Известия Саратовского университета. Новая серия.

Серия Химия. Биология. Экология

ISSN 1816-9775 (Print)
ISSN 2541-8971 (Online)

Для цитирования:

Зинченко Е. М., Климова М. М., Хороводов А. П., Агранович И. М., Шариф А. Е., Терсков А. В., Дубровский А. И., Широков А. А., Мамедова А. Т., Блохина И. А., Лежнев Н. Д., Ромащенко А. В., Тучин В. В., Семячкина-Глушковская О. В. Изучение лимфодренажной функции мозга после открытия гематоэнцефалического барьера и во время медикаментозного сна // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2020. Т. 20, вып. 3. С. 339-351. DOI: 10.18500/1816-9775-2020-20-3-339-351

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
скачать
(загрузок: 228)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Биология
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
612.825
DOI: 
10.18500/1816-9775-2020-20-3-339-351

Изучение лимфодренажной функции мозга после открытия гематоэнцефалического барьера и во время медикаментозного сна

Авторы: 
Зинченко Екатерина Михайловна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Климова Мария Максимовна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Хороводов Александр Петрович, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Агранович Илана Михайловна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Шариф Али Есмат, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Терсков Андрей Витальевич, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Дубровский Александр Ильич, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Широков Александр Александрович, Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов – обособленное структурное подразделение ФГБУН Федерального исследовательского центра “Саратовский научный центр Российской академии наук” (ИБФРМ РАН)
Мамедова Айсель Тофик-Кызы, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Блохина Инна Андреевна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Лежнев Никита Дмитриевич, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Ромащенко Александр Витальевич, Институт цитологии и генетики СО РАН
Тучин Валерий Викторович, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Семячкина-Глушковская Оксана Валерьевна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Аннотация: 

На самцах половозрелых крыс исследовали активацию функций лимфатической системы мозга (ЛСМ) во время медикаментозного сна и после открытия гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) звуком. Очистительную и дренажную функции ЛСМ изучали по выведению контрастных веществ из мозга в режиме реального времени с применением магнитно-резонансной томографии (МРТ) и оптической когерентной томографии (ОКТ). Установлено, что открытие ГЭБ сопровождается немедленной активацией лимфодренажной функции мозга, что проявляется в более быстром выведении из его тканей гадолиния (МРТ данные) и золотых наностержней (ОКТ результаты). Впервые выявлено, что медикаментозный сон и открытие ГЭБ имеют схожую динамику изменений паттернов, отраженных в электрической активности мозга. Полученные результаты являются пионерскими и открывают новые физиологические закономерности в изучении функций ЛСМ, что способствует появлению инновационных стратегий в развитии прорывных технологий в терапевтических модуляциях лимфодренажных процессов мозга.

Ключевые слова: 
церебральная лимфатическая система
гематоэнцефалический барьер
магнитно-резонансная томография
электроэнцефалография
оптическая когерентная томография
крысы
Список источников: 
  1. Gildner Th., Salinas-Rodriguez A., Manrique-Espinoza B., Moreno-Tamayo K., Kowal P. Does poor sleep impair cognition during aging? Longitudinal associations between changes in sleep duration and cognitive performance among older Mexican adults // Arch. Gerontol. Geriatr. 2019. Vol. 83. P. 161–168. DOI: https://doi.org/10.1016/j.archger.2019.04.014
  2. Lin J., Li F. D., Chen X. G., He F., Zhai Y. J., Pan X. Q., Wang X. Y., Zhang T., Yu M. Association of postlunch napping duration and night-time sleep duration with cognitive impairment in Chinese elderly : a cross-sectional study // BMJ Open. 2018. Vol. 12. P. e023188. DOI: https://doi.org/10.1136/bmjopen-2018-023188
  3. Rechtschaffen A., Bergmann B. M. Sleep deprivation in the rat by the disk-over-water method // Behav. Brain. Res. 1995. Vol. 69. P. 55–63. DOI: https://doi.org/10.1016/0166- 4328(95)00020-T
  4. Da Mesquita S., Louveau A., Vaccari A., Smirnov I., Cornelison R. C., Kingsmore K. M., Contarino C., OnengutGumuscu S., Farber E., Raper D., Viar K. E., Powell R. D., Baker W., Dabhi N., Bai R., Cao R., Hu S., Rich S. S., Munson J. M., Lopes M. B., Overall C. C., Acton S. T., Kipnis J. Functional aspects of meningeal lymphatics in ageing and Alzheimer’s disease // Nature. 2018. Vol. 560, № 7717. P. 185. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-018-0689-7
  5. Zinchenko E., Navolokin N., Shirokov A., Khlebtsov B., Dubrovsky A., Saranceva E., Abdurashitov A., Khorovodov A., Terskov A., Mamedova A., Klimova M., Agranovich I., Martinov D., Tuchin V., Semyachkina-Glushkovskaya O., Kurts J. Pilot study of transcranial photobiomodulation of lymphatic clearance of beta-amyloid from the mouse brain: breakthrough strategies for nonpharmacologic therapy of Alzheimer’s disease // Biomed. Opt. Express. 2019. Vol. 10. P. 4003–4017. DOI: https://doi.org/10.1364/BOE.10.004003
  6. Semyachkina-Glushkovskaya O., Chehonin V., Borisova E., Fedosov I., Namykin A., Abdurashitov A., Shirokov A., Khlebtsov B., Lyubun Y., Navolokin N., Ulanova M., Shushunova N., Khorovodov A., Agranovich I., Bodrova A., Sagatova M., Shareef A. E., Saranceva E., Iskra T., Dvoryatkina M., Zhinchenko E., Sindeeva O., Tuchin V., Kurths J. Photodynamic opening of the blood-brain barrier and pathways of brain clearing // J. Biophotonics. 2018. Vol. 11. P. e201700287. DOI: https://doi.org/10.1002/jbio.201700287
  7. Semyachkina-Glushkovskaya O., Abdurashitov A., Dubrovsky A., Bragin D., Bragina O., Shushunova N., Maslyakova G., Navolokin N., Bucharskaya A., Tuchin V., Kurths J., Shirokov A. Application of optical coherence tomography for in vivo monitoring of the meningeal lymphatic vessels during opening of blood-brain barrier: mechanisms of brain clearing // J. Biomed. Opt. 2017. Vol. 22. P. 121719. DOI: https://doi.org/10.1117/1.JBO.22.12.121719
  8. Semyachkina-Glushkovskaya O., Postnov D., Kurths J. Blood-brain barrier, lymphatic clearance, and recovery: Ariadne’s thread in labyrinths of hypotheses // Int. J. Mol. Sci. 2018. Vol. 19, № 12. P. 3818. DOI: https://doi.org/10.3390/ ijms19123818
  9. Achariyar T., Li B., Peng W., Verghese P. B., Shi Y., McConnell E., Benraiss A., Kasper T., Song W., Takano T., Holtzman D.M., Nedergaard M., Deane R. Glymphatic distribution of CSF-derived apoE into brain is isoform specifi c and suppressed during sleep deprivation // Mol. Neurodegener. 2016. Vol. 11, № 1. P. 74. DOI: https://doi.org/10.1186/s13024-016-0138-8
  10. Robinson. R. When it comes to glymphatic clearance, not all anesthetics, or sleep stages, are equal // Neurology today. 2019. Vol. 19, № 7. P. 1–15. DOI: https://doi.org/10.1097/01.NT.0000557712.74473.83
  11. Hablitz L. M., Vinitsky H. S., Sun Q., St?ger F. F., Sigurdsson B., Mortensen K. N., Lilius T. O., Nedergaard M. Increased glymphatic infl ux is correlated with high EEG delta power and low heart rate in mice under anesthesia // Sci. Adv. 2019. Vol. 5, № 2. P. eaav5447. DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.aav5447
  12. Benveniste H. Glymphatic System Function in Relation to Anesthesia and Sleep States // Anesth. Analg. 2019. Vol. 128, № 4. P. 747–758. DOI: https://doi.org/10.1213/ANE.0000000000004069
  13. Semyachkina-Glushkovskaya O., Chekhonin V., Bragin D., Bragina O., Vodovozova E., Alekseeva A., Salmin V., Morgun A., Malinovskaya N., Osipova E., Boytsova E., Tohidpour A., Shirokov A., Navolokin N., Yang Y., Zhang C., Feng W., Abdurashitov A., Ulanova M., Shushunova N., Khorovodov A., Terskov A., Esmat Shareef A., Pavlov A., Luo Q., Zhu D., Tuchin V., Kurths J. Loud music and the specific sound stress open the blood-brain barrier: new fundamental, biomedical, and social aspects // bioRxiv. 2018. URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/509042v1.article-info. DOI: https://doi.org/10.1101/509042 (дата обращения: 01.03.2020).
  14. Qi Y., Yu T., Xu J., Wan P., Ma Y., Zhu J., Li Y., Gong H., Luo Q., Zhu D. FDISCO: Advanced solvent-based clearing method for imaging whole organs // Sci. Adv. 2019. Vol. 5, № 1. P. eaau8355. DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.aau8355
  15. Wang H. L., Lai T. W. Optimization of Evans bl ue quantitation i n limited rat tissue s amples // Sci. Rep. 2014. Vol. 4. P. 6588. DOI: https://doi.org/10.1038/srep06588
  16. Bragin D., Kameneva M., Bragina O., Thomson S., Statom G., Lara D., Yang Y., Nemoto E. Rheological effects of drag-reducing polymers improve cerebral blood fl ow and oxygenation after traumatic brain injury in rats // J. Cereb. Blood Flow Metab. 2017. Vol. 37, № 3. P. 762–775. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-91287-5_7
  17. Patlak C. S., Blasberg R. G., Fenstermacher J. D. Graphical evaluation of blood-to-brain transfer constants from multiple-time uptake data // J. Cereb. Blood Flow Metab. 1983. Vol. 3, № 1. P. 1–7. DOI: https://doi.org/10.1038 / jcbfm.1983.1
  18. Ewing J., Knight R. A., Nagaraja T. N., Yee J. S., Nagesh V., Whitton P.A., Li L., Fenstermacher J. D. Patlak plots of Gd-DTPA MRI data yield bloo d-brain transfer constants concordant with those of 14C – sucrose in areas of bloodbrain opening // Magn. Reson. Med. 2003. Vol. 50, № 2. P. 283–292. DOI: https://doi.org/10.1002/mrm.10524
  19. Khlebtsov B., Khanadeev V., Sukhorukov G., Khlebtsov N. Overgrowth of gold nanorods by using a binary surfactant mixture // Langmuir. 2014. Vol. 30, № 6. P. 1696–1703. DOI: https://doi.org/10.1021/la404399n
  20. Louveau A., Smirnov I., Keyes T. J., Eccles J. D., Rouhani S. J., Peske J. D., Derecki N. C., Castle D., Mandell J. W., Lee K. S., Harris T. H., Kipnis J. Structural and functional features of central nervous system lymphatic vessels // Nature. 2015. Vol. 523, № 7560. P. 337. DOI: https://doi.org/10.1038/nature14432
  21. Aspelund A., Antila S., Proulx S. T., Karlsen T. V., Karaman S., Detmar M., Wiig H., Alitalo K. A dural lymphatic vascular system that drains brain interstitial fluid and macromolecules // J. Exp. Med. 2015. Vol. 212, № 7. P. 991–999. DOI: https://doi.org/10.1084/jem.20142290
  22. Xie L., Kang H., Xu Q., Chen M. J., Liao Y., Thiyagaraja M., O’Donnell J., Christensen D. J., Nicholson C., Iliff J. J. Sleep drives metabolite clearance from the adult brain // Science. 2013. Vol. 342. P. 373–377. DOI: https://doi.org/10.1126/science.1241224
  23. Fultz N. E., Bonmassar G., Setsompop K., Stickgold R. A., Rosen B. R., Polimeni J. R., Lewis L. D. Coupled electrophysiological, hemodynamic, and cerebrospinal fl uid oscillations in human sleep // Science. 2019. Vol. 366. P. 628–663. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aax5440
Поступила в редакцию: 
31.08.2020