Early and remote response of hif-1α protein in the hippocampus fields to ischemia-reperfusion in rats with diabetes mellitus

Abstract

Мета. Вивчення вмісту білка Hif-1α (фактор індукований гіпоксією 1α) в нейронах полів гіпокампа щурів з експериментальним ЦД у динаміці ішемічно-реперфузійного ушкодження головного мозку.

Матеріали та методи. Дослідження виконано на 60 6-місячних щурах, яким у віці два місяці моделювали ЦД однократним уведенням стрептозотоцину (60 мг/кг маси тіла) (Sigma, США). Порушення мозкового кровообігу відтворювали шляхом оклюзії обох сонних артерій протягом 20 хвилин. Уміст білка Hif1-α визначали методом імунофлуоресценції після 20-хвилинної ішемії з одногодинною реперфузією та на 12-ту добу постішемічного періоду в полях гіпокампа СА1, СА2, СА3, СА4.

Результати. У щурів без ЦД 20-хвилинна ішемія з одногодинною реперфузією підвищує вміст білка Hif-1α в усіх досліджених полях гіпокампа. На 12-ту добу ішемічно-реперфузійного періоду в полях гіпокампа СА2-СА4 значення окремих досліджених показників активності транскрипційного фактора Hif-1α продовжують зростати, а в полі СА1 — нормалізуються або наближаються до значень у тварин контрольної групи. У щурів із ЦД у ранньому постішемічному періоді в полі СА1 зміни вмісту білка Hif-1α відсутні, в полі СА2 наявні ознаки зниження його активності, в полі СА3 — обмежені реакцією одного показника, в полі СА4 мають такий же характер, як і в контрольних щурів, за даних експериментальних умов. На 12-ту добу ішемічно-реперфузійного періоду в полі СА1 зростають усі показники активності транскрипційного фактора Hif-1α, за абсолютними значеннями перевищуючи відповідні у тварин контрольної групи за тих же експериментальних умов; в полі СА2 і СА3 зміни досліджених параметрів обмежені порівняно з такими у тварин групи контролю; в полі СА4 знижуються показники, які у тварин групи контролю зазнали зростання.

Висновки. Наявність ЦД сприяє зниженню активності білка Hif-1α під час ішемії-реперфузії в нейронах полів СА1-СА3 у ранньому ішемічно-реперфузійному періоді та в нейронах полів СА2-СА4 — на 12-ту добу спостереження.

Introduction. The role of the transcription factor Hif-1α in pathogenesis of hypoxic lesions and diabetes mellitus (DM) has been confirmed, though molecular mechanisms underlying dysfunctions of the factor in the association of DM with ischemic-reperfusion lesion of the brain remain unknown.

Objective: the investigation of Hif-1α protein content in the neurons of the hippocampus fields of rats with experimental DM in the dynamics of ischemic-reperfusion lesion of the brain.

Materials and methods. The study was conducted on 60 6-month rats with DM simulated at the age of 2 months by means of a single administration of streptozotocin (60 mg/kg of the body weight) (Sigma, USA). Disorders of the cerebral circulation were simulated by means of occlusion of both carotid arteries for 20 minutes. The content of Hif1-α protein was determined by means of fluoroimmunoassay after 20-minute ischemia with one hour reperfusion, and on the 12th day of the post-ischemic period in the hippocampus fields: СА1, СА2, СА3, СА4.

Results. In rats without DM 20-minute ischemia with one hour reperfusion increases the content of Hif-1α protein in all the hippocampus fields. On the 12th day of ischemic-reperfusion period in СА2-СА4 hippocampus fields the values of certain examined activity indices of the transcription factor Hif-1α continue to increase, and in СА1 field they are normalized or come closer to the values of animals from the control group. In rats with DM at the early post-ischemic period changes of Hif-1α protein content are lacking in СА1 field, the signs of its reduced activity are found in СА2 field, in СА3 field they are limited by the response of one index, and in СА4 field they are similar to those of the control rats under the experimental conditions. On the 12th day of ischemic-reperfusion period all the activity indices of the transcription factor Hif-1α increase in СА1 filed. They are higher than the corresponding indices in animals from the control group by absolute values under similar experimental conditions; changes of the examined parameters are limited in СА2 and СА3 fields in comparison with those from the control group; the parameters, which increased in the control group of animals, decreased in СА4 field.

Conclusion. DM restricts Hif-1α protein response to ischemia-reperfusion in the neurons of СА1-СА3 field at the early ischemic-reperfusion period and in the neurons of СА2-СА4 fields — on the 12th day of the observation.