Метаболическое профилирование интерстициальной жидкости гиппокампа мышей линии 5xFAD после когнитивной нагрузки: пилотное исследование

##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##

pdf
Опубликован: Nov 11, 2025
DOI: https://doi.org/10.18097/BMCRM00291
Ключевые слова:
болезнь Альцгеймера; гиппокамп; микродиализ; ЯМР-спектроскопия; метаболизм; кетоновые тела

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

Ю.К. Комлева
Российский центр неврологии и нейронаук, 125367, Москва, Волоколамское ш., 80
А.С. Аверчук
Российский центр неврологии и нейронаук, 125367, Москва, Волоколамское ш., 80
Д.В. Чистяков
НИИ физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского, МГУ, 119234, Москва, Ленинские горы, 1; Российский университет дружбы народов им. П. Лумумбы, 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6
В.Г. Васильев
Российский университет дружбы народов им. П. Лумумбы, 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6
В.А. Ивлев
Российский университет дружбы народов им. П. Лумумбы, 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6
В.И. Жданкина
Российский центр неврологии и нейронаук, 125367, Москва, Волоколамское ш., 80
М.В. Кукла
Российский центр неврологии и нейронаук, 125367, Москва, Волоколамское ш., 80
А.Н. Лукьянчук
Российский центр неврологии и нейронаук, 125367, Москва, Волоколамское ш., 80; Красноярский государственный медицинский университет им. проф. Войно-Ясенецкого, 660022, Красноярск, ул. Партизана Железняка, 1
И.В. Потапенко
Российский центр неврологии и нейронаук, 125367, Москва, Волоколамское ш., 80
А.Б. Салмина
Российский центр неврологии и нейронаук, 125367, Москва, Волоколамское ш., 80

Аннотация

Болезнь Альцгеймера (БА) всё чаще рассматривают как нейродегенеративное заболевание, связанное с нарушением энергетического метаболизма мозга, что способствует развитию синаптических и когнитивных дисфункций. Хотя особенности метаболических нарушений при БА хорошо охарактеризованы в состоянии покоя, значительно меньше известно о реакции гиппокампа на когнитивную стимуляцию, требующую высокой метаболической гибкости. В настоящем пилотном исследовании с использованием методов in vivo микродиализа и высокоразрешающей ЯМР-спектроскопии проведён анализ метаболического профиля интерстициальной жидкости гиппокампа у трансгенных мышей линии 5xFAD и животных дикого типа (C57BL/6) на 7 и 28 сутки после когнитивного обучения в парадигме условно-пассивного избегания. Среди исследованных метаболитов статистически достоверные различия между группами выявлены только для ацетона: у животных линии 5xFAD на 28 сутки его концентрация была значительно ниже по сравнению с контролем, что может отражать ограниченную способность к поддержанию кетонового метаболизма в отсроченный постнагрузочный период. Другие метаболиты (ацетат, лактат, капрат, изобутират и глицин) не продемонстрировали значимых межгрупповых различий, однако наблюдавшиеся изменения могут указывать на сдвиги в использовании альтернативных энергетических субстратов. Полученные данные свидетельствуют о снижении метаболической пластичности гиппокампа у трансгенных животных, особенно в поздней фазе после когнитивной стимуляции, что потенциально может ограничивать долговременную когнитивную адаптацию. Несмотря на ограничения пилотного исследования, результаты подчёркивают информативность подхода, сочетающего метаболическое профилирование in vivo, для раннего выявления метаболических нарушений и поиска потенциальных биомаркеров нейродегенеративных процессов при БА.

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Как цитировать
Комлева Y., Аверчук A., Чистяков D., Васильев V., Ивлев V., Жданкина V., Кукла M., Лукьянчук A., Потапенко I., & Салмина A. (2025). Метаболическое профилирование интерстициальной жидкости гиппокампа мышей линии 5xFAD после когнитивной нагрузки: пилотное исследование. Biomedical Chemistry: Research and Methods, 8(4), e00291. https://doi.org/10.18097/BMCRM00291
Выпуск
Том 8 № 4 (2025): Принято в печать
Раздел
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Библиографические ссылки

  1. Conde, R., Oliveira, N., Morais, E., Amaral, A.P., Sousa, A., Graça, G., Verde, I. (2024) NMR analysis seeking for cognitive decline and dementia metabolic markers in plasma from aged individuals. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 238, 115815. DOI
  2. Ezkurdia, A., Ramírez, M.J., Solas, M. (2023) Metabolic syndrome as a risk factor for Alzheimer’s disease: a focus on insulin resistance. International Journal of Molecular Sciences, 24(5), 4354. DOI
  3. Silva, M.V.F., Loures, C.D.M.G., Alve,s L.C.V., De Souza, L.C., Borge,s K.B.G., Carvalho, M.D.G. (2019) Alzheimer’s disease: risk factors and potentially protective measures. Journal of Biomedical Science, 26(1), 33. DOI
  4. Dia,s D., Socodato, R. (2025) Beyond amyloid and tau: the critical role of microglia in Alzheimer’s disease therapeutics. Biomedicines, 13(2), 279. DOI
  5. Wang, W., Zhao, F., Ma, X., Perry, G., Zhu, X. (2020) Mitochondria dysfunction in the pathogenesis of Alzheimer’s disease: recent advances. Molecular Neurodegeneration, 15(1), 30. DOI
  6. Aran, K.R., Singh, S. (2023) Mitochondrial dysfunction and oxidative stress in Alzheimer’s disease–A step towards mitochondria based therapeutic strategies. Aging and Health Research, 3(4), 100169. DOI
  7. González-Domínguez, R., García-Barrera, T., Gómez-Ariza, J.L. (2014) Metabolomic study of lipids in serum for biomarker discovery in Alzheimer’s disease using direct infusion mass spectrometry. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 98, 321–326. DOI
  8. Maszka, P., Kwasniak-Butowska, M., Cysewski, D., Slawek, J., Smolenski, R.T., Tomczyk, M. (2023) Metabolomic footprint of disrupted energetics and amino acid metabolism in neurodegenerative diseases: perspectives for early diagnosis and monitoring of therapy. Metabolites, 13(3), 369. DOI
  9. Xu, L., Liu, R., Qin, Y., Wang, T. (2023) Brain metabolism in Alzheimer’s disease: biological mechanisms of exercise. Translational Neurodegeneration, 12(1), 33. DOI
  10. Yan, X., Hu, Y., Wang, B., Wang, S., Zhang, X. (2020) Metabolic dysregulation contributes to the progression of Alzheimer’s disease. Frontiers in Neuroscience, 14, 530219. DOI
  11. Suresh, V.V., Sivaprakasam, S., Bhutia, Y.D., Prasad, P.D., Thangaraju, M., Ganapathy, V. (2025) Not just an alternative energy source: diverse biological functions of ketone bodies and relevance of HMGCS2 to health and disease. Biomolecules, 15(4), 580. DOI
  12. Jensen, N.J., Wodschow, H.Z., Nilsson, M., Rungby, J. (2020) Effects of ketone bodies on brain metabolism and function in neurodegenerative diseases. International Journal of Molecular Sciences, 21(22), 8767. DOI
  13. Komleva, Y., Chernykh, A., Lopatina, O., Gorina, Y., Lokteva, I., Salmina, A., Gollasch, M. (2021) Inflamm-aging and brain insulin resistance: new insights and role of life-style strategies on cognitive and social determinants in aging and neurodegeneration. Frontiers in Neuroscience, 14, 618395. DOI
  14. Ramezani, M., Fernando, M., Eslic,k S., Asih, P.R., Shadfar, S., Bandara, E.M.S., Hillebrandt, H., Meghwar, S., Shahriari, M., Chatterjee, P., Thota, R., Dias, C.B., Garg, M.L., Martins, R.N. (2023) Ketone bodies mediate alterations in brain energy metabolism and biomarkers of Alzheimer’s disease. Frontiers in Neuroscience, 17, 1297984. DOI
  15. Aquilani, R., Cotta Ramusino, M., Maestri, R., Iadarola, P., Boselli, M., Perini, G., Boschi, F., Dossena, M., Bellini, A., Buonocore, D., Doria, E., Costa, A., Verri, M. (2023) Several dementia subtypes and mild cognitive impairment share brain reduction of neurotransmitter precursor amino acids, impaired energy metabolism, and lipid hyperoxidation. Frontiers in Aging Neuroscience, 15, 1237469. DOI
  16. Parnetti, L., Reboldi, G., Gallai, V. (2000) Cerebrospinal fluid pyruvate levels in Alzheimer’s disease and vascular dementia. Neurology, 54(3), 735– 735. DOI
  17. Hileman, C.O., Kalayjian, R.C., Azzam, S., Schlatzer, D., Wu, K., Tassiopoulos, K., Bedimo, R., Ellis, R.J., Erlandson, K.M., Kallianpur, A., Koletar, S.L., Landay, A.L., Palella, F.J., Taiwo, B., Pallaki, M., Hoppel, C.L. (2021) Plasma citrate and succinate are associated with neurocognitive impairment in older people with HIV. Clinical Infectious Diseases, 73(3), e765– e772. DOI
  18. Andersen, J.V., Skotte, N.H., Christensen, S.K., Polli, F.S., Shabani, M., Markussen, K.H., Haukedal, H., Westi, E.W., Diaz-delCastillo, M., Sun, R.C., Kohlmeier, K.A., Schousboe, A., Gentry, M.S., Tanila, H., Freude, K.K., Aldana, B.I., Mann, M., Waagepetersen, H.S. (2021) Hippocampal disruptions of synaptic and astrocyte metabolism are primary events of early amyloid pathology in the 5xFAD mouse model of Alzheimer’s disease. Cell Death & Disease, 12(11), 954. DOI
  19. Madrer, N., Perera, N.D., Uccelli, N.A., Abbondanza, A., Andersen, J.V., Carsana, E.V., Demmings, M.D., Fernandez, R.F., De Fragas, M.G., Gbadamosi, I., Kulshrestha, D., Lima-Filho, R.A.S., Marian, O.C., Markussen, K.H., McGovern, A.J., Neal, E.S., Sarkar, S., … Fernández-Moncada, I. (2025) Neural Metabolic Networks: Key Elements of Healthy Brain Function. Journal of Neurochemistry, 169(6), e70084. DOI
  20. Steinman, M.Q., Gao, V., Alberini, C.M. (2016) The role of lactate-mediated metabolic coupling between astrocytes and neurons in long-term memory formation. Frontiers in Integrative Neuroscience, 10. DOI
  21. Averchuk, A.S., Kukla, M.V., Rozanova, N.A., Stavrovskaya, A.V., Salmina, A.B. (2025) Comparative analysis of neurogenesis and cerebral angiogenesis in the hippocampal neurogenic niche in animals with two experimental models of Alzheimer’s disease. Annals of Clinical and Experimental Neurology, 19(2), 41–51. DOI
  22. Mohammadi, M., Tavassoli, Z., Anvari, S., Javan, M., Fathollahi, Y. (2024) Avoidance and escape conditioning adjust adult neurogenesis to conserve a fit hippocampus in adult male rodents. Journal of Neuroscience Research, 102(1), e25291. DOI
  23. Anderson, J.C., Mattar, S.G., Greenway, F.L., Lindquist, R.J. (2021) Measuring ketone bodies for the monitoring of pathologic and therapeutic ketosis. Obesity Science & Practice, 7(5), 646–656. DOI
  24. Fan, L., Zhu, X., Borenstein, A.R., Huang, X., Shrubsole, M.J., Dugan, L.L., Dai, Q. (2023) Association of circulating caprylic acid with risk of mild cognitive impairment and Alzheimer’s Disease in the Alzheimer’s disease neuroimaging initiative (ADNI) Cohort. The Journal of Prevention of Alzheimer’s Disease, 10(3), 513–522. DOI
  25. Andersen, J.V., Schousboe, A. (2023) Glial glutamine homeostasis in health and disease. Neurochemical Research, 48(4), 1100–1128. DOI
  26. González-Bosch, C., Boorman, E., Zunszain, P.A., Mann, G.E. (2021) Short-chain fatty acids as modulators of redox signaling in health and disease. Redox Biology, 47, 102165. DOI
  27. Shcherbakova, K., Schwarz, A., Apryatin, S., Karpenko, M., Trofimov, A. (2022) Supplementation of regular diet with medium-chain triglycerides for procognitive effects: a narrative review. Frontiers in Nutrition, 9, 934497. DOI
  28. Yin, F. (2023) Lipid metabolism and Alzheimer’s disease: clinical evidence, mechanistic link and therapeutic promise. The FEBS Journal, 290(6), 1420– 1453. DOI
  29. Jang, S., Xuan, Z., Lagoy, R.C., Jawerth, L.M., Gonzalez, I.J., Singh, M., Prashad, S., Kim, H.S., Patel, A., Albrecht, D.R., Hyman, A.A., Colón-Ramos, D.A. (2021) Phosphofructokinase relocalizes into subcellular compartments with liquid-like properties in vivo. Biophysical Journal, 120(7), 1170–1186. DOI
  30. Li, J., Zhang, N., Ren, W., Li, L., Sun, Y., Hou, Y., Song, S., Pan, L., Sun, Y., Zhang, K., Li, D., Guo, R., Lv, C., Han, F., Yu, Y. (2025) Effect of chronic intermittent hypoxia on hippocampal lipid metabolism in mice: A targeted lipidomics study. Brain Research Bulletin, 224, 111319. DOI
  31. Liu, L., MacKenzie, K.R., Putluri, N., Maletić-Savatić, M., Bellen, H.J. (2017) The glia-neuron lactate shuttle and elevated ROS Promote lipid synthesis in neurons and lipid droplet accumulation in glia via APOE/D. Cell Metabolism, 26(5), 719-737.e6. DOI
  32. De Bartolomeis, A., Manchia, M., Marmo, F., Vellucci, L., Iasevoli, F., Barone, A. (2020) Glycine signaling in the framework of dopamine-glutamate interaction and postsynaptic density. implications for treatment-resistant schizophrenia. Frontiers in Psychiatry, 11, 369. DOI
  33. Seillier, C., Lesept, F., Toutirais, O., Potzeha, F., Blanc, M., Vivien, D. (2022) Targeting NMDA receptors at the neurovascular unit: past and future treatments for central nervous system diseases. International Journal of Molecular Sciences, 23(18), 10336. DOI