Влияние метформина на поведенческие характеристики и экспрессию гена Bdnf старых крыс с учетом половых различий
Авторы
-
Айгуль З. Хафизова
Казанский государственный медицинский университет
https://orcid.org/0009-0007-3795-1407
-
Елена В. Валеева
Казанский государственный медицинский университет
https://orcid.org/0000-0001-7080-3878
-
Дмитрий О. Никитин
Казанский государственный медицинский университет
https://orcid.org/0000-0001-5773-867X
-
Руслан И. Мустафин
Казанский государственный медицинский университет
https://orcid.org/0000-0002-0916-2853
-
Анастасия В. Никитина
Казанский государственный медицинский университет
https://orcid.org/0000-0001-6219-6246
-
Ириа И. Семина
Казанский государственный медицинский университет
https://orcid.org/0000-0003-3515-0845
DOI:
https://doi.org/10.18413/rrpharmacology.11.856Аннотация
Введение: Старение является ключевым фактором риска нейродегенеративных заболеваний, что актуализирует поиск безопасных геропротекторов. Метформин представляет особый интерес благодаря способности воздействовать на патогенез старения и связанные с ним когнитивные нарушения.
Таким образом целью работы было изучение влияния метформина на поведенческие характеристики и экспрессию гена Bdnf в структурах головного мозга старых крыс с учетом половых различий.
Материалы и методы: Исследование выполнено на 48 старых крысах (возраст - 24 мес.) линии Wistar, разделённых на группы (n=8): самцы и самки, получавшие метформин (35 мг/кг или 70 мг/кг/день) или физиологический раствор (контроль) в течение 30 дней. Оценивали тревожность (тест «Приподнятый крестообразный лабиринт») и пространственную память (тест «Водный лабиринт Морриса»). Относительный уровень экспрессии гена Bdnf определялся методом количественной ПЦР в реальном времени.
Результаты: Метформин в дозе 70 мг/кг оказывает у самцов (но не у самок) анксиолитическое действие в тесте «Приподнятый крестообразный лабиринт, увеличивая продолжительность пребывания в открытых «рукавах» лабиринта в 3,5 раза (p=0.0443) и уменьшая продолжительность пребывания в закрытых «рукавах» в 1,5 раза (p=0.0161) по сравнению с контролем. У самцов также отмечено улучшение пространственной памяти после введения метформина в дозах 35 мг/кг и 70 мг/кг в тесте «Водный лабиринт Морриса»: длительность плавания в зоне платформы увеличивалась в 1,7 раза (35 мг/кг, p=0.04) и в 1,5 раза (70 мг/кг, p=0.03) соответственно по сравнению с группой контроля. В дозе 35 мг/кг метформин вызывает 3-кратное увеличение экспрессии гена Bdnfу самцов в префронтальной коре (p=0.047) по сравнению с контрольной группой. У самок экспрессия гена Bdnf в мозжечке положительно коррелирует с пространственной памятью (p=0.039), что подчеркивает его роль в когнитивных функциях.
Заключение: 30-дневное введение метформина в дозе 70 мг/кг оказывает выраженное анксиолитическое и мнемотропное действие у старых крыс-самцов, что коррелирует с повышенной экспрессией гена Bdnf в префронтальной коре, тогда как у самок выявлена положительная корреляция между экспрессией гена Bdnf в мозжечке и показателями пространственной памяти.
Графическая аннотация
Ключевые слова:
тревожность, поведенческие тесты, экспрессия гена Bdnf, когнитивные функции, метформин, старые крысыБиблиографические ссылки
AboTaleb HA, Alturkistani HA, Abd El-Aziz GS, Hindi EA, Halawani MM, Al-Thepyani MA, Alghamdi BS (2024) The antinociceptive effects and sex-specific neurotransmitter modulation of metformin in a mouse model of fibromyalgia. Cells 13(23): 1986. https://doi.org/10.3390/cells13231986 [PubMed] [PMC]
Arezoumand KS, Roberts CT, Rastegar M (2024) Metformin induces MeCP2 in the hippocampus of male mice with sex-specific and brain-region-dependent molecular impact. Biomolecules 14(4): 505. https://doi.org/10.3390/biom14040505 [PubMed] [PMC]
Ashrostaghi Z, Ganji F, Sepehri H (2015) Effect of metformin on the spatial memory in aged rats. National Journal of Physiology, Pharmacy and Pharmacology 5(5): 416–420. https://doi.org/10.5455/njppp.2015.5.1208201564 [PubMed] [PMC]
Buckner RL (2013) The cerebellum and cognitive function: 25 years of insight from anatomy and neuroimaging. Neuron 80(3): 807–815. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2013.10.044[PubMed]
Fan J, Li D, Chen HS, Huang JG, Xu JF, Zhu WW, Chen JG, Wang F (2019) Metformin produces anxiolytic-like effects in rats by facilitating GABAA receptor trafficking to membrane. British Journal of Pharmacology 176(2): 297–316. https://doi.org/10.1111/bph.14519 [PubMed] [PMC]
Grigoryan GA (2020) Sex differences in behaviour and biochemical markers in animals in response to neuroinflammatory stress. Advances in the Physiological Sciences [Uspekhi Fiziologicheskikh Nauk] 51(1): 18–32. https://doi.org/10.31857/S0301179820010051 [in Russian]
Gudasheva TA, Tarasiuk AV, Povarnina PY (2017) Brain-derived neurotrophic factor and its low-molecular mimetics. Pharmacokinetics and Pharmacodynamics [Farmakokinetika i Farmakodinamika] (3): 3–13. [in Russian]
Hafizova AZ, Semina II (2025) Study of the possibility of using metformin by intranasal administration for the correction of behavioral and cognitive dysfunctions of rats. Pharmacokinetics and Pharmacodynamics [Farmakokinetika i Farmakodinamika] (1): 35–42. https://doi.org/10.37489/2587–7836-2025-1-35-42 [in Russian]
Hafizova AZ, Semina II, Nikitin DO, Nikitin DO, Mustafin RI (2025) Perspectives for the use of the antidiabetic drug metformin as a strategy to slow biological aging and age-related diseases. Kazan Medical Journal [Kazanskii Meditsinskii Zhurnal] 106(1): 105–106. https://doi.org/0.17816/KMJ382686
Kight KE, McCarthy MM (2017) Sex differences and estrogen regulation of BDNF gene expression, but not propeptide content, in the developing hippocampus. Journal of Neuroscience Research 95(1-2): 345–354. https://doi.org/10.1002/jnr.23920 [PubMed] [PMC]
Kondaurova EM, Antonov YV, Bazhenova EY, Bazovkina DV, Naumenko VS (2020) Acute stress effects on mice different by sensivity of 5-HT1A-receptors to chronic activation with 8-OH-DPAT. Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology [Rossiiskii Fiziologicheskii Zhurnal im. I.M. Sechenova] 106(9): 1069–1084. https://doi.org/10.31857/S0869813920090010 [in Russian]
Livak KJ, Schmittgen TD (2001) Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2(-Delta Delta C(T)) Method. Methods 25(4): 402-408. https://doi.org/10.1006/meth.2001.1262 [PubMed]
Li N, Zhou T, Fei E (2022) Actions of metformin in the brain: A new perspective of metformin treatments in related neurological disorders. International Journal of Molecular Sciences 23(15): 8281. https://doi.org/10.3390/ijms23158281 [PubMed] [PMC]
Markowicz-Piasecka M, Sikora J, Szydłowska A, Skupień A, Mikiciuk-Olasik E, Huttunen KM (2017) Metformin – a future therapy for neurodegenerative diseases. Pharmaceutical Research 34(12): 2614–2627. https://doi.org/10.1007/s11095–017–2199–y [PubMed] [PMC]
Mohammed I, Hollenberg MD, Ding H, Triggle CR (2021) Critical review of the evidence that metformin is a putative anti-aging drug that enhances healthspan and extends lifespan. Frontiers in Endocrinology 12: 718942. https://doi.org/10.3389/fendo.2021.718942[PubMed] [PMC]
Mironov AN, Bunatyan ND, Vasilev AN (2012) Guideline for Conducting Preclinical Studies of Medicinal Products. Moscow, Griff and K, 112 pp. [in Russian]
Semina II, Baichurina AZ, Nikitin DO, Nikitina AV, Moustafine RI, Khutoryanskiy VV (2023) Behavioral pharmacology as the main approach to study the efficiency of potential psychotropic drugs: Analysis of modern methods (review). Drug Development & Registration 12(1): 161–181. https://doi.org/10.33380/2305-2066-2023-12-1-161-181
Wang C, Chen B, Feng Q, Nie C, Li T (2020) Clinical perspectives and concerns of metformin as an anti-aging drug. Aging Medicine 3(4): 266–275. https://doi.org/10.1002/agm2.12135[PubMed] [PMC]
Zhou X, Zhou J, Ban Q, Zhang M, Ban B (2024) Effects of metformin on the glucose regulation, lipid levels and gut microbiota in high-fat diet with streptozotocin induced type 2 diabetes mellitus rats. Endocrine 86(1): 163–172. https://doi.org/10.1007/s12020-024-03843-y[PubMed]
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2025 Hafizova AZ, Valeeva EV, Nikitin DO, Moustafine RI, Nikitina AV, Semina II
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Русский
English
