Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова, 2020, T. 70, № 6, стр. 783-793

Зависимость поведенческих эффектов иммунотоксина 192-IgG-сапорина от способа введения

Ю. В. Добрякова 1*, М. И. Зайченко 1, А. П. Большаков 1, М. Ю. Степаничев 1, Н. В. Гуляева 1, В. А. Маркевич 1

1 Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН
Москва, Россия

* E-mail: julkadobr@gmail.com

Поступила в редакцию 18.02.2020
После доработки 26.05.2020
Принята к публикации 01.06.2020

Аннотация

Известно, что дегенерация холинергических нейронов является одним из ключевых событий при развитии болезни Альцгеймера. В нашем исследовании для индукции холинергического дефицита в гиппокампе использовали иммунотоксин 192IgG-сапорин (192-SAP), антитела к рецептору p75/NFGR, конъюгированные с сапорином. Полученные результаты позволили провести сравнительный анализ влияния внутрижелудочкового и внутрисептального введений иммунотоксина на обучение животных. Иммуногистохимический анализ срезов при окрашивании области медиального септума на холинацетилтрансферазу (ХАТ) показал, что оба типа инъекции 192-SAP приводили к потере ХАТ-позитивных нейронов в области медиального септума по сравнению с контрольными животными. Поведенческое тестирование осуществлялось через 3 нед после инъекции. Показано, что в водном лабиринте Морриса со скрытой платформой оба способа инъекции иммунотоксина не оказывали значимого влияния на обучение. В то же время независимо от способа введения иммунотоксина в обеих группах была нарушена сенсомоторная координация в тесте “Сужающаяся дорожка”, подопытные животные совершали значимо большее количество ошибок по сравнению с контролем. В тесте “Открытое поле” 192-SAP вызвал снижение количества стоек лишь в случае внутрисептального введения. Внутрижелудочковое введение токсина вызывало нарушение кратковременной памяти в тесте “Y-образный лабиринт”. Кроме того, как внутрижелудочковое, так и септальное введение 192-SAP способствовало увеличению времени нахождения на свету в ходе предварительного ознакомления с камерой в тесте “Пассивное избегание”. Таким образом, анализ полученных результатов свидетельствует о том, что схожее снижение числа холинергических клеток при разных типах введения иммунотоксина приводит к различным нарушениям в поведении животных.

Ключевые слова: 192IgG-сапорин, холинергический дефицит, обучение

DOI: 10.31857/S0044467720060039

Список литературы

  1. Зайченко М.И., Мержанова Г.Х., Григорьян Г.А. Способности к различению видимых сигналов в водном лабиринте Морриса у высоко- и низкоимпульсивных крыс. Журн. высш. нервн. деят. им. И.П. Павлова. 2020. 70 (2): 231–242.

  2. Bak J., Pyeon H.I., Seok J.I., Choi Y.S. Effect of rotation preference on spontaneous alternation behavior on Y maze and introduction of a new analytical method, entropy of spontaneous alternation. Behav. Brain. Res. 2017. 320: 219–224.

  3. Dobryakova Y.V., Kasianov A., Zaichenko M.I., Stepanichev M.Y., Chesnokova E.A., Kolosov P.M., Markevich V.A., Bolshakov A.P. Intracerebroventricular Administration of 192IgG-Saporin Alters Expression of Microglia-Associated Genes in the Dorsal But Not Ventral Hippocampus. Front. Mol. Neurosci. 2018. 10: 429. https://doi.org/10.3389/fnmol.2017.00429

  4. Dobryakova Y.V., Volobueva M.N., Manolova A.O., Medvedeva T.M., Kvichansky A.A., Gulyaeva N.V., Stepanichev M.Y., Markevich V.A., Bolshakov A.P. Cholinergic Deficit Induced by Central Administration of 192IgG-Saporin Is Associated With Activation of Microglia and Cell Loss in the Dorsal Hippocampus of Rats. Front. Neurosci. 2019. 13: 146. https://doi.org/10.3389/fnins.2019.00146

  5. Eichenbaum H. The hippocampus and declarative memory: cognitive mechanisms and neural codes. Behav. Brain. Res. 2001. 127: 199–207.

  6. Grigoryan G., Hodges H., Mitchell S., Sinden J.D., Gray J.A. 6OHDA lesions of the nucleus accumbens accentuate memory deficits in animals with lesions to the forebrain cholinergic projection system: effects of nicotine administration on learning and memory in the water maze. Neurobiol. Learn. Mem. 1996. 65 (2): 135–153.

  7. Gulyaeva N.V., Bobkova N.V., Kolosova N.G., Samokhin A.N., Stepanichev M.Y., Stefanova N.A. Molecular and Cellular Mechanisms of Sporadic Alzheimer’s Disease: Studies on Rodent Models in vivo. Biochemistry. (Mosc). 2017. 82 (10): 1088–1102.

  8. Hasselmo M.E. Neuromodulation and cortical function: modeling the physiological basis of behavior. Behav. Brain. Res. 1995. 67 (1): 1–27.

  9. Heckers S., Ohtake T., Wiley R.G., Lappi D.A., Geula C., Mesulam M.M. Complete and selective cholinergic denervation of rat neocortex and hippocampus but not amygdala by an immunotoxin against the p75 NGF receptor. J. Neurosci. 1994. 14 (3 Pt 1): 1271–1289.

  10. Kraeuter A.K., Guest P.C., Sarnyai Z. The Y-Maze for Assessment of Spatial Working and Reference Memory in Mice. Methods. Mol. Biol. 2019. 1916: 105–111.

  11. Lalonde R. The neurobiological basis of spontaneous alternation. Neurosci Biobehav Rev. 2002. 26 (1): 91–104.

  12. Leanza G., Muir J., Nilsson O.G., Wiley R.G., Dunnett S.B., Bjorklund A. Selective immunolesioning of the basal forebrain cholinergic system disrupts short-term memory in rats. Eur. J. Neurosci. 1996. 8 (7): 1535–1544.

  13. Leanza G., Nilsson O.G., Wiley R.G., Björklund A. Selective lesioning of the basal forebrain cholinergic system by intraventricular 192 IgG-saporin: behavioural,biochemical and stereological studies in the rat. Eur. J. Neurosci. 1995. 7 (2): 329–343.

  14. Lee Y.S., Danandeh A., Baratta J., Lin C.Y., Yu J., Robertson R.T. Neurotrophic factors rescue basal forebrain cholinergic neurons and improve performance on a spatial learning test. Exp. Neurol. 2013. 249: 178–186.

  15. Lehmann O., Jeltsch H., Lazarus C., Tritschler L., Bertrand F., Cassel J.C. Combined 192 IgG-saporin and 5,7-dihydroxytryptamine lesions in the male rat brain: A neurochemical and behavioral study. Pharmacol. Biochem. Behav. 2002. 72: 899–912.

  16. Lehmann O., Jeltsch H., Lehnardt O., Pain L., Lazarus C., Cassel J.C. Combined lesions of cholinergic and serotonergic neurons in the rat brain using 192 IgG-saporin and 5,7-dihydroxytryptamine: Neurochemical and behavioural characterization. Eur. J. Neurosci. 2000. 12: 67–79.

  17. Mesulam M.M., Mufson E.J., Wainer B.H., Levey A.I. Central cholinergic pathways in the rat: an overview based on an alternative nomenclature (Ch1-Ch6). Neuroscience. 1983. 10: 1185–1201.

  18. Paxinos G., Watson C. The Rat Brain in Stereotaxic Coordinate. 1998. Academic Press, New York.

  19. Picciotto M.R., Higley M.J., Mineur Y.S. Acetylcholine as a neuromodulator: cholinergic signaling shapes nervous system function and behavior. Neuron. 2012. 76 (1): 116–129.

  20. Pioro E.P., Cuello A.C. Purkinje cells of adult rat cerebellum express nerve growth factor receptor immunoreactivity: light microscopic observations. Brain. Res. 1988. 455 (1):182–186.

  21. Scheiderer C.L., McCutchen E., Thacker E.E., Kolasa K., Ward M.K., Parsons D. Sympathetic sprouting drives hippocampal cholinergic reinnervation that prevents loss of a muscarinic receptor-dependent long-term depression at CA3-CA1 synapses. J. Neurosci. 2006. 26: 3745–3756.

  22. Van Dam D., De Deyn P.P. Animal models in the drug discovery pipeline for Alzheimer’s disease. Br. J. Pharmacol. 2011. 164 (4): 1285–1300.

  23. Waite J.J., Chen A.D., Wardlow M.L., Thal L.J. Behavioral and biochemical consequences of combined lesions of the medial septum/diagonal band and nucleus basalis in the rat when ibotenic acid, quisqualic acid, and AMPA are used. Exp. Neurol. 1994. 130 (2): 214–229.

  24. Wiley R.G., Oeltmann T.N., Lappi D.A. Immunolesioning: selective destruction of neurons using immunotoxin to rat NGF receptor. Brain. Res. 1991. 562 (1): 149–153.

  25. Wrenn C.C., Lappi D.A., Wiley R.G. Threshold relationship between lesion extent of the cholinergic basal forebrain in the rat and working memory impairment in the radial maze. Brain. Res. 1999. 847 (2): 284–298.

Дополнительные материалы отсутствуют.