Effect of a composite mixture of native and oligomeric forms of the α-synuclein protein upon intranasal administration on aging mouse behavior
Authors: Соловьева О.А. , Грудень М.А. , Калинин И.А. , Ратмиров А.М. , Шерстнев В.В. 
Published: December 2020

Одним из важнейших патогенетических звеньев развития синуклеинопатий - группы хронических нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона, деменции с тельцами Леви и других является гиперпродукция белка α-синуклеина с последующей его агрегацией и образованием различающихся по размеру и структуре амилоидогенных форм белка, которые инициируют гибель нервных или глиальных клеток. В настоящее время для более полного понимания происходящих in vivo патологических процессов актуально изучение на моделях животных поведенческих эффектов как нативного белка α-синуклеина, так и его отдельных амилоидогенных структур (олигомеров и фибрилл), полученных и охарактеризованных in vitro, а также композиционных смесей данных белковых конформаций. Целью данной работы явилось изучение влияния композиционной смеси нативного белка α-синуклеина и олигомеров α-синуклеина при хроническом интраназальном введении на двигательную активность, кратковременную и долговременную память, а также тревожность стареющих мышей. Методы. Опыты проводили на 12- месячных самцах мышей C57Bl/6, которым на протяжении 14 дней один раз в сутки вводили отдельно в каждую ноздрю раствор α-синуклеина и его олигомеров, либо физиологический раствор. В тестах «Открытое поле», «Распознавание нового объекта», «Условная реакция пассивного избегания» и «Приподнятый крестообразный лабиринт» оценивали двигательную активность, кратко- и долговременную память, и тревожность животных. Результаты. Показано, что исследованная композиционная смесь конформаций α-синуклеина не вызывает статистически значимых изменений регистрируемых поведенческих показателей у стареющих мышей. Вместе с тем, ранее нами было документировано, что в условиях аналогичного экспериментального протокола нативный α-синуклеин инициирует снижение двигательной активности, а олигомеры α-синуклеина - угнетение двигательной активности, нарушение долговременной памяти и тревожности животных. Заключение. Полученные результаты свидетельствуют о менее выраженных поведенческих эффектах композиционной смеси нативной и олигомерной форм α-синуклеина, по сравнению с отдельными ее компонентами. Рассматриваются возможные механизмы выявленных особенностей влияния исследованной композиционной смеси конформаций α-синуклеина на поведенческом уровне.

One of the most important steps in the pathogenesis of synucleinopathies, a group of chronic neurodegenerative diseases, such as Parkinson’s disease, dementia with Lewy bodies and others, is overproduction of α-synuclein protein, followed by its aggregation and formation of amyloidogenic protein species, which differ in their size and structure and initiate death of nerve or glial cells. At present, better understanding of in vivo pathological processes requires studying behavioral effects of both the native α-synuclein protein and its individual amyloidogenic structures (oligomers and fibrils) obtained and characterized in vitro on animal models, as well as composite mixtures of these protein conformations. The aim of this work was to study effects of chronic nasal application of a composite mixture of native α-synuclein protein and α-synuclein oligomers on motor activity, short-term and long-term memory, and anxiety of aging mice. Methods. Experiments were carried out on 12-month old male C57Bl/6 mice, which received a solution of α-synuclein and its oligomers or a saline solution separately into each nostril for 14 days daily. Motor activity, short- and long-term memory and anxiety of animals were evaluated in Open Field, Novel Object Recognition, Conditioned Passive Avoidance, and Elevated Plus Maze tests. Results. The studied composite mixture of α-synuclein conformations did not induce statistically significant changes in behavioral indices of aging mice. At the same time, we have previously documented that in a similar experimental protocol, native α-synuclein initiates a decrease in motor activity, and α-synuclein oligomers - inhibition of motor activity and disorders of long-term memory and anxiety. Conclusion. The results indicated less pronounced behavioral effects of the composite mixture of native and oligomeric forms of α-synuclein compared with its individual components. The authors discussed possible mechanisms of the behavioral effects of the studied composite mixture of α-synuclein confirmations.