Analysis of the effect of antiorthostatic suspension (hind limb suspension) on the level of neurogenesis in the hippocampus of mice

Abstract

Аннотация к ВКР Милова Святослава Игоревича “Анализ влияния антиортостатического вывешивания на уровень нейрогенеза в гиппокампе мышей”. Представлена реферативная работа на тему анализа влияния антиортостатического вывешивания на уровень нейрогенеза в гиппокампе мышей. В работе использовано и проанализировано 117 статей (4 русскоязычных и 113 англоязычных). Анализ литературы показал: В условиях антиортостатического вывешивания (АОВ) у грызунов повышается активность белка CREB (cAMP response element-binding protein) необходимого для выживания уже имеющихся и новообразованных нейронов (Berezovskaya et al., 2020). Это согласуется с более ранними исследованиями, показавшими повышение активности CREB и ERK (extracellular signal-regulated kinase) в качестве элемента нейропротекторного механизма при остром и субхроническом стрессе (Pahlevani et al., 2014), в том числе и с применением режима АОВ (Wise et al., 2005). Внешние факторы, такие как физическая активность и обогащённая среда повышают концентрацию BDNF (brain-derived neurotrophic factor) и активность ERK и CREB, что способствует выживанию и интеграции новообразованных нейронов (Kramer, Erickson, 2007; Yasuhara et al., 2007; Zoladz, Pilc, 2010; Karelina et al., 2012; Jiménez-Maldonado et al., 2018; Liu и Nusslock, 2018; Aimone et al., 2022). Глюкокортикоиды, вырабатываемые при длительном стрессе, снижают активность ERK, что ведёт к снижению активности нейрогенеза (Odaka, Adachi и Numakawa, 2017). Аналогичные эффекты вызывает гиподинамия (Yasuhara et al., 2007), что согласуется с результатами космического эксперимента (Santucci et al., 2012). При АОВ снижается численность DCX, Ki67 и Nestin положительных клеток у грызунов (Yasuhara et al., 2007; Lippert et al., 2015), и аналогично отмечено положительное влияние обогащённой среды и физической активности на численность клеток, промаркированных антителами к данным белкам (Aimone et al., 2022). Выводы: 1. Модель антиортостатического вывешивания, как и другие наземные аналоги, эмитирующие воздействие микрогравитации на организм, абсолютно оправдана в вопросах изучения влияния негативных факторов космических миссий. Используя эту и другие модели гипотетически можно не только предсказать ещё не обнаруженные и неизученные эффекты длительного пребывания в условиях космических миссий, но и разработать меры, снижающие влияние этих эффектов. 2. Пребывание в условиях микрогравитации или наземных моделей влияет на нейрогенез в области гиппокампа животных, что предполагает наличие изменений и в человеческом мозге. Пока что не существует метода, позволяющего оценить влияние каждого фактора космических условий отдельно.Annotation to the GQW "Analysis of the study of antiorthostatic suspension at the level of neurogenesis in the hippocampus of mice" written by Milov Svyatoslav Igorevich. An abstract work presented on the analysis of the effect of antiorthostatic suspension on the level of neurogenesis in the hippocampus of mice. The work used and analyzed 117 articles (4 Russian-language and 113 English-language). Literature analysis showed: Under conditions of hindlimb suspension (HS), the activity of the CREB (cAMP response element-binding protein) protein, which is necessary for the survival of existing and newly formed neurons, increases in rodents (Berezovskaya et al., 2020). This is consistent with earlier studies that showed an increase in the activity of CREB and ERK (extracellular signal-regulated kinase) as an element of the neuroprotective mechanism during acute and subchronic stress (Pahlevani et al., 2014), including and using the HS mode (Wise et al., 2005). External factors such as physical activity and an enriched environment increase the concentration of BDNF (brain-derived neurotrophic factor) and the activity of ERK and CREB, which contributes to the survival and integration of newly formed neurons (Kramer, Erickson, 2007; Yasuhara et al., 2007; Zoladz, Pilc , 2010; Karelina et al., 2012; Jiménez-Maldonado et al., 2018; Liu and Nusslock, 2018; Aimone et al., 2022). Glucocorticoids are producing during prolonged stress and reducing ERK activity, which leads to a decrease in neurogenesis activity (Odaka, Adachi and Numakawa, 2017). Physical inactivity causes similar effects (Yasuhara et al., 2007), which is consistent with the results of a space experiment (Santucci et al., 2012). HS reduces the number of DCX, Ki67, and Nestin positive cells in rodents (Yasuhara et al., 2007; Lippert et al., 2015), and similarly, a positive effect of an enriched environment and physical activity on the number of cells labeled with antibodies to these proteins was noted (Aimone et al., 2022). Conclusions: 1. The model of anti-orthostatic suspension, like other terrestrial analogs that emit the effect of microgravity on the body, is absolutely justified in matters of studying the influence of negative factors of space missions. It is hypothetically possible not only to predict the yet undiscovered and unexplored effects of long stay in space missions, but also to develop measures that reduce the influence of these effects, using this and other models. 2. Exposure to microgravity or terrestrial models affects neurogenesis in the animal hippocampus, suggesting changes in the human brain as well. So far, there is no method that allows us to evaluate the influence of each factor of space conditions separately.