ssmuБюллетень сибирской медициныBulletin of Siberian Medicine1682-03631819-3684Siberian State Medical University, the Ministry of Healthcare of the Russian Federation10.20538/1682-0363-2014-6-5-9ssmu-90Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL PAPERSОСОБЕННОСТИ ЭКСПРЕССИИ КОННЕКСИНОВ КЛЕТКАМИ НЕЙРОВАСКУЛЯРНОЙ ЕДИНИЦЫ В НОРМЕ И ПРИ ГИПОКСИИ В УСЛОВИЯХ ЭКСПЕРИМЕНТАTHE FEATURES OF CONNEXINS EXPRESSION IN THE CELLS OF NEUROVASCLAR UNIT IN NORMAL CONDITIONS AND HYPOXIA IN VITROМоргунА. В.MorgunA. V.

Моргун Андрей Васильевич– кандидат медицинских наук, ассистент кафедры педиатрии

allasalmina@mail.ruКувачеваН. В.KuvachevaN. V.

Кувачева Наталья Валерьевна – кандидат фармацевтических наук, доцент кафедры биологической химии с курсами медицинской, фармацевтической и токсикологической химии 

allasalmina@mail.ruХилажеваЕ. Д.KhilazhevaYe. D.

Хилажева Елена Дмитриевна– научный сотрудник НИИ молекулярной медицины и патобиологии 

allasalmina@mail.ruТаранушенкоТ. Е.TaranushenkoT. Ye.

Таранушенко Татьяна Евгеньевна– доктор медицинских наук, профессор, зав. кафедрой педиатрии

allasalmina@mail.ruСалминаА. Б.SalminaA. B.

Салмина Алла Борисовна – доктор медицинских наук, профессор, зав. кафедрой биологической химии с курсами медицинской, фармацевтической и токсикологической химии 

allasalmina@mail.ruКрасноярский государственный медицинский университет им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого, КрасноярскРоссияKrasnoyarsk State Medical University named after Prof. V.F. Voino-Yasenetsky,Russian FederationКрасноярский государственный медицинский университет им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого, КрасноярскРоссияKrasnoyarsk State Medical University named after Prof. V.F. Voino-YasenetskyRussian Federation20142812201413659Copyright © Моргун А.В., Кувачева Н.В., Хилажева Е.Д., Таранушенко Т.Е., Салмина А.Б., 20142014Моргун А.В., Кувачева Н.В., Хилажева Е.Д., Таранушенко Т.Е., Салмина А.Б.Morgun A.V., Kuvacheva N.V., Khilazheva Y.D., Taranushenko T.Y., Salmina A.B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://bulletin.ssmu.ru/jour/article/view/90

Цель исследования – изучить роль коннексина 43 (Cx43) в регуляции межклеточных взаимодействий в клетках нейроваскулярной единицы in vitro в физиологических условиях и при гипоксии.

Материал и методы

Материал и методы. Исследование проводилось с использованием оригинальной клеточной модели in vitro, содержащей три вида клеток: нейроны, астроциты, эндотелиоциты, полученные из мозга крыс линии Wistar. Гипоксию создавали путем инкубирования клеток в присутствии йодацетата в течение 30 мин при температуре 37 °С в стандартных условиях.

Результаты

Результаты. Установлено, что астроциты характеризуются высоким уровнем экспрессии Сх43 и низким уровнем НАД+-гликогидролазы (CD38), нейроны – высоким уровнем CD38 и низким уровнем экспрессии Сх43 в физиологических условиях. В условиях гипоксии многократно увеличивается экспрессия Сх43 и СD38 в астроцитах, регистрируется снижение уровня СD38 в нейронах, а в эндотелиоцитах уровень экспрессии указанных белков остается без изменений. При блокировании коннексинов происходит угнетение экспрессии CD38 клетками нейроваскулярной единицы как в физиологических условиях, так и при химической гипоксии.

The aim of this research was to assess a role of connexin 43 (Cx43) and associated molecule CD38 in the regulation of cell-cell interactions in the neurovascular unit (NVU) in vitro in physiological conditions and in hypoxia.

Materials and methods

Materials and methods. The study was done using the original neurovascular unit model in vitro. The NVU consisted of three cell types: neurons, astrocytes, and cerebral endothelial cells derived from rats. Hypoxia was induced by incubating cells with sodium iodoacetate for 30 min at37 °C in standard culture conditions.

Results

Results. We investigated the role of connexin 43 in the regulation of cell interactions within the NVU in normal and hypoxic injury in vitro. We found that astrocytes were characterized by high levels of expression of Cx43 and low level of CD38 expression, neurons demonstrated high levels of CD38 and low levels of Cx43. In hypoxic conditions, the expression of Cx43 and CD38 in astrocytes markedly increased while CD38 expression in neurons decreased, however no changes were found in endothelial cells. Suppression of Cx43 activity resulted in down-regulation of CD38 in NVU cells, both in physiological conditions and at chemical hypoxia.

нейроваскулярная единицагипоксияконнексин 43CD38neurovascular unithypoxiaconnexin 43CD38РФФИ/ККФПНиНТДReferencesStobart J.L., Anderson C.M. Multifunctional role of astrocytes as gatekeepers of neuronal energy supply // Front. Cell. Neurosci. 2013. V. 7, № 38. doi: 10.3389/fncel.2013.00038. eCollection 2013.Stobart J.L., Anderson C.M. Multifunctional role of astro-cytes as gatekeepers of neuronal energy supply. Front. Cell. Neurosci., 2013, vol. 7, no. 38. doi: 10.3389/fncel.2013.00038. eCollection 2013.Bruzzone S., Franco L., Guida L., Zocchi E., Contini P., Bisso A., Usai C., De Flora A. A self-restricted CD38-connexin 43 cross-talk affects NAD+ and cyclic ADP-ribose metabolism and regulates intracellular calcium in 3T3 fibroblasts // J. Biol. Chem. 2001. V. 276, № 51. Р. 48300–48308.Bruzzone S., Franco L., Guida L., Zocchi E., Contini P., Bisso A., Usai C., De Flora A. A self-restricted CD38-connexin 43 cross-talk affects NAD+ and cyclic ADP-ribose metabolism and regulates intracellular calcium in 3T3 fibroblasts. J. Biol. Chem., 2001, vol. 276, no. 51, pp. 48300–48308.Власюк В.В. Родовая травма и перинатальные нарушения мозгового кровообращения. СПб.: Нестор-История, 2009. 252 с.Vlasyuk V.V. Birth trauma and perinatal disorders of cerebral circulation. St. Petersburg. Nestor-Istorija Publ., 2009. 252 p. (in Russian).Daripa M., Caldas H.M., Flores L.P., Waldvogel B.C., Guinsburg R., de Almeida M.F. Perinatal asphyxia associated with early neonatal mortality: populational study of avoidable deaths // Rev. Paul. Pediatr. 2013. V. 31, № 1. Р. 37–45.Daripa M., Caldas H.M., Flores L.P., Waldvogel B.C., Guinsburg R., de Almeida M.F. Perinatal asphyxia associated with early neonatal mortality: populational study of avoidable deaths. Rev. Paul. Pediatr., 2013, vol. 31, no. 1, pp. 37–45.Baburamani A.A., Ek C.J., Walker D.W., Castillo-Melendez M. Vulnerability of the developing brain to hy-poxic-ischemic damage: contribution of the cerebral vasculature to injury and repair? // Front. Physiol. 2012. V. 3, № 424. Р. 1–21.Baburamani A.A., Ek C.J., Walker D.W., Castillo-Melendez M. Vulnerability of the developing brain to hypoxic-ischemic damage: contribution of the cerebral vasculature to injury and repair? Front. Physiol., 2012, vol. 3, no. 424, pp. 1–21.Практическое руководство по неонатологии / под ред. Г.В. Яцык. М.: МИА. 2008. 344 с.Practical Guide to neonatology. G.V. Jacyk (ed.). Moscow, MIA Publ., 2008. 344 p. (in Russian).Моргун А.В., Кувачева Н.В., Комлева Ю.К., Салмина А.Б., Кутищева И.А., Окунева О.С., Дробушевская А.И., Хилажева Е.Д. Дифференцировка эмбриональных прогениторных клеток мозга крыс в астроциты и нейроны // Сибирское медицинское обозрение. 2013. Т. 6, № 84. С. 9–13.Morgun A.V., Kuvacheva N.V., Komleva Yu.K., Salmina A.B., Kutischeva I.A., Okuneva O.S., Drobushevskaya A.I., Khilazheva Ye.D. Differencirovka embrional'nyh progenitornyh kletok mozga krys v astrocity i nejrony. Sibirskoe medicinskoe obozrenie – Siberian Medical Review, 2013, vol. 6, no. 84, pp. 9–13 (in Russian).Gutmann B., Hutter-Paier B., Skofitsch G., Windisch M., Gmeinbauer R. In vitro models of brain ischemia: the peptidergic drug cerebrolysin protects cultured chick cortical neurons from cell death // Neurotox. Res. 2002. V. 4, № 1. Р. 59–65.Gutmann B., Hutter-Paier B., Skofitsch G., Windisch M., Gmeinbauer R. In vitro models of brain ischemia: the peptidergic drug cerebrolysin protects cultured chick cortical neurons from cell death. Neurotox. Res., 2002, vol. 4, no. 1, pp. 59–65.Kanamori K., Ross B.D. Kinetics of glial glutamine efflux and the mechanism of neuronal uptake studied in vivo in mildly hyperammonemic rat brain // J. Neurochem. 2006. V. 99, № 4. Р. 1103–1113.Kanamori K., Ross B.D. Kinetics of glial glutamine efflux and the mechanism of neuronal uptake studied in vivo in mildly hyperammonemic rat brain. J. Neurochem., 2006, vol. 99, no. 4, pp. 1103–1113.Tsacopoulos M. Metabolic signaling between neurons and glial cells: a short review // J. Physiol. Paris. 2002. V. 96, № 3–4. Р. 283–288.Tsacopoulos M. Metabolic signaling between neurons and glial cells: a short review. J. Physiol. Paris., 2002, vol. 96, no. 3–4, pp. 283–288.Stehberg J., Moraga-Amaro R., Salazar C., Becerra A., Echeverría C., Orellana J.A., Bultynck G., Ponsaerts R., Leybaert L., Simon F., Sáez J.C., Retamal M.A. Release of gliotransmitters through astroglial connexin 43 hemichannels is necessary for fear memory consolidation in the basolateral amygdala // FASEB J. 2012. V. 26, № 9. P. 3649–3457.Stehberg J., Moraga-Amaro R., Salazar C., Becerra A., Echeverría C., Orellana J.A., Bultynck G., Ponsaerts R., Leybaert L., Simon F., Sáez J.C., Retamal M.A. Release of gliotransmitters through astroglial connexin 43 hemichannels is necessary for fear memory consolidation in the basolateral amygdale. FASEB J., 2012, vol. 26, no. 9, pp. 3649–3457.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.