.

  11. Diaz J., Abiola S., Kim N., Avaritt O., Flock D., Yu J., Northington F.J., Chavez-Valdez R. Therapeutic hypothermia provides variable protection against behavioral deficits after neonatal hypoxia-ischemia: a potential role for brain-derived neurotrophic factor . Dev. Neurosci. 2017. 39 (1–4): 257–272.

  12. Fan L., Lin S., Pang Y., Lei M., Zhang F., Rhodes P., Cai Z. Hypoxia-ischemia induced neurological dysfunction and brain injury in the neonatal rat. Behav. Brain Res. 2005. 165 (1): 80–90.

  13. Galeano P., Blanco Calvo E., Madureira de Oliveira D., Cuenya L., Kamenetzky G.V., Mustaca A.E., Barreto G.E., Giraldez-Alvarez L.D., Milei J., Capani F. Long-lasting effects of perinatal asphyxia on exploration, memory and incentive downshift. Int. J. Dev. Neurosci. 2011. 29 (6): 609–619.

  14. Hoshikawa Y., Nana-Sinkam P., Moore M., Sotto-Santiago S., Phang T., Keith R., Morris K., Kondo T., Tuder R., Voelkel N., Geraci M. Hypoxia induces different genes in the lungs of rats compared with mice. Physiol Genomics. 2003. 12 (3): 209–219.

  15. Huang H., Wen X., Liu H. Sex differences in brain MRI abnormalities and neurodevelopmental outcomes in a rat model of neonatal hypoxia-ischemia. Int. J. Neurosci. 2016. 126 (7): 647–657.

  16. Jantzie L., Robinson S. Preclinical models of encephalopathy of prematurity. Dev. Neurosci. 2015. 37 (4): 277–288.

  17. Jochmans-Lemoine A., Shahare M., Soliz J., Joseph V. HIF1α and physiological responses to hypoxia are correlated in mice but not in rats. Exp Biol. 2016. 219 (24): 3952–3961.

  18. Kletkiewicz H., Nowakowska A., Siejka A., Mila-Kierzenkowska C., Woźniak A., Caputa M., Rogalska J. Deferoxamine improves antioxidative protection in the brain of neonatal rats: The role of anoxia and body temperature. Neurosci. Lett. 2016. 628: 116–122.

  19. Lubics A., Reglodi D., Tamas A., Kiss P., Szalai M., Szalontay L., Lengvári I. Neurological reflexes and early motor behavior in rats subjected to neonatal hypoxic-ischemic injury. Behav. Brain Res. 2005. 157 (1): 157–165.

  20. Mayoral J., Nouzova M., Navare A., Noriega F. NADP+-dependent farnesol dehydrogenase, a corpora allata enzyme involved in juvenile hormone synthesis. Proc. Natl. Acad. Sci. 2009. 106 (50): 21091-6.

  21. Millar L., Shi L., Hoerder-Suabedissen A., Molnar Z. Neonatal hypoxia ischaemia: mechanisms, models, and therapeutic challenges. Front. Cell. Neurosci. 2017. 11. P. 1–36.

  22. Peterson B., Won S., Geddes R., Sayeed I., Stein D. Sex-related differences in effects of progesterone following neonatal hypoxic brain injury. Behav. Brain Res. 2015. 286: 152–165.

  23. Platel A., Jalfre M., Pawelec C., Roux S., Porsolt R. Habituation of exploratory activity in mice: effects of combinations of piracetam and choline on memory processes. Pharmacol Biochem Behav. 1984. 21 (2): 209–212.

  24. Rice J.E., Vannucci R.C., Brierley J.B. The influence of immaturity on hypoxic-ischemic brain damage in the rat. Ann. Neurol. 1981. 9 (2): 131–141.

  25. Rotstein M., Bassan H., Kariv N., Speiser Z., Harel S., Gozes I. NAP enhances neurodevelopment of newborn apolipoprotein E-deficient mice subjected to hypoxia. J. Pharmacol. Exp. Ther. 2006. 319 (1): 332–339.

  26. Salmaso N., Jablonska B., Scafidi J., Vaccarino F.M., Gallo V. Neurobiology of premature brain injury. Nat Neurosci. 2014. 17 (3): 341–346.

  27. Sheldon R., Osredkar D., Lee C., Jiang X., Mu D., Ferriero D. HIF-1α-deficient mice have increased brain injury after neonatal hypoxia-ischemia. Dev. Neurosci. 2009. 31 (5): 452–458.

  28. Sheldon R.A., Sedik C., Ferriero D.M. Strain-related brain injury in neonatal mice subjected to hypoxia-ischemia. Brain Res. 1998. 810 (1–2): 114–122.

  29. Smith A., Alexander M., Rosenkrantz T., Sadek M., Fitch R. Sex differences in behavioral outcome following neonatal hypoxia ischemia: insights from a clinical meta-analysis and a rodent model of induced hypoxic ischemic brain injury. Exp. Neurol. 2014. 254: 54–67.

  30. Sukhanova I.A., Sebentsova E.A., Khukhareva D.D., Vysokikh M.Y., Bezuglov V.V., Bobrov M.Y., Levitskaya N.G. Early-life N-arachidonoyl-dopamine exposure increases antioxidant capacity of the brain tissues and reduces functional deficits after neonatal hypoxia in rats. Int. J. Dev. Neurosci. 2019. 78: 7–18.

  31. Sukhanova I.A., Sebentsova E.A., Khukhareva D.D., Manchenko D.M., Glazova N.Y., Vishnyakova P.A., Inozemtseva L.S., Dolotov O.V., Vysokikh M.Y., Levitskaya N.G. Gender-dependent changes in physical development, BDNF content and GSH redox system in a model of acute neonatal hypoxia in rats. Behav. Brain Res. 2018. v. 350. p. 87–98.

  32. Takada S., dos Santos Haemmerle C., Motta-Teixeira L., Machado-Nils A., Lee V., Takase L., Cruz-Rizzolo R., Kihara A., Xavier G., Watanabe I., Nogueira M. Neonatal anoxia in rats: hippocampal cellular and subcellular changes related to cell death and spatial memory. Neuroscience, 2015. 284 (October): 247–259.

  33. Takada S., Motta-Teixeira L., Machado-Nils A., Lee V., Sampaio C., Polli R., Malheiros J., Takase L., Kihara A., Covolan L., Xavier G., Nogueira M. Impact of neonatal anoxia on adult rat hippocampal volume, neurogenesis and behavior. Behav. Brain Res. 2016. 296: 331–338.

  34. Ten V., Bradley-Moore M., Gingrich J., Stark R., Pinsky D. Brain injury and neurofunctional deficit in neonatal mice with hypoxic-ischemic encephalopathy. Behav. Brain Res. 2003. 145 (1–2): 209–219.

  35. Towfighi J., Mauger D., Vannucci R.C., Vannucci S.J. Influence of age on the cerebral lesions in an immature rat model of cerebral hypoxia-ischemia: a light microscopic study. Dev. brain Res. 1997. 100 (2):149–160.

  36. Vannucci R., Lyons D., Vasta F. Regional cerebral blood flow during hypoxia-ischemia in immature rats. Stroke. 1988. 19 (2): 245–250.

  37. Wang Z., Zhan J., Wang X., Gu J., Xie K., Zhang Q., Liu D. Sodium hydrosulfide prevents hypoxia-induced behavioral impairment in neonatal mice. Brain Res. 2013. 1538: 126–134.

  38. Xu B., Xiao A., Chen W., Turlova E., Liu R., Barszczyk A., Sun C., Liu L., Tymianski M., Feng Z., Sun H. Neuroprotective effects of a PSD-95 inhibitor in neonatal hypoxic-ischemic brain injury. Mol. Neurobiol. 2016. 53 (9): 5962–5970.

Дополнительные материалы отсутствуют.