Формирование нейрональных элементов нейроиммунной системы эмбрионального мозга человека при пренатальном влиянии алкоголя

Формирование нейрональных элементов нейроиммунной системы эмбрионального мозга человека при пренатальном влиянии алкоголя

 

Авторы

 

Т.В. Шушпанова

НИИ психического здоровья, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук, Томск, Россия

А.В. Солонский

НИИ психического здоровья, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук, Томск, Россия; ФГБОУ ВО «Сибирский государственный медицинский университет» Минздрава России, Томск, Россия

С.Н. Шумилова

НИИ психического здоровья, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук, Томск, Россия; ФГБОУ ВО «Сибирский государственный медицинский университет» Минздрава России, Томск, Россия

Н.А. Бохан

НИИ психического здоровья, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук, Томск, Россия; ФГБОУ ВО «Сибирский государственный медицинский университет» Минздрава России, Томск, Россия

 

https://doi.org/10.26617/1810-3111-2023-1(118)-14-22

 

Журнал:Сибирский вестник психиатрии и наркологии. 2023; 1(118): 14-22.

 

Реферат

Введение. Пренатальное воздействие алкоголя неблагоприятно влияет на развивающийся плод, вызывает расстройства алкогольного спектра плода (РАСП) и является распространенной проблемой развития центральной нервной системы человека, но такие исследования крайне редки, хотя и являются значимыми. Алкоголь активирует сигнальные пути врожденного иммунитета в мозге. Нейроиммунные молекулы, экспрессируемые и секретируемые глиальными клетками головного мозга (микроглия, олигодендроглия), изменяют функцию нейронов и в дальнейшем стимулируют развитие алкогольного поведения. В передаче нейроиммунных сигналов участвуют различные сигнальные пути и клетки мозга. Новое понимание молекулярных механизмов, лежащих в основе РАСП, привело к идентификации новых терапевтических мишеней, связанных с нейроиммунной системой. Цель исследования заключалась в изучении нейрональных элементов: морфометрических параметров глиобластов, синаптических структур и свойств синаптосомальных ГАМКА-бензодиазепиновых рецепторов нейроиммунной системы в эмбриогенезе мозга человека при пренатальном воздействии алкоголя. Материал и методы. В выборку испытуемых были включены женщины репродуктивного возраста (от 25 лет до 41 года), разделение которых происходило по двум параметрам: 1) отсутствие соматической или психической патологии и отсутствие факта употребления алкоголя до зачатия (в период, равный 1 месяцу) и во время беременности; 2) диагностированный алкоголизм I-II стадии длительностью 3-13 лет. Сбор абортивного материала ткани эмбрионального головного мозга (ГМ) человека проводили во время операций по искусственному прерыванию беременности. Из данных образцов с помощью ультратома Ultracut-E(Reichert, Австрия) получали полутонкие срезы (0,5-1 мкм), которые окрашивали толуидиновым синим (краситель Ниссля) по стандартной методике. Исследование образцов ткани мозга выполняли с применением светового микроскопа AxioScopeA1 (CarlZeiss, Германия). При последующей фотосъемке использовалась цифровая камера Canon G10. Параметры ГАМКА-бензодиазепиновых рецепторов изучали с помощью радиорецепторного анализа [3H]-флунитразепама (Amersham) на синаптосомных мембранах образцов мозга. Радиоактивный анализ количества связанного лиганда проводили в сцинтилляционном бета-счетчике Rack-beta(LKB). Результаты. Выявлены изменения глиобластов в ткани мозга эмбрионов и плодов человека в условиях хронической пренатальной алкоголизации и в зависимости от увеличения срока беременности. Установлено статистически значимое увеличение среднего количества глиобластов ‒ как результат компенсаторной реакции вследствие уменьшения размеров глиобластов (p<0,01) в основной группе женщин с алкогольной зависимостью по сравнению с контрольной группой условно здоровых женщин. Воздействие этанола вызывало снижение аффинности ГАМКА-бензодиазепиновых рецепторов, что влияет на нейрональную пластичность, связанную с развитием и дифференцировкой клеток-предшественников (глиобластов и нейробластов) в период эмбриогенеза головного мозга человека и приводит к подавлению ГАМКергической функции в головном мозге. Заключение.Алкоголь воздействует на нейрональную регуляцию врожденного иммунитета в клетках мозга, изменяя экспрессию генов и молекулярные пути, регулирующие нейровоспаление. Динамика изменений глиальных элементов и рецепторной активности в нервной ткани эмбрионов и плодов человека в условиях пренатального воздействия алкоголя свидетельствует о более выраженном влиянии алкоголя на самых ранних стадиях развития эмбриона человека. Активация глиальных клеток в период токсического воздействия алкоголя является необходимой защитной функцией мозга.

 

Ключевые слова: алкоголь, ГАМКА-бензодиазепиновый рецептор, глия, головной мозг, человек, эмбрион.

 

Статья (pdf)

 

Связь с автором

Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 

Дополнительные материалы

 

Для цитирования: Шушпанова Т.В., Солонский А.В., Шумилова С.Н., Бохан Н.А. Формирование нейрональных элементов нейроиммунной системы эмбрионального мозга человека при пренатальном влиянии алкоголя. Сибирский вестник психиатрии и наркологии. 2023. № 1 (118). С. 14-22. https://doi.org/10.26617/1810-3111-2023-1(118)-14-22

 

Литература

  1. Erickson EK, Grantham EK, Warden AS, Harris RA. Neuroimmune signaling in alcohol use disorder. Pharmacol Biochem Behav. 2019 Feb;177:34-60. doi: 10.1016/j.pbb.2018.12.007. Epub 2018 Dec 24. PMID: 30590091; PMCID: PMC6946054.
  2. O'Leary CM, Bower C, Zubrick SR, Geelhoed E, Kurinczuk JJ, Nassar N. A new method of prenatal alcohol classification accounting for dose, pattern and timing of exposure: improving our ability to examine fetal effects from low to moderate alcohol. J Epidemiol Community Health. 2010 Nov; 64(11):956-62. doi: 10.1136/jech.2009.091785. Epub 2009 Oct 19. PMID: 19843498.
  3. Riley EP, Infante MA, Warren KR. Fetal alcohol spectrum disorders: an overview. Neuropsychol Rev. 2011 Jun;21(2):73-80. doi: 10.1007/s11065-011-9166-x. Epub 2011 Apr 16. PMID: 21499711; PMCID: PMC3779274.
  4. Manthey J, Shield KD, Rylett M, Hasan OSM, Probst C, Rehm J. Global alcohol exposure between 1990 and 2017 and forecasts until 2030: a modelling study. Lancet. 2019 Jun 22;393(10190):2493-2502. doi: 10.1016/S0140-6736(18)32744-2. Epub 2019 May 7. PMID: 31076174.
  5. Koob GF, Volkow ND. Neurobiology of addiction: a neurocircuitry analysis. Lancet Psychiatry. 2016 Aug;3(8):760-773. doi: 10.1016/S2215-0366(16)00104-8. PMID: 27475769; PMCID: PMC6135092.
  6. Cuzon VC, Yeh PW, Yanagawa Y, Obata K, Yeh HH. Ethanol consumption during early pregnancy alters the disposition of tangentially migrating GABAergic interneurons in the fetal cortex. J Neurosci. 2008 Feb 20;28(8):1854-64. doi: 10.1523/JNEUROSCI.5110-07.2008. PMID: 18287502; PMCID: PMC6671430.
  7. Mayfield J, Harris RA. The Neuroimmune Basis of Excessive Alcohol Consumption. Neuropsychopharmacology. 2017 Jan;42(1):376. doi: 10.1038/npp.2016.177. PMID: 27909320; PMCID: PMC5143494.
  8. Shushpanova TV, Lebedeva VF, Bokhan NA, Solonskii AV, Udut VV. The effect of chronic alcohol abuse on the benzodiazepine receptor system in various areas of the human brain. Journal of Psychiatry. 2016;19(3):1000365(1-6).
  9. Shushpanova TV, Solonskii AV, Shushpanova OV. Molecular-cellular targets of the pathogenic action of ethanol on the human brain in ontogenesis and the possibility of targeted therapy aimed at correcting the effect of the pathogenic factors. In Book: Drug Addiction. Edited by Fang Zhao and Meng Li. London, 2018. doi: 10.5772/intechopen.73333.
  10. Dantzer R. Neuroimmune Interactions: from the Brain to the Immune System and Vice Versa. Physiol Rev. 2018 Jan 1;98(1):477-504. doi: 10.1152/physrev.00039.2016. PMID: 29351513; PMCID: PMC5866360.
  11. Nisticò R, Salter E, Nicolas C, Feligioni M, Mango D, Bortolotto ZA, Gressens P, Collingridge GL, Peineau S. Synaptoimmunology ‒ roles in health and disease. Mol Brain. 2017 Jun 20;10(1):26. doi: 10.1186/s13041-017-0308-9. PMID: 28637489; PMCID: PMC5480158.
  12. Miyamoto A, Wake H, Moorhouse AJ, Nabekura J. Microglia and synapse interactions: fine tuning neural circuits and candidate molecules. Front Cell Neurosci. 2013 May 15;7:70. doi: 10.3389/fncel.2013.00070. PMID: 23720611; PMCID: PMC3654203.
  13. Akiyoshi R, Wake H, Kato D, Horiuchi H, Ono R, Ikegami A, Haruwaka K, Omori T, Tachibana Y, Moorhouse AJ, Nabekura J. Microglia Enhance Synapse Activity to Promote Local Network Synchronization. eNeuro. 2018 Oct 25;5(5):ENEURO.0088-18.2018. doi: 10.1523/ENEURO.0088-18.2018. PMID: 30406198; PMCID: PMC6220592.
  14. Andoh M, Koyama R. Microglia regulate synaptic development and plasticity. Dev Neurobiol. 2021 Jul;81(5):568-590. doi: 10.1002/dneu.22814. Epub 2021 Mar 8. PMID: 33583110; PMCID: PMC8451802.
  15. Skaper SD, Facci L, Zusso M, Giusti P. An Inflammation-Centric View of Neurological Disease: Beyond the Neuron. Front Cell Neurosci. 2018 Mar 21;12:72. doi: 10.3389/fncel.2018.00072. Erratum in: Front Cell Neurosci. 2020 Feb 03;13:578. PMID: 29618972; PMCID: PMC5871676.
  16. Nimmerjahn A, Kirchhoff F, Helmchen F. Resting microglial cells are highly dynamic surveillants of brain parenchyma in vivo. Science. 2005 May 27;308(5726):1314-8. doi: 10.1126/science.1110647. Epub 2005 Apr 14. PMID: 15831717.
  17. Ohsawa K, Kohsaka S. Dynamic motility of microglia: purinergic modulation of microglial movement in the normal and pathological brain. Glia. 2011 Dec;59(12):1793-9. doi: 10.1002/glia.21238. Epub 2011 Sep 7. PMID: 21901756.
  18. Dantzer R, Wollman EE. Les inter-relations entre le système nerveux et le système immunitaire [Relationships between the brain and the immune system]. J Soc Biol. 2003;197(2):81-8. French. PMID: 12910622.
  19. Aronne MP, Guadagnoli T, Fontanet P, Evrard SG, Brusco A. Effects of prenatal ethanol exposure on rat brain radial glia and neuroblast migration. Exp Neurol. 2011 Jun;229(2):364-71. doi: 10.1016/j.expneurol.2011.03.002. Epub 2011 Mar 21. PMID: 21414313.
  20. Cuzon VC, Yeh PW, Yanagawa Y, Obata K, Yeh HH. Ethanol consumption during early pregnancy alters the disposition of tangentially migrating GABAergic interneurons in the fetal cortex. J Neurosci. 2008 Feb 20;28(8):1854-64. doi: 10.1523/JNEUROSCI.5110-07.2008. PMID: 18287502; PMCID: PMC6671430.
  21. Abbott CW, Rohac DJ, Bottom RT, Patadia S, Huffman KJ. Prenatal ethanol exposure and neocortical development: a transgenerational model of FASD. Cereb Cortex. 2018 Aug 1;28(8):2908-2921. doi: 10.1093/cercor/bhx168. PMID: 29106518; PMCID: PMC6041800.
  22. Sicher A, Kiss S, Springmann P, Herrera K, McElroy A, Blake K, Crocker E, Jacob C, Lefkove M, Cramer M, Henriksen A, Novacek J, Severa J, Siberski J, Thomas E, Chi P, Favero C. Moderate prenatal alcohol exposure increases total length of L1-expressing axons in E15.5 mice. Neurotoxicol Teratol. 2021 May-Jun;85:106962. doi: 10.1016/j.ntt.2021.106962. Epub 2021 Feb 23. PMID: 33636300; PMCID: PMC8567191.
  23. Shushpanova TV, Solonskii AV, Novozheeva TP, Udut VV. Effect of meta-chlorobenzhydryl urea (m-ClBHU) on benzodiazepine receptor system in rat brain during experimental alcoholism. Bull Exp Biol Med. 2014 Apr;156(6):813-8. doi: 10.1007/s10517-014-2458-4. Epub 2014 May 3. PMID: 24824705.