Исследование динамики концентрации BDNF в различных структурах мозга крыс после воздействия острой нормобарической гипоксии

Перинатальная гипоксия является значимой проблемой, оказывающей влияние на развитие нервной системы и последующие когнитивные функции как у человека, так и у животных. В ответ на гипоксическое воздействие организм вырабатывает трофические факторы – нейротрофины, регуляторные белки, которые синтезируются в нейронах и глии – NGF (фактор роста нервов), BDNF (нейротрофический фактор мозга), GDNF (глиальный нейротрофический фактор). BDNF поддерживает дифференцировку, созревание и выживание нейронов, а также проявляет нейропротективный эффект в неблагоприятных условиях, таких как глутаматергическая стимуляция, церебральная ишемия, гипогликемия и нейротоксичность.

Цель – изучение динамики концентрации BDNF в различных структурах мозга крыс после воздействия острой нормобарической гипоксии.

Материалы и методы. Работа проводилась на крысах обоего пола линии Wistar (20 половозрелых самок и 10 половозрелых самцов, которые поровну по принципу рандомизации были разделены на 2 группы и от них было получено потомство). 1 группа – контроль, а животным 2 группы моделировали состояние недоношенной беременности человека: воздействие острой нормобарической гипоксии на крысят на вторые постнатальные сутки и впоследствии оценивали динамику концентрации BDNF в тканях мозга, фронтальной коре, гипоталамусе и гиппокампе крысят методом иммуноферментного анализа.

Результаты. Установлено, что острая нормобарическая гипоксия приводит к возрастанию концентрации BDNF до 7 суток после воздействия гипоксии в целом мозге, фронтальной коре, гипоталамусе и гиппокампе крыс обоих полов, а затем концентрация нейтрофина снижается до физиологической нормы. В динамике эксперимента концентрация BDNF в целом мозге у самок была существенно ниже, чем у самцов, а в гиппокампе – наоборот.

1. Федотова Н. Н. Исследование влияния перинатальной гипоксии на физическое и сенсомоторное развитие крысят / Н. Н. Федотова, О. Н. Павлова, О. Н. Гуленко, В. В. Леонов, Е. В. Лукенюк // Современные вопросы биомедицины. – 2025. – Т. 9. – № 1 (31). doi: 10.24412/2588-0500-2025_09_01_18.

2. Ордян Н. Э. Нарушения вследствие перинатальной гипоксии поведенческой и гормональной стресс-реакций крыс адолесцентного возраста и их коррекция новым производным ГАМК / Н. Э. Ордян, В. К. Акулова, С. Г. Пивина, В. А. Отеллин, И. Н. Тюренков // Журнал эволюционной биохимии и физиологии. – 2019. – Т. 55. – № 1. – С. 59–64. doi: 0.1134/S0044452919010091.

3. Piesova, M. Impact of perinatal hypoxia on the developing brain / M. Piesova, M. Mach // Physiological Research. – 2020. – Vol. 69. – P. 199–213. doi: 10.33549/physiolres.934198.

4. Гудашева Т. А. Дипептидный миметик фактора роста нервов стимулирует нейрогенез и синаптогенез в гиппокампе и стриатуме взрослых крыс с фокальной церебральной ишемией / Т. А. Гудашева, П. Ю. Поварнина, А. А. Волкова, С. В. Круглов, Т. А. Антипова, С. Б. Середенин // Acta Naturae (русскоязычная версия). – 2019. – Т. 11. – № 3(42). – С. 31–37. doi: 10.32607/20758251-2019-11-3-31-37.

5. Коробцов А. В. Характеристика нейротрофинов и их локализация в неокортексе крыс при острой экспериментальной ишемии / А. В. Коробцов, С. Г. Калиниченко, Н. Ю. Матвеева // Вестник новых медицинских технологий. Электронное издание. – 2018. – № 4. – С. 235–241. doi: 10.24411/2075-4094-2018-16130.

6. Berretta A. Poststroke recovery: the role of activity-dependent release of brain-derived neurotrophic factor / A. Berretta, Y. C. Tzeng, A. N. Clarkson // Expert Review of Neurotherapeutics. – 2014. – Vol. 14. – № 11. – P. 1335–1344. doi: 10.1586/14737175.2014.969242.

7. Bibel M. Biochemical and functional interactions between the neurotrophin receptors trk and p75(NTR) / M. Bibel, E. Hoppe, Y. A. Barde // EMBO Journal. – 1999. – Vol. 18. – № 3. – P. 616–622. doi: 10.1093/emboj/18.3.616.

8. Chen A. I. The neuroprotective roles of BDNF in hypoxic ischemic brain injury / A. I. Chen, L. J. Xiong, Y. U. Tong, M. Mao // Biomedical Reports. – 2013. – Vol. 1. – № 2. – P. 167–176. doi: 10.3892/br.2012.48.

9. Hu Y. BDNF and the diseased nervous system: a delicate balance between adaptive and pathological processes of gene regulation / Y. Hu, S.J. Russek // Journal of Neurochemistry. – 2008. – Vol. 105. – P. 1–17. doi: 10.1111/j.1471-4159.2008.05237.x.

10. Jiang Y. Intranasal brain-derived neurotrophic factor protects brain from ischemic insult via modulating local inflammation in rats / Y. Jiang, N. Wei, T. Lu, J. Zhu, G. Xu, X. Liu // Neuroscience. – 2011. – Vol. 172. – P. 398–405. doi: 10.1016/j.neuroscience.2010.10.054.

11. Stadlin A. Development of a postnatal 3-day-old rat model of mild hypoxic-ischemic brain injury / A. Stadlin, A. James, R. Fiscus, Y. F. Wong, M. Rogers, C. Haines // Brain Research. – 2003. – Vol. 993. – № 1–2. – P. 101–110. doi: 10.1016/j.brainres.2003.08.058.

12. Yang Z. Sustained neocortical neurogenesis after neonatal hypoxic/ischemic injury / Z. Yang, M. V. Covey, C. L. Bitel, L. Ni, G. M. Jonakait, S. W. Levison // Annals of Neurology. – 2007. – Vol. 61. – № 3. – P. 199–208. doi: 10.1002/ana.21068.

13. Wang H. Secretion of brain-derived neurotrophic factor from PC12 cells in response to oxidative stress requires autocrine dopamine signaling / H. Wang, G. Yuan, N. R. Prabhakar, M. Boswell, D.M. Katz // Journal of Neurochemistry. – 2006. – Vol. 96. – № 3. – P. 694–705. doi: 10.1111/j.1471-4159.2005.03572.x.

14. Kang H. Long-lasting neurotrophin-induced enhancement of synaptic transmission in the adult hippocampus / H. Kang, E. M. Schuman // Science. – 1995. – Vol. 267. – № 5204. – P. 1658–1662. doi: 10.1126/science.7886457.

15. Chen S. C. Novel molecular correlates of neuronal death and regeneration / S. C. Chen, H. D. Soares, J. I. Morgan // Advances in Neurology. – 1996. – Vol. 71. – P. 433–449.

16. Johansson B. B. Functional recovery after brain infarction / B. B. Johansson // Cerebrovascular Diseases. – 1995. – Vol. 5. – № 4. – P. 278–281. doi: 10.1111/j.1750-3639.1994.tb00814.x.

17. Голосная Г. С. Васкулоэндотелиальный фактор роста (VEGF) и нейротрофический фактор головного мозга (BDNF) у новорожденных с перинатальными гипоксическими поражениями ЦНС / Г. С. Голосная, С. А. Котий // Вопросы современной педиатрии. – 2006. – № 5. – С. 149.

18. Scheepens A. The effect of a global birth asphyxia on the ontogeny of BDNF and NGF protein expression in the juvenile brain / A. Scheepens, G. Wassink, C. E. Blanco // Developmental Brain Research. – 2003. – Vol. 140. – № 2. – P. 215–221. doi: 10.1016/s0165-3806(02)00608-9.

19. Pereira L. O. Long-term effects of environmental stimulation following hypoxia-ischemia on the oxidative state and BDNF levels in rat hippocampus and frontal cortex / L. O. Pereira, P. M. Nabinger, A. C. P. Strapasson, P. Nardin, C. A. S. Gonçalves, I. R. Siqueira, C. A. Netto // Brain Research. – 2009. – Vol. 1247. – P. 188–195.

20. Diaz J. Therapeutic hypothermia provides variable protection against behavioral deficits after neonatal hypoxia-ischemia: a potential role for brain-derived neurotrophic factor / J. Diaz, S. Abiola, N. Kim, O. Avaritt [et al.] // Developmental Neuroscience. – 2017. – Vol. 39. – № 1–4. – P. 257–272.

21. Wang Z. Sodium hydrosulfide prevents hypoxia-induced behavioral impairment in neonatal mice / Z. Wang, J. Zhan, X. Wang, J. Gu, K. Xie, Q. Zhang, D. Liu // Brain Research. – 2013. – Vol. 1538. – P. 126–134. doi: 10.1016/j.brainres.2013.09.043.

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