Введение
Глава 1. Обзор литературы 25
1.1. Локальное микроокружение в головном мозге для процессов нейрогенеза 25
1.1.1. Нейрональные стволовые клетки в головном мозге: общая характеристика 27
1.1.2. Нейрогенные ниши во взрослом мозге 32
1.1.3. Клеточные компоненты нейрогенной ниши и их роль в нейрогенезе 38
1.1.4. Идентификация процессов нейрогенеза 43
1.1.5. Роль внешних молекулярных сигналов на формирование микроокружения в нейрогенной нише 44
1.1.6. Регуляция процессов нейрогенеза. Влияние обучение на нейрогенез 46
1.1.7. Роль нейрогенеза во время обучения 52
1.2. Болезнь Альцгеймера и влияние нейродегенерации на нейрогенез 55
1.2.1. Болезнь Альцгеймера: определение, распространённость, общая характеристика 55
1.2.2. Изменения в нейрогенезе при болезни Альцгеймера 57
1.2.3. Роль A амилоида в нарушенном нейрогенезе 61
1.2.4. Олигомеры бета-амилоида - основная токсическая сопровождающая амилоидных заболеваний 64
1.3. Нейровоспаление и нейродегенерация 68
1.3.1. Роль глиальных клеток нейрогенных ниш в опосредовании нейровоспаления при нейродегенерации 69
1.3.2. NLRP3: структура, активация и регулирование 74
1.3.3. Формирование NLRP3 инфламмасом при нейродегенерации 77
1.3.4. CD38 и CD157: глиальный контроль нейровоспаления при нейродегенерации 80
1.3.5. Рецепторы конечных продуктов гликирования белков RAGE и их роль в развитии нейродегенерации 83
1.4. Газовые трансмиттеры как регуляторы формирования локального микроокружения 86
1.4.1. Аберрантный ангиогенез и нейрогенез при БА. Роль H2S в нейрогенезе и ангиогенезе 87
Глава 2. Материалы и методы 94
2.1. Объекты исследования 94
2.2. Дизайн эксперимента и группы животных 95
2.3. Моделирование болезни Альцгеймера 104
2.4. Нейроповеденческое тестирование животных 105
2.4. Иммуногистохимическое исследование и конфокальная микроскопия 120
2.5. Окрашивание бета-амилоида 124
2.6. Оценка апоптоза методом TUNEL 124
2.7. Иммуноферментный анализ 125
2.8. Электрофизиологическое исследование 126
2.9. Выделение и культивирование нейросфер 127
2.10. Оптогенетическая стимуляция 128
2.10.1. Амплификация аденовирусов и трансфекция 128
2.10.2. Фотоактивация астроцитов, экспрессирующих GFAP-ChR2-mKate 129
2.11. Регистрация пролиферативной активности нейросфер 129
2.12. Статистический анализ 130
Глава 3. Результаты собственных исследований 132
3.1. Результаты исследований влияния пространственной тренировки и введения растворимых олигомеров на процессы обучения, запоминания, нейрогенеза, нейровоспаления 132
3.2. Результаты исследований ранних изменений в гиппокампальном нейрогенезе при моделировании болезни Альцгеймера и их влияния на процессы кратковременной и отсроченной памяти и нейровоспаления 158
3.3. Результаты исследования особенностей экспрессии NLRP3 инфламмасом в GFAP+ астроцитах и NeuN+ гранулярных нейронах мышей с трансгенной моделью болезни Альцгеймера (5xFAD) 174
3.4. Изучение эффекта введения олигомеров бета-амилоида на экспрессию генов раннего реагирования после тестирования когнитивных функций. Экспрессия маркеров ангиогенеза и RAGE 177
3.5. Изучение роли NLRP3 инфламмасом в процессах нейрогенеза и ангиогенеза, синаптической передачи и формировании астроцитов. Исследование поведенческого фенотипа мышей, не экспрессирующих NLRP3 инфламмасомы 183
3.5.1. Результаты исследований экспрессии маркеров раннего нейрогенеза в гиппокампе мышей, нокаутных по гену Nlrp3 183
3.5.2. Результаты исследований экспрессии маркеров нейрональной и глиальной природы в гиппокампе мышей, нокаутных по гену Nlrp3 186
3.5.3. Результаты исследований экспрессии маркера ангиогенеза (VEGF) в гиппокампе мышей, нокаутных по гену Nlrp3 190
3.5.4. Результаты записи локальных возбуждающих полевых постсинаптических потенциалов (локальных пВПСП) 192
3.6. Исследование роли NLRP3 в транссинаптической передаче в норме и при моделировании болезни Альцгеймера. Влияние NLRP3 инфламмасом на метаболизм глюкозы 195
3.6.1. Результаты определения лактата и IL-1 и методом иммуноферментного анализа у мышей, нокаутных по гену Nlrp3 с инъекцией растворимых форм бета-олигомеров 195
3.6.2. Результаты исследования транссинаптической передачи у Nlrp3-/-мышей с введением растворимых форм бета-олигомеров 198
3.7. Изучение роли эндогенного газового трансмиттера H2S, продуцируемого эндотелиоцитами, в процессах раннего нейрогенеза, формировании клеток астроглиальной природы и экспрессии NLRP3 инфламмасом и провоспалительного цитокина 202
3.7.1. Результаты исследования маркеров раннего нейрогенеза и клеток астроглиальной природы у мышей, нокаутных по гену CSE 202
3.7.2. Результаты исследования NLRP3 инфламмасом и провоспалительного цитокина IL1 у мышей, нокаутных по гену CSE 204
3.8. Исследование роли рецепторов конечных продуктов гликирования белков (RAGE) в процессах нейрогенеза 206
3.9. Результаты создания статической модели нейрогенной ниши 211
3.10. Результаты нейроповеденческого тестирования 213
3.10.1. Поведенческая оценка пространственной памяти у крыс с инъекционной моделью болезни Альцгеймера 213
3.10.2. Поведенческая оценка тревожности у крыс с инъекционной моделью болезни Альцгеймера 219
3.10.3. Поведенческая оценка эмоциональной ранней и отсроченной памяти у мышей с инъекцией растворимых форм А олигомеров 222
3.10.4. Поведенческая оценка тревожности и эмоциональной ранней и отсроченной памяти у мышей с семейной формой болезни Альцгеймера 230
3.10.4.1. Поведенческая оценка общей и исследовательской активности и тревожности у мышей с генетической моделью болезни Альцгеймера (5xFAD) 230
3.10.4.2. Поведенческая оценка эмоциональной ранней и отсроченной памяти у мышей с генетической моделью болезни Альцгеймера (5xFAD) 236
3.10.5. Поведенческая оценка рабочей памяти у мышей с инъекционной моделью болезни Альцгеймера с введением растворимых форм олигомеров бета-амилоида 1-42 242
3.10.6. Поведенческое фенотипирование мышей нокаутных по гену Nlrp3 (Nlrp3-/-) 244
3.10.6.1. Поведенческая оценка тревожности у мышей нокаутных по гену Nlrp3 (Nlrp3-/-) 244
3.10.6.2. Поведенческая оценка социального поведения у мышей нокаутных по гену Nlrp3 (Nlrp3-/-) 254
3.10.6.3. Поведенческая оценка ранней эмоциональной памяти у мышей нокаутных по гену Nlrp3 (Nlrp3-/-) 256
3.10.7. Поведенческая оценка эмоциональной памяти у мышей нокаутных по гену Nlrp3 (Nlrp3-/-) с введением растворимых форм А1-42 260
3.10.8. Влияние делеции гена CSE на когнитивные функции и тревожность 264
3.10.8.1. Поведенческая оценка общей и исследовательской активности и тревожности у мышей нокаутных по гену CSE (CSE-/-) 264
3.10.8.2. Поведенческая оценка социализации и социальной памяти у мышей нокаутных по гену CSE (CSE-/-) 269
3.10.8.3. Поведенческая оценка рабочей памяти у мышей нокаутных по гену CSE (CSE-/-) 270
Глава 4. Обсуждение полученных результатов 273
4.1. Особенности нейрогенеза и субпопуляций астроцитов в нейрогенной нише головного мозга в норме и при нейродегенерации: роль когнитивной стимуляции. Экспрессия NLRP3 инфламмасом на разных этапах нейрогенеза 275
4.2. Гиппокампальный нейрогенез после инъекции олигомеров бета-амилоида. Экспрессия NLRP3 инфламмасом и медиаторов воспаления в нейрогенных нишах в норме и при нейровоспалении, ассоциированном с нейродегенерацией 293
4.3. Экспрессия NLRP3 инфламмасом на клетках нейрональной и глиальной природы в пределах нейрогенной ниши в семейной модели болезни Альцгеймера. Эмоциональная ранняя и отсроченная память у мышей с семейной формой болезни Альцгеймера 307
4.4. Эффект введения олигомеров бета-амилоида на экспрессию генов раннего реагирования после тестирования когнитивных функций. Экспрессия маркеров ангиогенеза и RAGE 311
4.5. Роль NLRP3 инфламмасом в процессах нейрогенеза и ангиогенеза, синаптической передачи и формировании астроцитов. Исследование поведенческого фенотипа мышей, не экспрессирующих NLRP3 инфламмасомы 316
4.6. Роль NLRP3 в транссинаптической передаче и формировании памяти в норме и при моделировании болезни Альцгеймера. Влияние NLRP3 инфламмасом на метаболизм глюкозы 326
4.7. Роль эндогенного газового трансмиттера H2S, продуцируемого эндотелиоцитами, в процессах раннего нейрогенеза, формировании клеток астроглиальной природы и экспрессии NLRP3 инфламмасом и провоспалительного цитокина. Влияние делеции гена CSE на когнитивные функции и тревожность 333
4.8. Роль рецепторов конечных продуктов гликирования белков (RAGE) в процессах нейрогенеза 338
4.9. Пролиферация нейрональных предшественников при модуляции активности клеток астроглии в микроокружении нейрогенной ниши в норме и при действии олигомеров бета-амилоида in vitro 340
Выводы 350
Практические рекомендации 353
Список сокращений 354
Список использованной литературы 355
