Влияние экзогенного ганглиозида GM1 на экспрессию апоптотических генов в гиппокампе на модели хронической алкогольной интоксикации: ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ

Асия Асхатовна  Мавлиханова; Валерий Алексеевич  Катаев; Тагир Рафаилович  Гизатуллин; Василий Николаевич  Цыган

doi:10.56871/PED.2025.82.71.003

Влияние экзогенного ганглиозида GM1 на экспрессию апоптотических генов в гиппокампе на модели хронической алкогольной интоксикации

ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ

Асия Асхатовна Мавлиханова Республиканская клиническая психиатрическая больница, г. Уфа, Россия
Валерий Алексеевич Катаев Башкирский государственный медицинский университет, г. Уфа, Россия
Тагир Рафаилович Гизатуллин Республиканская клиническая психиатрическая больница, г. Уфа, Россия
Василий Николаевич Цыган Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова, Санкт-Петербург, Россия

Ключевые слова:

алкогольная интоксикация моносиалотетрагексозилганглиозид алкоголь-индуцированные нарушения гиппокамп апоптоз ганглиозид GM1 нейропротекция количественная полимеразная цепная реакция с обратной транскрипцией в реальном времени мРНК каспаза-1 каспаза-3 alcohol intoxication monosialotetrahexosylganglioside alcohol-induced disorders hippocampus apoptosis ganglioside GM1 neuroprotection quantitative real-time reverse transcription polymerase chain reaction mRNA caspase-1 caspase-3

Аннотация

Актуальность. Ганглиозид GM1 представляет интерес как перспективное соединение с ноотропными свойствами для коррекции повреждений центральной нервной системы, в частности при нейродегенеративных процессах.

Цель. Изучить влияние экзогенного ганглиозида GM1 на экспрессию ключевых генов-регуляторов апоптоза (каспаза-1, каспаза-3, Bcl-2, BAX) в гиппокампе мышей в условиях хронической алкогольной интоксикации, выступающей в роли катализатора нейродегенерации.

Проведен эксперимент на 40 самцах мышей BALB/c, разделенных на четыре группы: интактный контроль, модель хронической алкогольной интоксикации (внутрижелудочное введение этанола по ступенчатой схеме в течение 47 дней) и две группы, получавшие этанол в сочетании с GM1 в дозах 10 и 30 мг/кг. Уровень мРНК целевых генов в гиппокампе анализировали методом количественной полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией в реальном времени. Статистическую обработку данных проводили с использованием двухфакторного дисперсионного анализа (two-way ANOVA).

Результаты. Уровень мРНК каспазы-1 статистически незначимо повышен во всех группах, получавших этанол. Уровень мРНК каспазы-3 статистически значимо (p <0,05) повышен только в группе GM1 30 мг/кг по сравнению с модельной группой. Уровень мРНК гена BАХ оставался без значимых изменений. Экспрессия гена Bcl-2 в контрольной группе статистически значимо отличалась от всех опытных групп.

Выводы. В рамках данной модели не подтвержден ожидаемый эффект ганглиозида GM1 на транскрипционном уровне, заключающийся в защите от нейродегенерации. Ключевым результатом служит выявление потенциального проапоптотического действия высокой дозы GM1 (30 мг/кг), проявляющегося в статистически значимом повышении экспрессии гена каспазы-3.

Библиографические ссылки

Guo Z. Ganglioside GM1 and the central nervous system. Int J Mol Sci. 2023;24(11):9558. https://doi.org/10.3390/ijms24119558.

Fazzari M., Lunghi G., Henriques A., Callizot N., Ciampa M.G., Mauri L., Prioni S., Carsana E.V., Loberto N., Aureli M., Mari L., Sonnino S., Chiricozzi E., Di Biase E. GM1 Oligosaccharide efficacy in Parkinson’s disease: protection against MPTP. Biomedicines. 2023;11(5):1305. https://doi.org/10.3390/biomedicines11051305.

Мавлиханова А.А., Павлов В.Н., Ян Б., Катаев В.А., Ван Н., Аглетдинов Э.Ф., Ху Д. Ганглиозиды и их значение в развитии и функционировании нервной системы. Медицинский вестник Башкортостана. 2017;12(70):121–126.

Мавлиханова А.А., Павлов В.Н., Ян Б., Катаев В.А., Ван Н., Аглетдинов Э.Ф., Кан Ч.И., Ху Д. Моносиалоганглиозид GM 1: структура, антиапоптотические свойства и нейропротекция. Медицинский вестник Башкортостана. 2018;13(5):82–87.

Chowdhury S., Ledeen R. The key role of GM1 ganglioside in Parkinson’s disease. Biomolecules. 2022;12(2):173. https://doi.org/10.3390/biom12020173.

Weng T.H., Ke C.C., Huang Y.S. Anti-inflammatory effects of GM1 ganglioside on endotoxin-induced uveitis in rats. Biomolecules. 2022;12(5):727. https://doi.org/10.3390/biom12050727.

Fazzari M., Lunghi G., Carsana E.V., Valsecchi M., Spiombi E., Breccia M., Casati S.R., Pedretti S., Mitro N., Mauri L., Ciampa M.G., Sonnino S., Landsberger N., Frasca A., Chiricozzi E. GM1 oligosaccharide ameliorates rett syndrome phenotypes in vitro and in vivo via Trk receptor activation. Int J Mol Sci. 2024;25(21):11555. https://doi.org/10.3390/ijms252111555.

Motaghinejad M., Motevalian M., Fatima S., Hashemi H., Gholami M. Curcumin confers neuroprotection against alcohol-induced hippocampal neurodegeneration via CREB-BDNF pathway in rats. Biomed Pharmacother. 2017;87:721–740. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2016.12.020.

Wang X., Zhang K., Yang F., Ren Z., Xu M., Frank J.A., Ke Z.J., Luo J. Minocycline protects developing brain against ethanol-induced damage. Neuropharmacology. 2018;129:84–99. https://doi.org/10.1016/j.neuropharm.2017.11.019.

Aberg E., Hofstetter C.P., Olson L., Brené S. Moderate ethanol consumption increases hippocampal cell proliferation and neurogenesis in the adult mouse. Int J Neuropsychopharmacol. 2005;8(4):557–567. https://doi.org/10.1017/S1461145705005286.

Preez R.D., Mwila T., Efuntayo A., Olateju O.I. Neuroprotective effects of Simvastatin against alcohol-induced oxidative stress and neurodegeneration in the Hippocampus of adolescent mice. Metab Brain Dis. 2025;40(6):239. https://doi.org/10.1007/s11011-025-01668-w.

Basu S., Suh H. Role of hippocampal neurogenesis in alcohol withdrawal seizures. Brain Plast. 2020;6(1):27–39. https://doi.org/10.3233/BPL-200114.

Pei H., Shen H., Bi J., He Z., Zhai L. Gastrodin improves nerve cell injury and behaviors of depressed mice through Caspase-3-mediated apoptosis. CNS Neurosci Ther. 2024;30(3):e14444. https://doi.org/10.1111/cns.14444.

Czabotar P.E., Garcia-Saez A.J. Mechanisms of BCL-2 family proteins in mitochondrial apoptosis. Nat Rev Mol Cell Biol. 2023;24(10):732–748. https://doi.org/10.1038/s41580-023-00629-4.

Kumari S., Dhapola R., Reddy D.H. Apoptosis in Alzheimer’s disease: insight into the signaling pathways and therapeutic avenues. Apoptosis. 2023;28(7-8):943–957. https://doi.org/10.1007/s10495-023-01848-y.

Eskandari E., Eaves C.J. Paradoxical roles of caspase-3 in regulating cell survival, proliferation, and tumorigenesis. J Cell Biol. 2022;221(6): e202201159. https://doi.org/10.1083/jcb.202201159.

Yuan J., Yankner B.A. Apoptosis in the nervous system. Nature. 2000;407(6805):802–809. https://doi.org/10.1038/35037739.

Zhang Z., Liu W., Shen M., Ma X., Li R., Jin X., Bai H., Gao L. Protective effect of GM1 attenuates hippocampus and cortex apoptosis after ketamine exposure in neonatal rat via PI3K/AKT/GSK3β Pathway. Mol Neurobiol. 2024;61(10):8488–8489. https://doi.org/10.1007/s12035-024-04154-z.

Yao Q., Zhang H., Standish C., Grube J., Mañas A., Xiang J. Expression profile of the proapoptotic protein Bax in the human brain. Histochem Cell Biol. 2023;159(2):209–220. https://doi.org/10.1007/s00418-022-02146-5.

Unnisa A., Greig N.H., Kamal M.A. Inhibition of Caspase 3 and Caspase 9 mediated apoptosis: a multimodal therapeutic target in traumatic brain injury. Curr Neuropharmacol. 2023;21(4):1001–1012. https://doi.org/10.2174/1570159X20666220327222921.