Особенности экспрессии nNOS и NeuN в коре головного мозга у крыс с разным уровнем когнитивных способностей при церебральной гипоперфузии с кратковременной физической нагрузкой

Введение. Физические нагрузки часто используются в реабилитационных мероприятиях для восстановления когнитивных функций после нарушения церебрального кровотока, однако типологические особенности, такие как исходный уровень когнитивных способностей, могут изменять их эффективность.

Цель – оценить экспрессию nNOS и NeuN в коре больших полушарий при развитии церебральной гипоперфузии у крыс с различными результатами в лабиринте Морриса.

Материалы и методы. Церебральная гипоперфузия моделировалась двусторонней перевязкой общих сонных артерий. До операции крысы Вистар делились на равные подгруппы с высоким (ВУК) и низким уровнем когнитивных способностей (НУК) по результатам тестирования в лабиринте Мориса. Животных выводили из эксперимента на 8-е, 21-е, 35-е, 60-е и 90-е сутки после операции, всего 184 крысы, из которых 24 составили группу контроля, 80 – подгруппу церебральная гипоперфузия, 80 животных ежедневно, начиная с 7-х суток эксперимента подвергались кратковременному плаванию.

Результаты. Выявлено, при церебральной гипоперфузии изменения со стороны животных с ВУК возникают раньше, уже на 8-е сутки эксперимента, и сопровождаются более интенсивным снижением численной плотности nNOS позитивных нейронов – до 47 % от показателей контроля, длины отростков и ростом площади перикариона. У НУК снижение численной плотности достигает только 75 % от показателей контроля, а площадь перикариона не отличается от контрольных значений. В более поздние сроки, 60 и 90 суток эксперимента, НУК характеризуется сохранностью численной плотности нейронов и бóльшей длиной их отростков (67 % от показателей подгруппы контроля).

Заключение. ВУК является фактором риска повреждения nNOS-позитивных нейронов при церебральной гипоперфузии. Физическая нагрузка более эффективно снижает экспрессию nNOS у животных с ВУК, что может быть одним из саногенетических механизмов этого фактора.

1. Crosson B, Hampstead B, Krishnamurthy L et al. Advances in neurocognitive rehabilitation research from 1992 to 2017: The ascension of neural plasticity // Neuropsychology. 2017;31(8):900–920. Doi. 10.1037/neu0000396.

2. Morris T, Gomes Osman J, Tormos Muñoz J et al. The role of physical exercise in cognitive recovery after traumatic brain injury: A systematic review // Restor Neurol Neurosci. 2016;34(6):977–988. Doi: 10.3233/RNN-160687.

3. Rocha M, Caldwell H, Gliemann L. How do we kNOw the individual contribution of eNOS and nNOS for cerebral blood flow regulation? // J Physiol. 2022;600(1):3–4. Doi: 10.1113/JP282504.

4. Stenling A, Sörman D, Lindwall M et al. Physical activity and cognitive function: between-person and within-person associations and moderators // Neuropsychol Dev Cogn B Aging Neuropsychol Cogn. 2021;28(3):392–417. Doi: 10.1080/13825585.2020.1779646.

5. Greendale G, Han W, Huang M et al. Longitudinal Assessment of Physical Activity and Cognitive Outcomes Among Women at Midlife // JAMA Netw Open. 2021;4(3):e213227. Doi: 10.1001/jamanetworkopen.2021.3227.

6. Криштоп В. В., Никонорова В. Г., Румянцева Т. А. Изменения клеточного состава коры головного мозга у крыс с разным уровнем когнитивных функций при церебральной гипоперфузии // Журн. анатомии и гистопатологии. – 2019. – Т. 8. – № 4. – С. 22–29.

7. Методические особенности применения водного лабиринта Морриса для оценки когнитивных функций у животных / А. Л. Ивлиева, Е. Н. Петрицкая, Д. А. Рогаткин, В. А. Демин // Рос. физиолог. журн. им. И. М. Сеченова. – 2016. – Т. 102, № 1. – С. 3–17.

8. Chrishtop V, Nikonorova V, Gutsalova A, et al. Systematic comparison of basic animal models of cerebral hypoperfusion // Tissue Cell. 2021;(23):101715. Doi: 10.1016/j.tice.2021.101715.

9. Shansky R, Murphy A. Considering sex as a biological variable will require a global shift in science culture // Nat Neurosci. 2021;24(4):457–464. Doi: 10.1038/s41593-021-00806-8.

10. Гусельникова В. В., Коржевский Д. Э. NeuN – нейрональный ядерный антиген и маркер дифференцировки нервных клеток // Acta Naturae (русскояз. версия). – 2015. – Т. 7, № 2(25). – С. 46–51.

11. Farkas E, Luiten P, Bari F. Permanent, bilateral common carotid artery occlusion in the rat: A model for chronic cerebral hypoperfusion-related neurodegenerative diseases // Brain research reviews. 2007;(54):162–180.

12. Stenling A, Sörman D, Lindwall M, et al. Physical activity and cognitive function: between-person and within-person associations and moderators // Neuropsychol Dev Cogn B Aging Neuropsychol Cogn. 2021;28(3):392–417. Doi: 10.1080/13825585.2020.1779646.

13. Bilang-Bleuel A, Rech J, De Carli D, et al. Forced swimming evokes a biphasic response in CREB phosphorylation in extrahypothalamic limbic and neocortical brain structures in the rat // Eur J Neurosci. 2002;15(6):1048–1060.

14. Chen R, Gong P, Tao T et al. O-GlcNAc Glycosylation of nNOS Promotes Neuronal Apoptosis Following Glutamate Excitotoxicity // Cell Mol Neurobiol. 2017;37(8):1465–1475. Doi: 10.1007/s10571-017-0477-1.

15. Chrishtop V, Tomilova I, Rumyantseva T et al. The Effect of Short-Term Physical Activity on the Oxidative Stress in Rats with Different Stress Resistance Profiles in Cerebral Hypoperfusion // Molecular Neurobiology. 2020;57(7):3014–3026. Doi:10.1007/s12035-020-01930-5.

16. Zhang D, Wang H, Liu H, et al. nNOS Translocates into the Nucleus and Interacts with Sox2 to Protect Neurons Against Early Excitotoxicity via Promotion of Shh Transcription // Mol Neurobiol. 2016;53(9):6444–6458. Doi: 10.1007/s12035-015-9545-z.