ВЛИЯНИЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА ИЗМЕНЕНИЕ БЕЛКОВОГО СОСТАВА СОМАТИЧЕСКИХ НЕРВОВ ПРИ ПОВРЕЖДЕНИИ

Наукосфера. №10 (2), 2025 Биологические науки ISSN 2542-0402 33 http://nauko-sfera.ru/ УДК 577.112.083 DOI 10.5281/zenodo.17403494 Научная статья ВЛИЯНИЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА ИЗМЕНЕНИЕ БЕЛКОВОГО СОСТАВА СОМАТИЧЕСКИХ НЕРВОВ ПРИ ПОВРЕЖДЕНИИ THE EFFECT OF PHYSIOLOGICALLY ACTIVE SUBSTANCES ON CHANGES IN THE PROTEIN COMPOSITION OF SOMATIC NERVES AFTER DAMAGE ПАРЧАЙКИНА МАРИНА ВЛАДИМИРОВНА, кандидат биологических наук, доцент, ФГБОУ ВО «МГУ им. Н.П. Огарёва». СИМАКОВА МИЛЕНА АНДРЕЕВНА, ФГБОУ ВО «МГУ им. Н.П. Огарёва». РЕВИНА ЭЛЬВИРА СЕРГЕЕВНА, кандидат медицинских наук, доцент, ФГБОУ ВО «МГУ им. Н.П. Огарёва». ЧУДАЙКИНА ЕЛЕНА ВИКТОРОВНА, преподаватель, ФГБОУ ВО «МГУ им. Н.П. Огарёва». АНИКИНА ЕЛИЗАВЕТА ПЕТРОВНА, ФГБОУ ВО «МГУ им. Н.П. Огарёва». РЕВИН ВИКТОР ВАСИЛЬЕВИЧ, доктор биологических наук, профессор, ФГБОУ ВО «МГУ им. Н.П. Огарёва». PARCHAYKINA MARINA VLADIMIROVNA, PhD, Associate Professor, National Research Mordovia State University. SIMAKOVA MILENA ANDREEVNA, National Research Mordovia State University. REVINA ELVIRA SERGEEVNA, PhD, Associate Professor, National Research Mordovia State University. CHUDAIKINA ELENA VIKTOROVNA, Lecturer, National Research Mordovia State University. ANIKINA ELIZAVETA PETROVNA, National Research Mordovia State University. REVIN VIKTOR VASILYEVICH, PhD, Professor, National Research Mordovia State University. Наукосфера. №10 (2), 2025 Биологические науки ISSN 2542-0402 34 http://nauko-sfera.ru/ В статье рассматривается проблема восстановления поврежденных соматических нервов при действии физиологически активных веществ, а именно инсулиноподобного фактора роста-1 (ИФР-1). Показано, что перерезка седалищного нерва приводит к значительному снижению концентрации общего белка, нейрофиламентов (NF-H, NF-M) и тубулина. Внутримышечное введение ИФР1 в дозе 50 нг/кг стимулирует белковый синтез и способствует восстановлению функциональной активности нервной ткани. На основании научных данных и результатов собственных исследований выдвинуто предположение о том, что регенеративный эффект ИФР-1 связан с активацией сигнального пути митогенактивируемой протеинкиназы (MAPK/ERK). The article discusses the problem of restoring damaged somatic nerves under the action of physiologically active substances, namely insulin-like growth factor-1 (IGF-1). It has been shown that sciatic nerve cutting leads to a significant decrease in the concentration of total protein, neurofilaments (NF-H, NF-M) and tubulin. Intramuscular administration of IGF-1 at a dose of 50 ng/ kg stimulates protein synthesis and helps restore the functional activity of the nervous tissue. Based on scientific data and the results of our own research, it has been suggested that the regenerative effect of IGF-1 is associated with the activation of the mitogen-activated protein kinase (MAPK/ERK) signaling pathway. Ключевые слова: инсулиноподобный фактор роста-1, регенерация нерва, белки цитоскелета, нейрофиламенты, электрофорез, сигнальный путь MAPK/ERK. Key words: insulin-like growth factor-1, nerve regeneration, cytoskeletal proteins, neurofilaments, electrophoresis, MAPK/ERK signaling pathway. ведение. Проблема восстановления функций поврежденных периферических нервов сохраняет свою актуальность в связи с отсутствием эффективных способов их лечения [1, с. 159; 2, с. 6; 8, с. 15]. Одним из перспективных подходов для посттравматического восстановления функций нервных проводников является использование физиологически активных веществ, в частности, нейротрофических факторов, одним из которых является ИФР-1. Сообщается, что ИФР-1 стимулирует пролиферацию и дифференцировку нейронов, влияет на рост аксонов и процессы миелинизации [7, с. 2306577]. Однако механизм действия ИФР-1 на белковый состав соматических нервов после повреждения до сих пор остается неизученным. Исходя из этого, целью нашей работы было исследование влияния ИФР-1 на изменение белкового состава поврежденных соматических нервов. Материалы и методы. Эксперименты выполнены на половозрелых крысах-самцах линии Wistar массой 250±50 г., содержащихся в стандартных условиях вивария. Объектом исследования служили седалищные нервы крыс. У животных первой опытной группы осуществляли перерезку седалищного нерва на уровне середины бедра. Животным второй группы после перерезки ежедневно внутримышечно вводили ИФР-1 (SIGMA-ALDRICH, USA) в концентрации 50 нг/кг. Контролем служили интактные животные. Проксимальный и дистальный концы нервов извлекали через 7 и 14 суток. Концентрацию белка в полученных пробах измеряли методом Лоури, используя в качестве стандарта бычий сывороточный альбумин [6, с. 270]. Состав белков соматических нервов изучали методом электрофореза в полиакриламидном геле (ПААГе) в присутствии додецилсульфата натрия (ДСН) по методу Laemmli [4, с. 683]. Выделение ДНК проводили с использованием коммерческого набора. Измерение концентрации ДНК проводили на спектрофотометре NanoPhotometer NP80 (Implen, Мюнхен, Германия) при длине волны 260 нм. Статистическую обработку данных проводили с использованием программы Microsoft Excel 2016. Для сравнения групп применяли однофакторный дисперсионный анализ (ANOVA). Различия считали статистически значимыми при p < 0,05. В Наукосфера. №10 (2), 2025 Биологические науки ISSN 2542-0402 35 http://nauko-sfera.ru/ Результаты исследования. При повреждении нервов Шванновские клетки отделяются от миелиновой оболочки. Разрушение миелиновой оболочки описывается как форма дедифференциации Шванновской клетки, которая обусловлена активацией сигнального пути митогенактивируемой протеинкиназы. Макрофаги перемещаются через сохранившуюся базальную мембрану и поглощают отделившиеся участки миелиновой оболочки, которые ингибируют рост аксонов. Макрофаги также секретируют митогены, которые стимулируют митотическое деление Шванновских клеток. Делящиеся Шванновские клетки образуют тонкие клеточные тяжи, называемые лентами Бюнгнера. Сначала ленты Бюнгнера выступают в качестве проводников для регенерирующих аксонов. Отростки аксонов начинают появляться в области перехватов Ранвье. Аксональный спраутинг регулируется интегринами и молекулами клеточной адгезии, отростки аксона проникают в пространство между Шванновскими клетками и базальной мембраной, которая обычно окружает аксон и его оболочку. Решающее значение для успешной аксональной регенерации в этот период имеют взаимодействия между регенерирующим аксоном и окружающим его субстратом (базальная мембрана и Шванновские клетки). Другая, не менее важная роль Шванновских клеток — продукция и высвобождение факторов роста, в частности, ИФР-1. Согласно литературным данным, лиганды ИФР-1 соединяются с внеклеточными субъединицами, передают сигнал через плазматическую мембрану и активируют внутриклеточный домен тирозинкиназы субъединицы. Затем рецептор проходит серию фосфорилирований, в результате которых β-субъединица гетеротетрамера фосфорилирует специфические тирозиновые остатки в соседней β-субъединице. Фосфорилированные остатки тирозина выполняют роль соединительных компонентов для других сигнальных молекул, таких как субстрат инсулинового рецептора (IRS) 1-4 и адаптерные белки Shc. Это событие приводит к активации сигнального пути MAPK/ERK, связанного с пролиферацией, дифференцировкой, метаболизмом и выживанием клеток [3, с. 388; 9, с. 10]. Проведенный анализ показал, что повреждение нервного проводника сопровождается изменением количественного и качественного состава отдельных белковых фракций, а также интенсификацией дегенерационных процессов, в результате чего происходит снижение синтеза структурных и функциональных белков. В связи с этим, представляется интересным исследование белкового состава нервного волокна, которое мы оценивали по содержанию общего белка и отдельных белковых фракций. Результаты проведенных экспериментов показали, что к 7-м суткам эксперимента отмечаются следующие изменения: содержание общего белка в проксимальном участке снижается на 60,0 %, а в дистальном — в 3,0 раза относительно контроля. В серии опытов с внутримышечным введением ИФР-1 в концентрации 50 нг/кг значение исследуемого показателя увеличивается в среднем на 7,9 % и 9,8 % по сравнению с повреждением к 7-м и 14-м суткам эксперимента соответственно в проксимальном отрезке нерва. В дистальном его участке достоверных изменений не наблюдается. О восстановлении структурных компонентов нервного волокна также можно судить по содержанию специфических белков цитоскелета – нейрофиламентов NF-H, NF-M и тубулина. В литературе сообщается, что данные белки играют ключевую роль в обеспечении аксонального транспорта и формировании внутриклеточного скелета. Известно, что нейрофиламенты нервной ткани, составляющие основу цитоскелета, участвуют в обеспечении медленного аксонального транспорта. В частности, тубулин входит в состав цитоплазматических микротрубочек, которые наряду с белками промежуточных филаментов играют важную роль в образовании внутриклеточного скелета. В росте аксонов под действием нейротрофинов принимает участие большое количество малых G-белков, которые преобразуют актиновый цитоскелет, MAP-киназы, опосредующие эти эффекты, а также белки семейства MAP, ассоциированные с микротрубочками и стабилизирующие тубулиновый цитоскелет. Среди многочисленных семейств малых G-белков Наукосфера. №10 (2), 2025 Биологические науки ISSN 2542-0402 36 http://nauko-sfera.ru/ выделяют два семейства, осуществляющих регуляцию роста аксона и связанных с ним перестройками актинового цитоскелета. Во-первых, это семейство малых G-белков Rho, активация которых приводит к изменению морфологии клетки, а именно Rac1 и Cdc42 в ГТФсвязанной форме взаимодействуют с p21-активируемой серин/треониновой киназой PAK1. После этого, PAK1 фосфорилирует различные мишени, среди которых имеются белкирегуляторы полимеризации актина, в частности Apr 2/3 и белок филамин А, отвечающие за ветвление актиновых фибрилл) и белки-регуляторы динамики тубулинового цитоскелета. Ко второй группе малых G-белков относятся белки из семейства Ras-белков. Так, G-белок Rit1 из этого семейства запускает ветвление и аксональный рост путем активации митогенактивируемой протеинкиназы ERK1/2 [10, с. 116645]. В ходе эксперимента было показано, что содержание NF-H, NF-M и тубулина снижается к 7-м суткам наблюдения в проксимальном участке на 57,7 %, 53,5 % и 58,0 % соответственно относительно контрольной группы. Однако, введение ИФР-1 в концентрации 50 нг/кг приводит к достоверному увеличению содержания этих белков: на 7-е сутки в проксимальном отделе уровень NF-H, NF-M и тубулина возрастает на 15,2 %, 10,3 % и 6,4 % соответственно по сравнению с повреждением (рис. 1). Рис. 1. Влияние ИФР-1 на изменение содержания отдельных белковых фракций в проксимальном участке седалищного нерва после его перерезки (* — достоверность отличия по отношению к контролю, p<0,05; ** — достоверность отличия по отношению к перерезке, p<0,05) К 14-м суткам наблюдения содержание NF-H, NF-M и тубулина увеличивается на 12,5 %, 12,1 % и 9,1 % соответственно по сравнению с повреждением Аналогичный положительный эффект наблюдался и в дистальном отрезке нерва (рис. 2). Наукосфера. №10 (2), 2025 Биологические науки ISSN 2542-0402 37 http://nauko-sfera.ru/ Рис. 2. Влияние ИФР-1 на изменение содержания отдельных белковых фракций в дистальном участке седалищного нерва после его перерезки (* — достоверность отличия по отношению к контролю, p<0,05; ** — достоверность отличия по отношению к перерезке, p<0,05) Кроме этого, нами было исследовано изменение содержания ДНК в поврежденных соматических нервах. Установлено, что в проксимальном участке нерва наблюдается снижение содержания ДНК на 50,0 % спустя 7 суток эксперимента по сравнению с контрольной группой животных. При использовании ИФР-1 в концентрации 50 нг/кг концентрация ДНК возрастает на 13,7 % и 17,2 % к 7-м и 14-м суткам наблюдения соответственно. В дистальном участке нерва также наблюдается незначительное увеличение содержания ДНК на фоне действия препарата (рис. 3). Рис. 3. Влияние ИФР-1 на изменение содержания ДНК в проксимальном и дистальном отрезках седалищного нерва крысы после его перерезки (* — достоверность отличия по отношению к контролю, p<0,05; ** — достоверность отличия по отношению к перерезке, p<0,05) Наукосфера. №10 (2), 2025 Биологические науки ISSN 2542-0402 38 http://nauko-sfera.ru/ Заключение. Результаты проведенного исследования согласуются с литературными данными, свидетельствующими о том, что одним из сигнальных каскадов, отвечающих за проявление протекторных свойств ИФР-1 является сигнальный путь митогенактивируемой протеинкиназы. Известно, что ERK1/2, один из участников этого каскада, связан с активацией ветвления и аксонального роста нервных волокон за счет экспрессии антиапоптотических факторов транскрипции [5, с. 1617976]. В результате проведенных исследований было установлено, что повреждение седалищного нерва сопровождается существенным снижением количественного содержания общего белка и отдельных белковых фракций. При этом, внутримышечное введение ИФР-1 в концентрации 50 нг/кг усиливает восстановительные процессы в поврежденном нерве, что сопровождается увеличением белкового синтеза и стабилизацией состава отдельных фракций белков нервного волокна после повреждения. Кроме этого, данные электрофореза указывают на увеличение содержания структурных белков цитоскелета в травмированном нерве при введении препарата. Таким образом, можно заключить, что ускорение регенерационных процессов под действием ИФР-1 обусловлено активацией сигнального пути MAPK/ERK, что ведет к экспрессии генов, связанных с ремиелинизацией и восстановлением функционирования нервных волокон. Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (код научной темы FZRS-2024-0005) в рамках государственного задания ФГБОУ ВО «МГУ им. Н.П. Огарёва» (создание новых молодежных лабораторий). СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Бородина К.М., Затолокина М.А. К вопросу об особенностях топографии и морфометрии седалищного нерва крысы // Вестник ВолгГМУ. Серия Химия. Биология. Фармация. 2021. № 13. C. 159–163. 2. Карагяур М.Н., Макаревич П.И., Шевченко Е.К., Стамбольский Д.В., Калинина Н.И., Парфёнова Е.В. Современные подходы к регенерации периферических нервов после травмы: перспективы генной и клеточной терапии // Гены и Клетки. 2017. Т. 12. № 1. С. 6–14. 3. Петрова Е.С. Современные представления о шванновских клетках: развитие, пластичность, функции // Журнал эволюционной биохимии и физиологии. 2019. Т.55, №6. С. 383–397. 4. Laemmli U.K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4 // Nature. 1970. Vol. 277. P. 680–685. 5. Liu D., Zhou J. Roles of ERK signaling pathway in regulating myelination of the peripheral nervous system // Front. Mol. Neurosci. 2025. Vol. 18. P. 1617976. 6. Lowry O.H., Rosebrough N.J., Farr A.L., Randall R.J. Protein measurement with the Folin phenol reagent // J. biol. Chem. 1951. Vol. 193. P. 265–275. 7. Song P., Han T., Wu Z., Fang H., Liu Y., Ying W., Wang X., Shen C. Transplantation of Neural Stem Cells Loaded in an IGF-1 Bioactive Supramolecular Nanofiber Hydrogel for the Effective Treatment of Spinal Cord Injury // Adv. Sci. 2024. Vol. 11. P. 2306577. 8. Supra R., Agrawal D.K. Peripheral Nerve Regeneration: Opportunities and Challenges // J. Spine Res. Surg. 2023. Vol. 5. P. 10–18. 9. Sehat B., Tofight A., Lin Y. SUMOylation mediates the nuclear translocation and signaling of the IGF-1 receptor // Science signaling. 2016. Vol. 3, № 108. P. 10–11. 10. Wei C., Guo Y., Ci Z., Li M., Zhang Y., Zhou Y. Advances of Schwann cells in peripheral nerve regeneration: from mechanism to cell therapy // Biomed. Pharmacother. 2024. Vol.175. P. 116645. Поступила в редакцию: 15.10.2025 © Парчайкина М. В., Симакова М. А., Ревина Э. С., Чудайкина Е. В., Аникина Е. П., Ревин В. В., 2025. Принята в печать: 25.11.2025