Je pravdepodobné, že kognitívne zdravie organizmu je udržiavané kapacitou hipokampálnych prekurzorov proliferovať a diferencovať sa. Dôležitú úlohu pri tvorbe nových a v prežívaní už zrelých neurónov vystavených pôsobeniu rôznych environmentálnych stresorov zohrávajú antioxidanty. Jedným z nich je aj melatonín, hormón produkovaný epifýzou najmä počas tmavej periódy dňa. Cieľom našej práce bolo skúmať účinok melatonínu na radiáciou zníženú úroveň neurogenézy, schopnosť učenia, úzkosť a exploračné správanie u dospelých potkanov. Gravidné samice kmeňa Wistar boli ožiarené dávkou 1 Gy gamma-lúčov v citlivom období pre vývin mozgu plodu (17. deň gravidity). Potomstvo týchto samíc bolo rozdelené do experimentálnych skupín ožiarených (IR) a melatonínom liečených zvierat (IR+Mel). Zdanlivo ožiarené boli matky kontrolných zvierat (C) a zvierat, ktorým bol podávaný melatonín (Mel). Potkany boli vyšetrované vo veku 3 týždňov (3t, n=25) a 2 mesiacov (2m, n=37). Melatonín bol podávaný denne v pitnej vode (20 mg/l) skupine 3t zvierat po dobu siedmych dní a skupine 2m zvierat po dobu jedného mesiaca v tmavej fáze dňa. Pomocou imunohistochemických metód bola stanovená úroveň proliferujúcich buniek (BrdU+) v subgranulárnej zóne a v hiluse gyrus dentatus hipokampu. Kognitívne schopnosti 2m zvierat boli testované pomocou Morrisovho vodného bazénu, úzkostné a exploračné správanie pomocou vyvýšeného krížového labyrintu. Správanie bolo vyhodnotené pomocou softvéru Smart Junior (Panlab, Španielsko). Ionizujúce žiarenie výrazne potlačilo bunkovú proliferáciu (P<0,001) vo vyšetrovaných oblastiach mozgu 3t aj 2m zvierat. Chronicky podávaný melatonín výrazne zvýšil počet BrdU+ buniek v hiluse v IR+Mel skupine (vs IR) u 3t (P<0,001) aj 2m (P<0,05) zvierat. IR+Mel skupina zvierat vo veku 2 m dosahovala tiež signifikantne lepšie (P<0,05) výsledky v testovaní dlhodobej pamäte v porovnaní s IR skupinou. Úzkostné prejavy však boli významne zvýšené práve v Mel skupine (vs. C - P<0,05). Exploračné správanie nebolo ovplyvnené. Výsledky naznačujú, že podávanie melatonínu má pozitívny účinok na bunkovú proliferáciu po ožiarení. Poukazujú na to aj lepšie výsledky zvierat pri testovaní kognitívnych schopností.
Podporené grantovým systémom VEGA (1/0292/12).
otazka
Dobry den, chcela by som sa opytat, z coho ste vychadzali pri stanoveni davky a dlzky podavania melatoninu u jednotlivych skupin potkanov a taktiez by ma zaujimalo, ako si vysvetlujete zvysenie uzkostnych prejavov prave v skupine potkanov, kde bol podavany melatonin? Dakujem za odpoved, drzim palce vo vasej dalsej praci.
Re: otazka
Dobrý deň, pri stanovovaní dávkovania sme vychádzali jednak z literatúry (napr. Mauriz et al. 2006), ale aj z predchádzajúcich skúseností (Kisková et al., 2012).
Potkany vypili okolo 20 ml melatonínového roztoku denne a priemerný denný príjem melatonínu bol stanovený na 2 mg/kg/deň. Takáto dávka je podľa literatúry (Mauriz et al. 2006) postačujúca na ochranu pred oxidatívnym stresom. A práve nerovnováha medzi hladinou ROS a antioxidačnými systémami môže podporovať radiáciou indukované histologické zmeny hipokampu rovnako ako behaviorálne zmeny závisle na hipokampe (Caceres et al., 2010; Manda a Reiter, 2010; Noble et al., 2003). Oxidatívny stres môže zároveň predstavovať biochemický mechanizmus regulácie osudu kmeňových buniek (Noble et al., 2003).
Čo sa týka zvýšených prejavov úzkosti v Mel skupine: Je známe, že ak sa podáva melatonín jedincom, ktorí nemajú narušenú jeho prirodzenú produkciu, môže narušiť cirkadiánny rytmus a spôsobiť zvýšenie prejavov úzkosti.
Literatúra:
Caceres L.G., Bertolino L.A., Saraceno G.E. et al.: Hippocampal-related memory deficits and histological damage induced by neonatal ionizing radiation exposure. Role of oxidative status. Brain research. 2010, 1312: 67–78.
Kisková T. et al.: A combination of resveratrol and melatonin exerts chemopreventive effects in N-methyl-N-nitrosourea-induced rat mammary carcinogenesis. Eur J Cancer Prev. 2012, 21(2):163-70.
Manda K., Reiter R.J.: Melatonin maintains adult hippocampal neurogenesis and cognitive function after irradiation. Progress in Neurobiology. 2010, 90: 60-68.
Mauriz J.L. et al.: Melatonin prevents oxidative stress and changes in antioxidant enzyme expression and activity in the liver of aging rats. Journal of Pineal Research. 2007, 42 (3): 222-230.
Noble M. et al.: Redox state as a central modulator of precursor cell function. Ann. N. Y. Acad. Sci. 2003, 991: 251-271.
Otázka
Dobrý deň. Rád by som sa opýtal ako si vysvetľujete rozdiel prežívania (BrdU+) buniek v oblasti hiluse hipocampu. V skupine IR+Mel u 3t potkanoch je omnoho silnejšia proliferácia ako u 2m potkanov (vs. IR skupine), ktorá je navyše enormná aj voči kontrolným zvieratám. Ako si vysvetľujete tento výsledok? Zohráva tam podľa vás nejaký vplyv vek jedincov, silnejší účinok melatonínu z dôvodu nejakého ontogenetického obdobia kedy má silný vplyv na proliferáciu alebo je to kombinácia oboch faktorov? Vo výsledkoch nemáte oblasť subgranulárna zóna hipocampu. Ako tam vyšla proliferácia buniek? Myslíte si že je melatonín vhodnou látkou na prežívanie neurónov pri ožarovaní, keď sami poukazujete na jeho negatívny účinok a síce zvýšenou mierou anxiety (ktorý je v súlade s vami uvedenou literatúrou)? Posledná otázka...mohli by ste my priblížiť trochu protokol akým ste robili MWM? Rád bzs om vedel v čom sa líšili pokus 1 a pokus 2. Ten 8D kde máte signifiknacie to je v rámci akého pokusu? Za odvodeď dopredu ďakujem (:
Re: Otázka
Dobry den, postnatalna neurogeneza je intenzivnejsia u juvenilnych jedincov. Signifikantne zvysena proliferacia v IR+Mel skupine vs. C 3t zvierat moze suvisiet s intenzivnejsou reakciou na oxidatívny stres v danom veku.
V subgranularnej zone melatonin signifikantne nezvysil pocet BrdU+ buniek vs. IR ani u 3t ani 2m zvierat.
Pri vhodnom modeli by melatonin nemusel sposobovat zvysenie uzkosti, napr. ak je narusena jeho prirodzena produkcia. To sa da vyuzit napr. pri studiu depresivnych stavov, ktore su casto sposobene prave narusenim cirkadianneho rytmu a sprevadane aj znizenou intenzitou proliferacie buniek (ktoru sme v nasom experimente dosiahli pomocou IR).
MWM test bol uskutocneny 3x pocas jedneho dna v trojhodinovych rozostupoch (testovanie kratkodobej pamate) a opakovane na 8. den 1x (testovanie dlhodobej pamate).
Dakujem za otazky :)