Роль мозгового и глиального нейротрофических факторов при хронической внутриутробной кислородной депривации плода

Н.А. Щелчкова, А.А. Кокая, В.Ф. Беженарь, О.В. Рождественская, М.А. Мамедова, Т.А. Мищенко, Е.В. Митрошина, М.В. Ведунова

Ключевые слова: нейротрофический фактор головного мозга; BDNF; глиальный нейротрофический фактор; GDNF; нейронспецифическая енолаза; NSE; гипоксия-индуцированный фактор; HIF-1β; пренатальная гипоксия.

2020, том 12, номер 1, стр. 25.

DOI: https://doi.org/10.17691/stm2020.12.1.03

Полный текст статьи

html pdf

1622

1518

Аннотация
Список литературы
Как цитировать в References

Цель исследования — определение роли нейротрофических факторов BDNF и GDNF в реализации компенсаторно-приспособительных механизмов организма новорожденного при действии гипоксии.

Материалы и методы. Эксперименты in vivo были выполнены на беременных самках мышей линии C57BL/6 (n=36). В разных триместрах беременности проводили моделирование хронической гипобарической гипоксии. На 19–20-й дни гестации в крови беременных самок определяли концентрацию нейротрофических факторов BDNF, GDNF методом иммуноферментного анализа. В дальнейшем оценивали количество новорожденных мышат и их массо-ростовые характеристики.

В клинических исследованиях принимали участие роженицы (n=88) и их новорожденные дети, наблюдаемые в клинике акушерства и гинекологии Первого Санкт-Петербургского государственного медицинского университета им. академика И.П. Павлова. В пуповинной крови плодов методом иммуноферментного анализа определяли концентрации нейротрофических факторов BDNF, GDNF, нейрон-специфической енолазы (NSE) и гипоксия-индуцированного фактора (HIF-1β). Полученные данные ретроспективно сопоставляли с показателями кардиотокографии, доплерометрии, с наличием мекониально окрашенных околоплодных вод, а также с состоянием ребенка при рождении, оценкой по шкале Апгар, течением периода адаптации.

Результаты. Хроническая гипобарическая гипоксия у беременных самок мышей в I и II триместрах приводила к достоверному снижению уровня нейротрофических факторов BDNF, GDNF, сокращению числа эмбрионов, а также к значимым изменениям массо-ростовых характеристик у новорожденных детенышей.

Согласно клиническим наблюдениям, повышенная экспрессия данных нейротрофических факторов обеспечивает защиту новорожденного даже при наличии и реализации факторов гипоксии. Низкое содержание нейротрофических факторов BDNF, GDNF наблюдалось в группе младенцев с высоким риском развития неблагоприятных последствий гипоксического повреждения.

Заключение. Экспериментально и клинически установлена защитная роль нейротрофических факторов BDNF, GDNF в регуляции гомеостаза у плода в условиях хронической гипоксии.

Федорова М.В. Диагностика и лечение внутриутробной гипоксии плода. М: Медицина; 1982; 207 с.
Hennigan A., O’Callaghan R.M., Kelly A.M. Neurotrophins and their receptors: roles in plasticity, neurodegeneration and neuroprotection. Biochem Soc Trans 2007; 35(2): 424–427, https://doi.org/10.1042/bst0350424.
Фоминова У.Н., Гурина О.И., Шепелева И.И., Попова Т.Н., Кекелидзе З.И., Чехонин В.П. Нейротрофический фактор головного мозга: структура и взаимодействие с рецепторами. Российский психиатрический журнал 2018; 4: 64–72.
Urazov М.D., Astrakhanova Т.А., Usenko А.V., Mishchenko Т.А., Schelchkova N.А., Kravchenko G.A., Vedunova М.V., Mitroshina Е.V. New aspects of central nervous system adaptation to prenatal hypoxia. Sovremennye tehnologii v medicine 2018; 10(4): 60–68, https://doi.org/10.17691/stm2018.10.4.07.
Giannopoulou I., Pagida M.A., Briana D.D., Panayotacopoulou M.T. Perinatal hypoxia as a risk factor for psychopathology later in life: the role of dopamine and neurotrophins. Hormones 2018; 17(1): 25–32, https://doi.org/10.1007/s42000-018-0007-7.
Benarroch E.E. Brain-derived neurotrophic factor: regulation, effects, and potential clinical relevance. Neurology 2015; 84(16): 1693–1694, https://doi.org/10.1212/wnl.0000000000001507.
Kowiański P., Lietzau G., Czuba E., Waśkow M., Steliga A., Moryś J. BDNF: a key factor with multipotent impact on brain signaling and synaptic plasticity. Cell Mol Neurobiol 2018; 38(3): 579–593, https://doi.org/10.1007/s10571-017-0510-4.
Mishchenko T.A., Mitroshina E.V., Usenko A.V., Voronova N.V., Astrakhanova T.A., Shirokova O.M., Kastalskiy I.A., Vedunova M.V. Features of neural network formation and their functions in primary hippocampal cultures on the background of chronic TrkB receptor system influence. Front Physiol 2019; 9: 1925, https://doi.org/10.3389/fphys.2018.01925.
Duarte E.P., Curcio M., Canzoniero L.M., Duarte C.B. Neuroprotection by GDNF in the ischemic brain. Growth Factors 2012; 30(4): 242–257, https://doi.org/10.3109/08977194.2012.691478.
Mitroshina Е.V., Mishchenko T.A., Shirokova O.M., Astrakhanova T.A., Loginova M.M., Epifanova E.A., Babaev A.A., Tarabykin V.S., Vedunova M.V. Intracellular neuroprotective mechanisms in neuron-glial networks mediated by glial cell line-derived neurotrophic factor. Oxid Med Cell Longev 2019; 2019: 1036907, https://doi.org/10.1155/2019/1036907.
Celtik C., Acunaş B., Oner N., Pala O. Neuron-specific enolase as a marker of the severity and outcome of hypoxic ischemic encephalopathy. Brain Dev 2004; 26(6): 398–402, https://doi.org/10.1016/j.braindev.2003.12.007.
Морозова А.Ю., Милютина Ю.П., Арутюнян А.В., Евсюкова И.И. Содержание нейрон специфической енолазы и нейротрофического фактора роста в пуповинной крови здоровых доношенных детей после операции планового кесарева сечения и спонтанных родов. Журнал акушерства и женских болезней 2015; 64(6): 38–42.
Chen R., Lai U.H., Zhu L., Singh A., Ahmed M., Forsyth N.R. Reactive oxygen species formation in the brain at different oxygen levels: the role of hypoxia inducible factors. Front Cell Dev Biol 2018; 6: 132, https://doi.org/10.3389/fcell.2018.00132.
Adachi N., Numakawa T., Richards M., Nakajima S., Kunugi H. New insight in expression, transport, and secretion of brain-derived neurotrophic factor: implications in brain-related diseases. World J Biol Chem 2014; 5(4): 409–428, https://doi.org/10.4331/wjbc.v5.i4.409.
Shishkina T.V., Mishchenko T.A., Mitroshina E.V., Pimashkin A.S., Kastalskiy I.A., Mukhina I.V., Kazantsev V.B., Vedunova M.V., Shirokova O.M. Glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) counteracts hypoxic damage to hippocampal neural network function in vitro. Brain Res 2018; 1678: 310–321, https://doi.org/10.1016/j.brainres.2017.10.023.
Vedunova М.V., Sakharnova Т.А., Mitroshina E.V., Shishkina T.V., Astrakhanova T.A., Mukhina I.V. Antihypoxic and neuroprotective properties of BDNF and GDNF in vitro and in vivo under hypoxic conditions. Sovremennye tehnologii v medicine 2014; 6(4): 38–47.
Maragakis N.J., Rothstein J.D. Mechanisms of disease: astrocytes in neurodegenerative disease. Nat Clin Pract Neurol 2006; 2(12): 679–689, https://doi.org/10.1038/ncpneuro0355.
Capani F., Quarracino C., Caccuri R., Sica R.E. Astrocytes as the main players in primary degenerative disorders of the human central nervous system. Front Aging Neurosci 2016; 8: 45, https://doi.org/10.3389/fnagi.2016.00045.
Douglas-Escobar M., Weiss M.D. Biomarkers of hypoxic-ischemic encephalopathy in newborns. Front Neurol 2012; 3: 144, https://doi.org/10.3389/fneur.2012.00144.
Pan W., Banks W.A., Fasold M.B., Bluth J., Kastin A.J. Transport of brain-derived neurotrophic factor across the blood-brain barrier. Neuropharmacology 1998; 37(12): 1553–1561, https://doi.org/10.1016/s0028-3908(98)00141-5.
Karege F., Schwald M., Cisse M. Postnatal developmental profile of brain-derived neurotrophic factor in rat brain and platelets. Neurosci Lett 2002; 328(3): 261–264, https://doi.org/10.1016/s0304-3940(02)00529-3.
Fujita K., Tatsumi K., Kondoh E., Chigusa Y., Mogami H., Fujii T., Yura S., Kakui K., Konishi I. Differential expression and the anti-apoptotic effect of human placental neurotrophins and their receptors. Placenta 2011; 32(10): 737–744, https://doi.org/10.1016/j.placenta.2011.07.001.
Sahay A.S., Sundrani D.P., Joshi S.R. Neurotrophins: role in placental growth and development. Vitam Horm 2017; 104: 243–261, https://doi.org/10.1016/bs.vh.2016.11.002.
Mayeur S., Lukaszewski M.A., Breton C., Storme L., Vieau D., Lesage J. Do neurotrophins regulate the feto-placental development? J Med Hypotheses 2011; 76(5): 726–728, https://doi.org/10.1016/j.mehy.2011.02.008.
Rajkumar R., Bhaya B., Mamilla D., Czech T., Kisseih E., Saini A., Chouthai N. A preliminary evaluation of glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) levels in cerebrospinal fluid across various gestational ages and clinical conditions of the neonate. Int J Dev Neurosci 2018; 65: 61–65, https://doi.org/10.1016/j.ijdevneu.2017.10.001.
Kinjo T., Ohga S., Ochiai M., Honjo S., Tanaka T., Takahata Y., Ihara K., Hara T. Serum chemokine levels and developmental outcome in preterm infants. Early Human Development 2011; 87(6): 439–443, https://doi.org/10.1016/j.earlhumdev.2011.03.006.

Shchelchkova N.A., Kokaya A.A., Bezhenar’ V.F., Rozhdestvenskaya O.V., Mamedova M.A., Mishchenko T.A., Mitroshina E.V., Vedunova M.V. The Role of Brain-Derived Neurotrophic Factor and Glial Cell Line-Derived Neurotrophic Factor in Chronic Fetal Oxygen Deprivation. Sovremennye tehnologii v medicine 2020; 12(1): 25, https://doi.org/10.17691/stm2020.12.1.03