Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 54529 МЕДИЦИНСКАЯ БИОФИЗИКА И БИОФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ MEDICAL BIOPHYSICS AND BIOPHYSICAL CHEMISTRY МЕДИЦИНСКАЯ БИОФИЗИКА И БИОФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ The dynamics of gene expression in the lumbar spinal cord and sciatic nerve of mice in modeling hypogravity Динамика экспрессии генов в поясничном утолщении спинного мозга и седалищном нерве мыши при моделировании гипогравитации Шаймарданова Г Ф Shaymardanova G F gulnara-f-kzn@mail.ru Гайсин И А Gaysin I A Васильева А Р Vasilyeva A R Краснова Л А Krasnova L A Казанский институт биохимии и биофизики ФИЦ КазНЦ РАН; Казанский ГМУ Минздрава России ru Kazan Institute of Biochemistry and Biophysics, FRC Kazan Scientific Center of RAS; Kazan State Medical University ru Казанский ГМУ Минздрава России ru Kazan State Medical University ru Казанский ГМУ Минздрава России ru Kazan State Medical University ru Казанский ГМУ Минздрава России ru Kazan State Medical University ru 25 06 2020 25 06 2020 5 2 317 320 20 06 2020 20 06 2020 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54529/view

В работе дана характеристика транскрипционной активности генов dlg4, mpz, anxa5, agrn, chat в мотонейронах поясничного утолщения спинного мозга и седалищном нерве мыши в условиях длительного (30 сут.) антиортостатического вывешивания в сравнении с контрольной группой, находившейся в обычных условиях вивария. Соответствующие белки играют важную роль в обеспечении структуры и проводимости периферического нерва. Выбранные гены, согласно результатам предыдущих исследований, увеличили уровень активности после 30-суточного пребывания в космосе. Организация модельного эксперимента на Земле позволила проследить динамику изменений в зависимости от длительности вывешивания, а также сравнить их проявления в нейронах поясничного утолщения спинного мозга и в седалищном нерве. По нашим данным, выделяется приблизительно двухнедельный период, в течение которого система пытается функционировать без радикальных перестроек своего метаболизма. По истечении этого периода включаются адаптационные механизмы, выражающиеся в резкой активации указанных генов (за исключением mpz).

The work gives a characteristic of the transcriptional activity of the dlg4, mpz, anxa5, agrn, chat genes in the motor neurons of the lumbar spinal cord and in the sciatic nerve of mice under long-term (30 days) hind limb unloading in comparison with the control group under normal vivarium conditions. Corresponding proteins play an important role in maintaining the structure and conductivity of the peripheral nerve. Selected genes, according to the results of previous studies, increased the level of activity after a 30-day spaceflight. The organization of a model experiment on Earth allowed to trace the dynamics of changes depending on the duration of hanging, and also to compare their manifestations in neurons of the lumbar spinal cord and in the sciatic nerve. According to our data, there is an approximately two-week period during which the system tries to function without radical changes in its metabolism. After this period, adaptation mechanisms results in the sharp activation of these genes (except of mpz).

 антиортостатическое вывешивание экспрессия генов седалищный нерв hind limb unloading gene expression sciatic nerve Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект 17-04-01404).

Цыбко А.С., Ильчибаева Т.В., Попова Н.К. Влияние космического полета на экспрессию генов в головном мозге экспериментальных животных. Вавиловский журнал генетики и селекции, 2016, т. 20, № 2, с. 172-179. DOI: 10.18699/VJ16.134. @@[Cybko A.S., Il'chibaeva T.V., Popova N.K. Vliyanie kosmicheskogo poleta na ekspressiyu genov v golovnom mozge eksperimental'nyh zhivotnyh. Vavilovskij zhurnal genetiki i selekcii, 2016, vol. 20, no. 2, pp. 172-179. (In Russ.)] Cybko A.S., Il'chibaeva T.V., Popova N.K. Vliyanie kosmicheskogo poleta na ekspressiyu genov v golovnom mozge eksperimental'nyh zhivotnyh. Vavilovskiy zhurnal genetiki i selekcii, 2016, t. 20, № 2, s. 172-179. DOI: 10.18699/VJ16.134. @@[Cybko A.S., Il'chibaeva T.V., Popova N.K. Vliyanie kosmicheskogo poleta na ekspressiyu genov v golovnom mozge eksperimental'nyh zhivotnyh. Vavilovskij zhurnal genetiki i selekcii, 2016, vol. 20, no. 2, pp. 172-179. (In Russ.)] Canu M.-H., Carnaud M., Picquet F., Goutebroze L. Activity-dependent regulation of myelin maintenance in the adult rat. Brain Research, 2009, vol. 3, pp. 45-51. Canu M.-H., Carnaud M., Picquet F., Goutebroze L. Activity-dependent regulation of myelin maintenance in the adult rat. Brain Research, 2009, vol. 3, pp. 45-51. Islamov R.R., Tyapkina O.V., Nikol’skii E.E., Kozlovskaya I.B., Grigor’ev A.I. The Role of Spinal Cord Motoneurons in the Mechanisms of Development of Low-Gravity Motor Syndrome. Neuroscience and Behavioral Physiology, 2015, vol. 45, no. 1, pp. 96-103. DOI: 10.1007/s11055-014-0045-9. Islamov R.R., Tyapkina O.V., Nikol’skii E.E., Kozlovskaya I.B., Grigor’ev A.I. The Role of Spinal Cord Motoneurons in the Mechanisms of Development of Low-Gravity Motor Syndrome. Neuroscience and Behavioral Physiology, 2015, vol. 45, no. 1, pp. 96-103. DOI: 10.1007/s11055-014-0045-9. Nagatomo F., Terada M., Ishioka N., Ishihara A. Effects of Exposure to Microgravity on Neuromuscular Systems: A Review. Int. J. Microgravity Sci. Appl., 2014, vol. 31, no. 2, pp. 66-71. Nagatomo F., Terada M., Ishioka N., Ishihara A. Effects of Exposure to Microgravity on Neuromuscular Systems: A Review. Int. J. Microgravity Sci. Appl., 2014, vol. 31, no. 2, pp. 66-71. Григорьев А.И., Козловская И.Б., Шенкман Б.С. Роль опорной афферентации в организации тонической мышечной системы. Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова, 2004, т. 5, с. 508-521. @@[Grigor'ev A.I., Kozlovskaya I.B., SHenkman B.S. Rol' opornoj afferentacii v organizacii tonicheskoj myshechnoj sistemy. Rossijskij fiziologicheskij zhurnal im. I.M. Sechenova, 2004, vol. 5, pp. 508-521. (In Russ.)] Grigor'ev A.I., Kozlovskaya I.B., Shenkman B.S. Rol' opornoy afferentacii v organizacii tonicheskoy myshechnoy sistemy. Rossiyskiy fiziologicheskiy zhurnal im. I.M. Sechenova, 2004, t. 5, s. 508-521. @@[Grigor'ev A.I., Kozlovskaya I.B., SHenkman B.S. Rol' opornoj afferentacii v organizacii tonicheskoj myshechnoj sistemy. Rossijskij fiziologicheskij zhurnal im. I.M. Sechenova, 2004, vol. 5, pp. 508-521. (In Russ.)] Baguma-Nibasheka M., Fracassi A., Costain W. et al. Role of skeletal muscle in motor neuron development. Histol. Histopathol., 2016, vol. 31, no. 7, pp. 699-719. DOI 10.14670/HH-11-742. Baguma-Nibasheka M., Fracassi A., Costain W. et al. Role of skeletal muscle in motor neuron development. Histol. Histopathol., 2016, vol. 31, no. 7, pp. 699-719. DOI 10.14670/HH-11-742. Morey-Holton, E.R., Globus, K., Hindlimb unloading rodent model: technical aspects. J. Appl. Physiol., 2002, vol. 92, pp. 1367-77. DOI: 10.1152/japplphysiol.00969.2001. Morey-Holton, E.R., Globus, K., Hindlimb unloading rodent model: technical aspects. J. Appl. Physiol., 2002, vol. 92, pp. 1367-77. DOI: 10.1152/japplphysiol.00969.2001. Kuznetsov M.S., Rezvyakov P.N., Lisyukov A.N., Gusev O.A., Nikolskiy E.E., Islamov R.R. Bioinformatic Analysis of the Sciatic Nerve Transcriptomes of Mice after 30-Day Spaceflight on Board the Bion-M1 Biosatellite. Russian Journal of Genetics, 2019, vol. 55, no. 3, pp. 388-392. DOI: 10.1134/S1022795419030104. Kuznetsov M.S., Rezvyakov P.N., Lisyukov A.N., Gusev O.A., Nikolskiy E.E., Islamov R.R. Bioinformatic Analysis of the Sciatic Nerve Transcriptomes of Mice after 30-Day Spaceflight on Board the Bion-M1 Biosatellite. Russian Journal of Genetics, 2019, vol. 55, no. 3, pp. 388-392. DOI: 10.1134/S1022795419030104. Chen T.-J., Kukley M. Glutamate receptors and glutamatergic signalling in the peripheral nerves. Neural Regen Res., 2020, vol. 15, no. 3, pp. 438-447. DOI: 10.4103/1673-5374.266047. Chen T.-J., Kukley M. Glutamate receptors and glutamatergic signalling in the peripheral nerves. Neural Regen Res., 2020, vol. 15, no. 3, pp. 438-447. DOI: 10.4103/1673-5374.266047. Bouter A., Carmeille R., Gounou C., Bouvet F., Degrelle S.A., Evain-Brion D., Brisson A.R. Review: Annexin-A5 and cell membrane repair. Placenta 36, Supplement 1, Trophoblast Research, 2015, vol. 29, pp. S43-S49. DOI: 10.1016/j.placenta.2015.01.193. Bouter A., Carmeille R., Gounou C., Bouvet F., Degrelle S.A., Evain-Brion D., Brisson A.R. Review: Annexin-A5 and cell membrane repair. Placenta 36, Supplement 1, Trophoblast Research, 2015, vol. 29, pp. S43-S49. DOI: 10.1016/j.placenta.2015.01.193. Bolliger M.F., Zurlinden A., Lüscher D., Bütikofer L., Shakhova O., Francolini M., et al. Specific proteolytic cleavage of agrin regulates maturation of the neuromuscular junction. J. Cell Sci., 2010, vol. 123, pp. 3944-3955. DOI: 10.1242/jcs.072090. Bolliger M.F., Zurlinden A., Lüscher D., Bütikofer L., Shakhova O., Francolini M., et al. Specific proteolytic cleavage of agrin regulates maturation of the neuromuscular junction. J. Cell Sci., 2010, vol. 123, pp. 3944-3955. DOI: 10.1242/jcs.072090. Shaymardanova G.F., Salnikov V.V. Localization of Annexin V and Agrin in the Intact Sciatic Nerve of Mice. Neurochemical Journal, 2020, vol. 3 (in press). Shaymardanova G.F., Salnikov V.V. Localization of Annexin V and Agrin in the Intact Sciatic Nerve of Mice. Neurochemical Journal, 2020, vol. 3 (in press). Rezvyakov P.N., Shaimardanova G.F., Lisukov A.N., Kuznetsov M.S., Islamov R.R., Nikolskiy E.E. Morphological Study of Myelinated Fibers of the Sciatic Nerve in Mice after Space Flight and Readaptation to the Conditions of Earth Gravity. Doklady Biological Sciences, 2018, p. 482. DOI: 10.1134/S0012496618050101. Rezvyakov P.N., Shaimardanova G.F., Lisukov A.N., Kuznetsov M.S., Islamov R.R., Nikolskiy E.E. Morphological Study of Myelinated Fibers of the Sciatic Nerve in Mice after Space Flight and Readaptation to the Conditions of Earth Gravity. Doklady Biological Sciences, 2018, p. 482. DOI: 10.1134/S0012496618050101. Islamov R.R., Rizvanov A.A., Tyapkina O.V., Shenkman B.S., Kozlovskaya I.B., Nikolskiy E.E., Grigoryev A.I. Genomic Study of Gene Expression in the Mouse Lumbar Spinal Cord under the Conditions of Simulated Microgravity. Doklady Biological Sciences, 2011, vol. 439, pp. 197-200. DOI: 10.1134/S0012496611040107. Islamov R.R., Rizvanov A.A., Tyapkina O.V., Shenkman B.S., Kozlovskaya I.B., Nikolskiy E.E., Grigoryev A.I. Genomic Study of Gene Expression in the Mouse Lumbar Spinal Cord under the Conditions of Simulated Microgravity. Doklady Biological Sciences, 2011, vol. 439, pp. 197-200. DOI: 10.1134/S0012496611040107. Islamov R.R., Gusev O.A., Tanabe A., Terada M., Tyapkina O.V., Petrov K.A., Rizvanov A.A., Kozlovskaya I.B., Nikolskiy E.E., Grigorjev A.I. Genomic Analysis of Mouse Lumbar Spinal Cord after 30 Day Space Flight on Biosatellite Bion-M1. Doklady Biochemistry and Biophysics, 2014, vol. 458, pp. 177-178. DOI: 10.1134/ S1607672914050068. Islamov R.R., Gusev O.A., Tanabe A., Terada M., Tyapkina O.V., Petrov K.A., Rizvanov A.A., Kozlovskaya I.B., Nikolskiy E.E., Grigorjev A.I. Genomic Analysis of Mouse Lumbar Spinal Cord after 30 Day Space Flight on Biosatellite Bion-M1. Doklady Biochemistry and Biophysics, 2014, vol. 458, pp. 177-178. DOI: 10.1134/ S1607672914050068. Islamov R.R., Gusev O.A., Tanabe A., Terada M., Tyapkina O.V., Petrov K.A., Rizvanov A.A., Kozlovskaya I.B., Nikolskiy E.E., Grigorjev A.I. Full-genome study of gene expression in lumbar spinal cord of mice after 30-day space flight on Bion-M1 biosatellite. Acta Astronautica, 2016, vol. 122, pp. 231-236. DOI: 10.1016/j.actaastro. 2016.01.026. Islamov R.R., Gusev O.A., Tanabe A., Terada M., Tyapkina O.V., Petrov K.A., Rizvanov A.A., Kozlovskaya I.B., Nikolskiy E.E., Grigorjev A.I. Full-genome study of gene expression in lumbar spinal cord of mice after 30-day space flight on Bion-M1 biosatellite. Acta Astronautica, 2016, vol. 122, pp. 231-236. DOI: 10.1016/j.actaastro. 2016.01.026. Кузнецов М.С., Резвяков П.Н., Лисюков А.Н., Волков К.Д., Исламов Р.Р., Никольский Е.Е. Транскриптомный профиль спинного мозга мыши после 30-суточного космического полета на биоспутнике «Бион-М1» и последующей 7-суточной реадаптации на Земле. Авиакосмическая и экологическая медицина, 2017, т. 51, № 7. DOI: 10.21687/0233-528X-2017-51-7-85-87. @@[Kuznecov M.S., Rezvyakov P.N., Lisyukov A.N., Volkov K.D., Islamov R.R., Nikol'skij E.E. Transkriptomnyj profil' spinnogo mozga myshi posle 30-sutochnogo kosmicheskogo poleta na biosputnike «Bion-M1» i posleduyushchej 7-sutochnoj readaptacii na Zemle. Aviakosmicheskaya i ekologicheskaya medicina, 2017, vol. 51, no. 7. (In Russ.)] Kuznecov M.S., Rezvyakov P.N., Lisyukov A.N., Volkov K.D., Islamov R.R., Nikol'skiy E.E. Transkriptomnyy profil' spinnogo mozga myshi posle 30-sutochnogo kosmicheskogo poleta na biosputnike «Bion-M1» i posleduyuschey 7-sutochnoy readaptacii na Zemle. Aviakosmicheskaya i ekologicheskaya medicina, 2017, t. 51, № 7. DOI: 10.21687/0233-528X-2017-51-7-85-87. @@[Kuznecov M.S., Rezvyakov P.N., Lisyukov A.N., Volkov K.D., Islamov R.R., Nikol'skij E.E. Transkriptomnyj profil' spinnogo mozga myshi posle 30-sutochnogo kosmicheskogo poleta na biosputnike «Bion-M1» i posleduyushchej 7-sutochnoj readaptacii na Zemle. Aviakosmicheskaya i ekologicheskaya medicina, 2017, vol. 51, no. 7. (In Russ.)]