scbmtБИОМЕДИЦИНАJournal Biomed2074-59822713-0428Scientific center of biomedical technologies of Federal Medical and Biological Agency10.33647/2074-5982-19-3-58-65scbmt-1491Research ArticleМЕТОДЫ И ТЕХНОЛОГИИ БИОМЕДИЦИНСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙMETHODS AND TECHNOLOGIES OF BIOMEDICAL RESEARCHФармако-ЭЭГ анализ влияния на гиппокамп кошек ацетилхолина и инсулина в наночастицахPharmaco-EEG Analysis of the Effect of Acetylcholin and Insulin in Nanoparticles on the Hippocampus of CatsФокинЮ. В.FokinYu. V.

Фокин Юрий Владимирович, к.б.н.

143442, Московская обл., Красногорский р-н, п. Светлые горы, 1

Yuriy V. Fokin, Cand. Sci. (Biol.)

143442, Moscow Region, Krasnogorsk District, Svetlye Gory Village, 1

fokin@scbmt.ruХаритоновС. Ю.KharitonovS. Yu.

Харитонов Сергей Юрьевич

143442, Московская обл., Красногорский р-н, п. Светлые горы, 1

Sergey Yu. Kharitonov

143442, Moscow Region, Krasnogorsk District, Svetlye Gory Village, 1

zetroks5@gmail.comТабояковаЛ. А.TaboyakovaL. A.

Табоякова Лидия Александровна

143442, Московская обл., Красногорский р-н, п. Светлые горы, 1

Lidiya A. Taboyakova

143442, Moscow Region, Krasnogorsk District, Svetlye Gory Village, 1

lida-vet@mail.ruКаркищенкоН. Н.KarkischenkoN. N.

Каркищенко Николай Николаевич, д.м.н., проф., акад. РАРАН, чл.-корр. РАН

143442, Московская обл., Красногорский р-н, п. Светлые горы, 1

Nikolay N. Karkischenko, Dr. Sci. (Med.), Prof., Academician of the Russian Academy of Rocket and Artillery Sciences, Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences

143442, Moscow Region, Krasnogorsk District, Svetlye Gory Village, 1

niknik2808@yandex.ruФГБУН «Научный центр биомедицинских технологий ФМБА России»РоссияScientific Center of Biomedical Technologies of the Federal Medical and Biological Agency of RussiaRussian Federation2023051020231935865Copyright © Фокин Ю.В., Харитонов С.Ю., Табоякова Л.А., Каркищенко Н.Н., 20232023Фокин Ю.В., Харитонов С.Ю., Табоякова Л.А., Каркищенко Н.Н.Fokin Y.V., Kharitonov S.Y., Taboyakova L.A., Karkischenko N.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.scbmt.ru/jour/article/view/1491

Изучены центральные механизмы ацетилхолина и инсулина в наночастицах при транспалатинальном введении кошкам с помощью алгоритма нейровизуализации — программного фармако-ЭЭГ анализа графических функций нормированных электрограмм. Показано их преимущественно депримирующее действие, начинающееся на первых часах после введения. Липосомированные формы ацетилхолина и инсулина проникают через гематоэнцефалический барьер и модулируют интрацентральные отношения головного мозга, отражающиеся в высокочастотных ритмах (преимущественно γ-диапазона) гиппокампального отдела головного мозга и связанные с активностью вставочных нейронов и пирамидных клеток. Тестируемые вещества перспективны в качестве инновационных средств профилактики и лечения нейропатий, вызванных в т. ч. гериатрической дисфункцией холинэргической и инсулиновой сигнальной систем, для улучшения консолидации памяти и когнитивных функций.

The central mechanisms of acetylcholine and insulin in nanoparticles via transpalatinal administration to cats were studied using a neuroimaging algorithm, including a software-supported pharmaco-EEG analysis of graphic functions of normalized electrograms. The studied substances were found to exhibit a predominantly depressing action, which begins in the first hours after administration. Liposomal forms of acetylcholine and insulin penetrate the blood-brain barrier and modulate the intracentral relations of the brain, reflected in high-frequency rhythms (mainly γ-rhythms) of the hippocampal region of the brain and associated with the activity of intercalary neurons and pyramidal cells. The substances under study appear to be promising for the prevention and treatment of neuropathies caused, e.g., by geriatric dysfunctions of the cholinergic and insulin signaling systems, as well as for improving memory consolidation and cognitive functions.

нейровизуализацияэлектрограммы головного мозгафармако-ЭЭГнормирование/нормализация электрограмм мозга (НЭМ)быстрое преобразование Фурье (БПФ)ацетилхолининсулинлипосомыгиппокампкошкиneuroimagingbrain electrogramspharmaco-EEGnormalized brain electrograms (NBE)fast Fourier transform (FFT)acetylcholineinsulinliposomeshippocampuscatsReferencesКаркищенко В.Н., Фокин Ю.В., Люблинский С.Л., Помыткин И.А., Алимкина О.В., Табоякова Л.А., Капцов А.В., Борисова М.М., Каркищенко Н.Н. Центральные механизмы липосомированных форм ацетилхолина и инсулина посредством анализа когнитивных, психоэмоциональных и поведенческих параметров крыс. Биомедицина. 2022;18(1):32-55. [Karkischenko V.N., Fokin Yu.V., Lyublinskiy S.L., Pomytkin I.A., Alimkina O.V., Taboyakova L.A., Kaptsov A.V., Borisova M.M., Karkischenko N.N. Tsentral'nye mekhanizmy liposomirovannykh form atsetilkholina i insulina posredstvom analiza kognitivnykh, psikhoemotsional'nykh i povedencheskikh parametrov krys [Central mechanisms of liposomated forms of acetylcholin and insulin by analysis of cognitive, psycho-emotional and behavioral parameters of rats]. Biomeditsina [Journal Biomed]. 2022;18(1):32–55. (In Russian)]. DOI: 10.33647/2074-5982-18-1-32-55.Каркищенко В.Н., Фокин Ю.В., Люблинский С.Л., Помыткин И.А., Алимкина О.В., Табоякова Л.А., Капцов А.В., Борисова М.М., Каркищенко Н.Н. Центральные механизмы липосомированных форм ацетилхолина и инсулина посредством анализа когнитивных, психоэмоциональных и поведенческих параметров крыс. Биомедицина. 2022;18(1):32-55. [Karkischenko V.N., Fokin Yu.V., Lyublinskiy S.L., Pomytkin I.A., Alimkina O.V., Taboyakova L.A., Kaptsov A.V., Borisova M.M., Karkischenko N.N. Tsentral'nye mekhanizmy liposomirovannykh form atsetilkholina i insulina posredstvom analiza kognitivnykh, psikhoemotsional'nykh i povedencheskikh parametrov krys [Central mechanisms of liposomated forms of acetylcholin and insulin by analysis of cognitive, psycho-emotional and behavioral parameters of rats]. Biomeditsina [Journal Biomed]. 2022;18(1):32–55. (In Russian)]. DOI: 10.33647/2074-5982-18-1-32-55.Каркищенко Н.Н., Фокин Ю.В., Каркищенко В.Н., Табоякова Л.А., Мокроусов М.И., Алимкина О.В. Конвергентная валидация интрацентральных отношений головного мозга животных. Биомедицина. 2017;3:16–39. [Karkischenko N.N., Fokin Yu.V., Karkischenko V.N., Taboyakova L.A., Mokrousov M.I., Alimkina O.V. Konvergentnaya validatsiya intratsentral'nykh otnosheniy golovnogo mozga zhivotnykh [Convergent validation of intracentral relationships of the brain of animals]. Biomeditsina [Journal Biomed]. 2017;3:16–39. (In Russian)].Каркищенко Н.Н., Фокин Ю.В., Каркищенко В.Н., Табоякова Л.А., Мокроусов М.И., Алимкина О.В. Конвергентная валидация интрацентральных отношений головного мозга животных. Биомедицина. 2017;3:16–39. [Karkischenko N.N., Fokin Yu.V., Karkischenko V.N., Taboyakova L.A., Mokrousov M.I., Alimkina O.V. Konvergentnaya validatsiya intratsentral'nykh otnosheniy golovnogo mozga zhivotnykh [Convergent validation of intracentral relationships of the brain of animals]. Biomeditsina [Journal Biomed]. 2017;3:16–39. (In Russian)].Каркищенко Н.Н., Фокин Ю.В., Каркищенко В.Н., Табоякова Л.А., Харитонов С.Ю., Алимкина О.В. Новые подходы к оценке интрацентральных отношений по показателям оперантного поведения и электрограмм мозга кошек. Биомедицина. 2018;4:4–17. [Karkischenko N.N., Fokin Yu.V., Karkischenko V.N., Taboyakova L.A., Kharitonov S.Yu., Alimkina O.V. Novye podkhody k otsenke intratsentral'nykh otnosheniy po pokazatelyam operantnogo povedeniya i elektrogramm mozga koshek [New approaches to the assessment of intracentral relations in terms of operant behavior and electrograms of the cats brain]. Biomeditsina [Journal Biomed]. 2018;4:4–17. (In Russian)].Каркищенко Н.Н., Фокин Ю.В., Каркищенко В.Н., Табоякова Л.А., Харитонов С.Ю., Алимкина О.В. Новые подходы к оценке интрацентральных отношений по показателям оперантного поведения и электрограмм мозга кошек. Биомедицина. 2018;4:4–17. [Karkischenko N.N., Fokin Yu.V., Karkischenko V.N., Taboyakova L.A., Kharitonov S.Yu., Alimkina O.V. Novye podkhody k otsenke intratsentral'nykh otnosheniy po pokazatelyam operantnogo povedeniya i elektrogramm mozga koshek [New approaches to the assessment of intracentral relations in terms of operant behavior and electrograms of the cats brain]. Biomeditsina [Journal Biomed]. 2018;4:4–17. (In Russian)].Руководство по лабораторным животным и альтернативным моделям в биомедицинских исследованиях. Под ред. Н.Н. Каркищенко и др. М.: Профиль-2С, 2010:358. [Rukovodstvo po laboratornym zhivotnym i al'ternativnym modelyam v biomeditsinskikh issledovaniyakh [Manual on laboratory animals and alternative models in biomedical research]. Ed. by N.N. Karkischenko, et al. Moscow: Profil'-2S Publ., 2010:358. (In Russian)].Руководство по лабораторным животным и альтернативным моделям в биомедицинских исследованиях. Под ред. Н.Н. Каркищенко и др. М.: Профиль-2С, 2010:358. [Rukovodstvo po laboratornym zhivotnym i al'ternativnym modelyam v biomeditsinskikh issledovaniyakh [Manual on laboratory animals and alternative models in biomedical research]. Ed. by N.N. Karkischenko, et al. Moscow: Profil'-2S Publ., 2010:358. (In Russian)].Brass B.J., Nonner D., Barrett J.N. Differential effects of insulin on choline acetyltransferase and glutamic acid decarboxylase activities in neuron-rich striatal cultures. J. Neurochem. 1992;59(2):415–424. DOI: 10.1111/j.1471-4159.1992.tb09387.x.Brass B.J., Nonner D., Barrett J.N. Differential effects of insulin on choline acetyltransferase and glutamic acid decarboxylase activities in neuron-rich striatal cultures. J. Neurochem. 1992;59(2):415–424. DOI: 10.1111/j.1471-4159.1992.tb09387.x.Catalán R., Martínez A., Mata F., Aragonés M. Effect of insulin on acetylcholinesterase activity. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1981;101(4):1216–1220. DOI: 10.1016/0006-291x(81)91577-1.Catalán R., Martínez A., Mata F., Aragonés M. Effect of insulin on acetylcholinesterase activity. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1981;101(4):1216–1220. DOI: 10.1016/0006-291x(81)91577-1.Knusel B., Michel P.P., Schwaber J.S., Hefti F. Selective and nonselective stimulation of central cholinergic and dopaminergic development in vitro by nerve growth factor, basic fibroblast growth factor, epidermal growth factor, insulin and the insulin-like growth factors I and II. J. Neurosci. 1990;10(2):558– 570. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.10-02-00558.1990.Knusel B., Michel P.P., Schwaber J.S., Hefti F. Selective and nonselective stimulation of central cholinergic and dopaminergic development in vitro by nerve growth factor, basic fibroblast growth factor, epidermal growth factor, insulin and the insulin-like growth factors I and II. J. Neurosci. 1990;10(2):558– 570. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.10-02-00558.1990.Ren Y., Holdengreber V., Ben-Shaul Y., Shah B.H., Varanasi J., Hausman R.E. Causal role for jun protein in the stimulation of choline acetyltransferase by insulin in embryonic chick retina. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1997;232(3):788–793. DOI: 10.1006/ bbrc.1997.6374.Ren Y., Holdengreber V., Ben-Shaul Y., Shah B.H., Varanasi J., Hausman R.E. Causal role for jun protein in the stimulation of choline acetyltransferase by insulin in embryonic chick retina. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1997;232(3):788–793. DOI: 10.1006/ bbrc.1997.6374.Rivera E.J., Goldin A., Fulmer N., Tavares R., Wands J.R., de la Monte S.M. Insulin and insulin-like growth factor expression and function deteriorate with progression of Alzheimer's disease: Link to brain reductions in acetylcholine. J. Alzheimers Dis. 2005;8(3):247–268. DOI: 10.3233/jad-2005-8304.Rivera E.J., Goldin A., Fulmer N., Tavares R., Wands J.R., de la Monte S.M. Insulin and insulin-like growth factor expression and function deteriorate with progression of Alzheimer's disease: Link to brain reductions in acetylcholine. J. Alzheimers Dis. 2005;8(3):247–268. DOI: 10.3233/jad-2005-8304.Wang H., Wang R., Zhao Z., Ji Z., Xu S., Holscher C., Sheng S. Coexistences of insulin signaling-related proteins and choline acetyltransferase in neurons. Brain Res. 2009;1249:237–243. DOI: 10.1016/j.brainres.2008.10.046.Wang H., Wang R., Zhao Z., Ji Z., Xu S., Holscher C., Sheng S. Coexistences of insulin signaling-related proteins and choline acetyltransferase in neurons. Brain Res. 2009;1249:237–243. DOI: 10.1016/j.brainres.2008.10.046.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.