ИЗМЕНЕНИЕ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ РЕЦЕПТОРА NMDA ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ НАНОЧАСТИЦ ОКСИДА МЕДИ

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Введение. Медь играет важную роль в метаболизме мозга, однако частицы меди нанометрового диапазона могут проявлять нейротоксические свойства и вызывать нарушения работы клеток мозга.

Материал и методы. В течение 6 недель 3 раза в неделю внутрибрюшинно животным вводили суспензию НЧ оксида меди. Определение экспрессии генов GRIN1, GRIN2a и GRIN2b, кодирующих белки GluN1, GluN2a и GluN2b, соответственно проводилось методом ПЦР в реальном времени с зондами.

Результаты. Определено статистически достоверное снижение уровня экспрессии генов, кодирующих белки рецептора NMDA, при воздействии наночастиц CuO 0,5 мг/мл (ΔCt (GRIN1) = 0,813; ΔCt (GRIN2A) = 3,477; ΔCt (GRIN2B) = 1,37) в сравнении с контрольной группой (ΔCt (GRIN1) = 6,301; ΔCt (GRIN2A) = 7,823; ΔCt (GRIN2B) = 4,747).

Заключение. Оценка уровня экспрессии генов рецептора NMDA может быть использована в качестве генетического маркера для определения токсического действия наночастиц оксида меди, однако необходимы дальнейшие исследования, включающие проведение поведенческих тестов, которые позволили бы подтвердить наличие клинических проявлений нейродегенеративных растройств.

About the authors

Иван Ситников

ФБУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора, 620014, г. Екатеринбург, Российская Федерация

Author for correspondence.
Email: ivan11011994@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-4109-9268
Russian Federation

Дарья Шаихова

ФБУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора, г. Екатеринбург

Email: darya.boo@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7029-3406

Анна Амромина

ФБУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора, г. Екатеринбург

Email: amrominaam@ymrc.ru
ORCID iD: 0000-0001-8794-7288

Марина Сутункова

ФБУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора, г. Екатеринбург

Email: sutunkova@ymrc.ru
ORCID iD: 0000-0002-1743-7642

Юлия Рябова

ФБУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора, г. Екатеринбург

Email: ryabova@ymrc.ru
ORCID iD: 0000-0003-2677-0479

Анастасия Тажигулова

ФБУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора, г. Екатеринбург

Email: vasilyevaav@ymrc.ru
ORCID iD: 0000-0001-9384-8550

Вадим Рузаков

ФБУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора, г. Екатеринбург

Email: ruzakov@ymrc.ru
ORCID iD: 0000-0002-8902-0416

References

  1. References
  2. Ulanova T.S., Antipyeva M.V., Zabirova M.I., Volkova M.V. Determination of nanoscale particles in the air of working zone at the metallurgical production. Analiz riska zdorov'yu. 2015; 1: 77–81. (in Russian).
  3. Gurvich V.B., Katznelson B.A., Ruzakov V.O., Privalova L.I., Bushueva T. V., Grebyonkina S. V. Biochemical effects of workers exposed to aerosols of metallurgical copper production containing nanoparticles. Proceedings of the All-Russian Scientific and Practical Conference with International Participation. Ekaterinburg, 2016; 21–3. (in Russian).
  4. Privalova L.I., Katsnelson B.A., Loginova N.V., Gurvich V.B., Shur V.Ya., Beikin Ya.B. et al. Cytological and biochemical characteristics of bronchoalveolar lavage fluid in rats after intratracheal instillation of copper oxide nano-scale particles. Toksikologicheskii vestnik. 2014; 5: 8–13. (in Russian).
  5. Khamidulina Kh.Kh., Davydova Yu.O. International approaches to the evaluation of the toxicity and hazards of nanoparticles and nanomaterials. Toksikologicheskii vestnik. 2011; 6: 53–57. (in Russian).
  6. Filatov B.N., Bocharova L.I., Klauchek V.V., Maslennikov A.A., Pocheptsov A.Ya., Tochilkina L.P. Production and use of nanomaterials (toxicological and hygienic problems). Medline.ru. 2015; 16(1): 259–66. (in Russian).
  7. De Matteis V., Cascione M., Toma C.C., Pellegrino P., Rizzello L., Rinaldi R. Tailoring Cell Morphomechanical Perturbations Through Metal Oxide Nanoparticles. V. Nanoscale Res. Lett. 2019; 14(1): 109.
  8. Takenaka S.; Karg E.; Roth C.; Schulz H.; Ziesenis A.; Heinzmann U., et al. Pulmonary and systemic distribution of inhaled ultrafine silver particles in rats. Environ Health Perspect. 2001; 109: 547–551.
  9. Sharma, HS; Sharma, A. Nanoparticles aggravate heat stress induced cognitive deficits, blood-brain barrier disruption, edema formation and brain pathology. Prog Brain Res. 2007; 162: 245–273.
  10. Linder M.C., M. Hazegh-Azam. Copper biochemistry and molecular biology. Am. J. Clin. Nutr. 1996; 63: 797–811.
  11. Stys P.K., H.T. You, G.W. Zamponi.Copper-dependent regulation of NMDA receptors by cellular prion protein: implications for neurodegenerative disorders. J. Physiol. 2012; 590: 1357–1368.
  12. Katsnel'son B.A., Privalova L.I., Gurvich V.B., Makeev O.G., Shur V.J., Sutunkova M.P. et al. Method for prevention of adverse health effects of general toxic and genotoxic action of copper oxide nanoparticles. Patent RF; N 2560682 (in Russian).
  13. Valko M., Morris H., Cronin M.T.D. Metals, toxicity and oxidative stress. Curr. Med. Chem. 2005; 12: 1161–1208.
  14. Pal A., Badyal R.K., Vasishta R.K., Attri S.V., Thapa B.R., Prasad R. Biochemical, histological, and memory impairment effects of chronic copper toxicity: a model for non-wilsonian brain copper toxicosis in wistar rat. Biol. Trace Elem. Res. 2013; 153: 257–268
  15. Hung Y.H., Bush A.I., Cherny R.A. Copper in the brain and Alzheimer's disease. J. Biol. Inorg. Chem. 2010; 15: 61–76
  16. Huang Y., Shen W., Su J., Cheng B., Li D., Liu G., Zhou W.X., Zhang Y.X. Modulating the Balance of Synaptic and Extrasynaptic NMDA Receptors Shows Positive Effects against Amyloid-beta-Induced Neurotoxicity. J Alzheimers Dis. 2017; 57: 885–897.
  17. Gielen M., Retchless B.S., Mony L., Johnson J.W., Paoletti P. Mechanism of differential control of NMDA receptor activity by NR2 subunits. Nature. 2009. 459(7247): 703–707.
  18. Hansen K.B., Yi F., Perszyk, R.E., Furukawa H., Wollmuth L.P., Gibb A.J., Traynelis S.F. Structure, function, and allosteric modulation of NMDA receptors. Journal of General Physiology. 2018; 150(8): 1081–1105.
  19. Paoletti P., C. Bellone, Zhou Q. NMDA receptor subunit diversity: impact on receptor properties, synaptic plasticity and disease. Nat. Rev. Neurosci. 2013; 14: 383–400.
  20. MacDonald J.F., Jackson M.F., Beazely M.A. Hippocampal long-term synaptic plasticity and signal amplification of NMDA receptors. Crit Rev Neurobiol. 2006; 18: 71–84.
  21. Schlief M.L., West T., Craig A.M., Holtzman D.M., Gitlin J.D. Role of the Menkes copper-transporting ATPase in NMDA receptor-mediated neuronal toxicity. Proc Natl Acad Sci U S A. 2006; 103: 14919–14924.
  22. Kalia L.V., Kalia S.K., Salter M.W. NMDA receptors in clinical neurology: excitatory times ahead. Lancet Neurol. 2008; 7: 742–755.
  23. Kotermanski S.E., Johnson J.W. Mg2+ imparts NMDA receptor subtype selectivity to the Alzheimer's drug memantine. J Neurosci. 2009; 29: 2774–2779.
  24. Wang R., Reddy P.H. Role of Glutamate and NMDA Receptors in Alzheimer's Disease. J Alzheimers Dis. 2017; 57: 1041–1048.
  25. Trofimov A.N., Rotov A.Yu., Veniaminova E.A., Fomalont K., Schwarz A.P., Zubareva O.E. Behavioral alterations of adult rats evoked by neonatal LPS injections are associated with changes of ionotropic glutamate receptors gene expression in the brain. Russian Journal of Physiology (formerly I. M. Sechenov Physiological Journal). 2020; 106(3): 356–372.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2021 Ситников И., Шаихова Д., Амромина А., Сутункова М., Рябова Ю., Тажигулова А., Рузаков В.


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 81728 от 11 декабря 2013.