scbmtБИОМЕДИЦИНАJournal Biomed2074-59822713-0428Scientific center of biomedical technologies of Federal Medical and Biological Agency10.33647/2074-5982-22-1-48-59scbmt-1830Research ArticleГЕНЕТИКА И ЭПИГЕНЕТИКА ЖИВОТНЫХ-БИОМОДЕЛЕЙGENETICS AND EPIGENETICS OF ANIMALS-BIOMODELSВлияние введения мезенхимальных и нейральных экзосом на двигательную активность и метаболизм дофамина у мышей с моделью болезни Паркинсона, индуцированной 1-метил-4-фенил-1,2,3,6-тетрагидропиридиномEffects of Mesenchymal and Neural Exosome Administration on Motor Activity and Dopamine Metabolism in a Mouse Model of 1-Methyl-4-Phenyl-1,2,3,6-Tetrahydropyridine-Induced Parkinson’s diseaseРуденокМ. М.RudenokM. M.

Руденок Маргарита Максимовна, к.б.н.

123182, Российская Федерация, Москва, пл. Академика Курчатова, 1

Margarita M. Rudenok, Cand. Sci. (Biol.)

123182, Russian Federation, Moscow, Akademika Kurchatova Sq., 1

rudenokmm.img@yandex.ruРатушнякМ. Г.RatushnyakM. G.

Ратушняк Мария Григорьевна, к.б.н.

123182, Российская Федерация, Москва, пл. Академика Курчатова, 1

Marya G. Ratushnyak, Cand. Sci. (Biol.)

123182, Russian Federation, Moscow, Akademika Kurchatova Sq., 1 

ratushnyak_marya@mail.ruСеменоваЕ. И.SemenovaE. I.

Семенова Екатерина Игоревна, к.б.н.

123182, Российская Федерация, Москва, пл. Академика Курчатова, 1

Ekaterina I. Semenova, Cand. Sci. (Biol.)

123182, Russian Federation, Moscow, Akademika Kurchatova Sq., 1

semyonovak@mail.ruРыболовлевИ. Н.RybolovlevI. N.

Рыболовлев Иван Никитич

123182, Российская Федерация, Москва, пл. Академика Курчатова, 1

Ivan N. Rybolovlev

123182, Russian Federation, Moscow, Akademika Kurchatova Sq., 1

bobrybolov@gmail.comПартевянС. А.PartevyanS. A.

Партевян Сюзанна Артуровна

123182, Российская Федерация, Москва, пл. Академика Курчатова, 1

Suzanna A. Partevyan 

123182, Russian Federation, Moscow, Akademika Kurchatova Sq., 1

s.partev@yandex.ruЛукашевичМ. В.LukashevichM. V.

Лукашевич Мария Витальевна

123182, Российская Федерация, Москва, пл. Академика Курчатова, 1

Maria V. Lukashevich 

123182, Russian Federation, Moscow, Akademika Kurchatova Sq., 1

farouki@mail.ruШапошниковаД. А.ShaposhnikovaD. A.

Шапошникова Дарья Алексеевна

123182, Российская Федерация, Москва, пл. Академика Курчатова, 1

Daria A. Shaposhnikova

123182, Russian Federation, Moscow, Akademika Kurchatova Sq., 1

Shaposhnikova_DA@nrcki.ruНестеровМ. С.NesterovM. S.

Нестеров Максим Сергеевич

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

Maxim S. Nesterov

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

mdulya@gmail.comАбаимовД. А.AbaimovD. A.

Абаимов Денис Александрович, к.б.н

125367, Российская Федерация, Москва, Волоколамское ш., 80 

Denis A. Abaimov, Cand. Sci. (Biol.)

125367, Russian Federation, Moscow, Volokolamskoye Shosse, 80

abaidenis@yandex.ruСломинскийП. А.SlominskyP. A.

Сломинский Петр Андреевич, д.б.н.

123182, Российская Федерация, Москва, пл. Академика Курчатова, 1

Petr A. Slominsky, Dr. Sci. (Biol.)

123182, Russian Federation, Moscow, Akademika Kurchatova Sq., 1

paslominsky@bk.ruШадринаМ. И.ShadrinaM. I.

Шадрина Мария Игоревна, д.б.н., 

123182, Российская Федерация, Москва, пл. Академика Курчатова, 1

Maria I. Shadrina, Dr. Sci. (Biol.)

123182, Russian Federation, Moscow, Akademika Kurchatova Sq., 1

maria.i.shadrina@yandex.ruАлиеваА. Х.AlievaA. Kh.

Алиева Анеля Ханларовна, к.б.н.

123182, Российская Федерация, Москва, пл. Академика Курчатова, 1

Anelya Kh. Alieva, Cand. Sci. (Biol.) 

123182, Russian Federation, Moscow, Akademika Kurchatova Sq., 1

anelja.a@gmail.comФГБУ «Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»РоссияNational Research Center «Kurchatov Institute»Russian FederationФГБУН «Научный центр биомедицинских технологий ФМБА России»РоссияScientific Center of Biomedical Technologies of the Federal Medical and Biological Agency of RussiaRussian FederationФГБНУ «Российский центр неврологии и нейронаук»РоссияRussian Сenter for Neurology and NeurosciencesRussian Federation2026140620262214859Copyright © Руденок М.М., Ратушняк М.Г., Семенова Е.И., Рыболовлев И.Н., Партевян С.А., Лукашевич М.В., Шапошникова Д.А., Нестеров М.С., Абаимов Д.А., Сломинский П.А., Шадрина М.И., Алиева А.Х., 20262026Руденок М.М., Ратушняк М.Г., Семенова Е.И., Рыболовлев И.Н., Партевян С.А., Лукашевич М.В., Шапошникова Д.А., Нестеров М.С., Абаимов Д.А., Сломинский П.А., Шадрина М.И., Алиева А.Х.Rudenok M.M., Ratushnyak M.G., Semenova E.I., Rybolovlev I.N., Partevyan S.A., Lukashevich M.V., Shaposhnikova D.A., Nesterov M.S., Abaimov D.A., Slominsky P.A., Shadrina M.I., Alieva A.K.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/1830

Болезнь Паркинсона (БП) представляет собой прогрессирующее нейродегенеративное заболевание, ключевым патогенетическим проявлением которого является гибель дофаминергических нейронов чёрной субстанции и выраженное снижение уровня дофамина в стриатуме. Длительный скрытый доклинический период и невозможность прямого исследования процессов в головном мозге затрудняют анализ ранних этапов нейродегенерации и поиск эффективных терапевтических подходов. В последние годы растёт интерес к экзосомам, секретируемым стволовыми клетками, — внеклеточным везикулам, способным переносить биологически активные молекулы и преодолевать гематоэнцефалический барьер. Однако их влияние на изменения в функционировании дофаминергической системы при БП изучено недостаточно. В настоящей работе оценено действие экзосом, выделенных из культуральной среды, кондиционированной нейральными (НСК) и мезенхимальными (МСК) стволовыми клетками мыши, на двигательную активность и метаболизм дофамина в стриатуме при моделировании ранней симптомной стадии БП, индуцированной 1-метил-4-фенил-1,2,3,6-тетрагидропиридином (МФТП). Анализ поведения мышей в тесте «Открытое поле» показал, что введение МФТП вызывает изменения двигательной активности, соответствующие ранним паркинсон-подобным нарушениям. Интраназальное введение экзосом частично нормализовало параметры поведения, причём экзосомы МСК оказывали более выраженное влияние на двигательную активность. Биохимический анализ показал снижение уровня дофамина и его метаболитов (диоксифенилуксусная кислота (ДОФУК), 3-метокситирамин (3-МТ), гомованилиновая кислота (ГВК)) после введения МФТП. Экзосомы обоих типов частично предотвращали эти изменения, при этом экзосомы НСК влияли на уровни дофамина и ДОФУК более эффективно. Полученные данные демонстрируют, что экзосомы НСК и МСК способны ослаблять ранние биохимические изменения и нарушения поведения при МФТП-индуцированной БП, что обосновывает перспективность их использования в качестве кандидатов для нейропротекторной терапии.

Parkinson's disease (PD) is a progressive neurodegenerative disorder characterized by the loss of dopaminergic neurons in the substantia nigra and a profound dopamine depletion in the striatum. The long preclinical latency period and the inability to directly investigate brain processes impede the analysis of early neurodegeneration and the search for effective therapeutic strategies. In recent years, increasing attention has focused on stem cell-derived exosomes — extracellular vesicles capable of transporting bioactive molecules and penetrating the blood-brain barrier. However, their impact on functional changes in the dopaminergic system in PD remains insufficiently explored. This study evaluated how exosomes isolated from mouse neural (NSC) and mesenchymal stem cell (MSC) conditioned media affect motor activityand striatal dopamine metabolism in a model of early-stage symptomatic PD induced by 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP). Behavior analysis in the open field test revealed that MPTP administration induced motor changes consistent with early Parkinsonian-like impairments. Intranasal administration of exosomes partially normalized these behavioral parameters, with MSC-derived exosomes exhibiting a more pronounced effect on motor activity. Biochemical analysis revealed a depletion of dopamine and its metabolites (dihydroxyphenylacetic acid (DOPAC), 3-methoxytyramine (3-MT), homovanillic acid (HVA)) following MPTP administration. Both types of exosomes partially prevented these changes, with NSC-derived exosomes having a stronger effect on dopamine and DOPAC levels. These findings demonstrate that NSC- and MSC-derived exosomes can mitigate early behavioral and biochemical impairments in MPTP-induced PD, highlighting their potential as candidates for neuroprotective therapy.

экзосомымодель болезни Паркинсонамезенхимальные стволовые клеткинейральные стволовые клеткиМФТПнейропротекторыexosomesParkinson’s disease modelmesenchymal stem cellsneural stem cellsMPTPneuroprotective agentsИсследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 25-25-00073This work was supported by the Russian Science Foundation, project No. 25-25-00073.ReferencesПосыпанова Г.А., Ратушняк М.Г., Семочкина Ю.П., Абишева А.А., Москалева Е.Ю. Чувствительность культивируемых нейральных стволовых клеток мыши к действию ионизирующего излучения. Цитология. 2019;61(10):806–816. DOI: 10.1134/s0041377119100067.Posypanova G.A., Ratushnyak M.G., Semochkina Yu.P., Abisheva A.A., Moskaleva E.Yu. Chuvstvitel'nost' kul'tiviruyemykh neyral'nykh stvolovykh kletok myshi k deystviyu ioniziruyushchego izlucheniya [The sensitivity of the cultured murine neural stem cells to the ionizing radiation]. Cytology. 2019;61(10):806–816. (In Russian). DOI: 10.1134/s0041377119100067.Ратушняк М.Г., Семочкина Ю.П., Ястремский Е.В., Камышинский Р.А. Повышение выживаемости облучённых нейральных стволовых клеток с помощью экзосом стволовых клеток. Клеточные технологии в биологии и медицине. 2022;2:100–108. DOI: 10.47056/1814-3490-2022-2-100-108.Ratushnyak M.G., Semochkina Yu.P., Yastremsky E.V., Kamyshinsky R.A. Povysheniye vyzhivayemosti obluchyonnykh neyral'nykh stvolovykh kletok s pomoshch'yu ekzosom stvolovykh kletok [Stem cell exosomes improve survival of neural stem cells after radiation exposure]. Kletochnye tehnologii v biologii i medicine [Cell Technologies in Biology and Medicine]. 2022;2:100–108. (In Russian). DOI: 10.47056/1814-3490-2022-2-100-108.Balestrino R., Schapira A.H.V. Parkinson disease. Eur. J. of Neurology. 2020;27:27–42. DOI: 10.1111/ene.14108.Balestrino R., Schapira A.H.V. Parkinson disease. Eur. J. of Neurology. 2020;27:27–42. DOI: 10.1111/ene.14108.Basic behavioral neuroscience in rodents — A practical guide. Netherlands: Noldus Information Technology BV, 2022.Basic behavioral neuroscience in rodents — A practical guide. Netherlands: Noldus Information Technology BV, 2022.Braak H., Del Tredici K. Neuropathological Staging of Brain Pathology in Sporadic Parkinson's disease: Separating the Wheat from the Chaff. J. Parkinsons Dis. 2017;7:S71–S85. DOI: 10.3233/JPD-179001.Braak H., Del Tredici K. Neuropathological Staging of Brain Pathology in Sporadic Parkinson's disease: Separating the Wheat from the Chaff. J. Parkinsons Dis. 2017;7:S71–S85. DOI: 10.3233/JPD-179001.Cookson M.R., Hardy J., Lewis P.A. Genetic Neuropathology of Parkinson’s Disease. Int. J. Clin. Exp. Pathol. 2008;1:217–231.Cookson M.R., Hardy J., Lewis P.A. Genetic Neuropathology of Parkinson’s Disease. Int. J. Clin. Exp. Pathol. 2008;1:217–231.Dehghani S., Ocakcı O., Hatipoglu P.T., Özalp V.C., Tevlek A. Exosomes as Biomarkers and Therapeutic Agents in Neurodegenerative Diseases: Current Insights and Future Directions. Molecular Neurobiology. 2025;62:9190–9215. DOI: 10.1007/s12035-025-04825-5.Dehghani S., Ocakcı O., Hatipoglu P.T., Özalp V.C., Tevlek A. Exosomes as Biomarkers and Therapeutic Agents in Neurodegenerative Diseases: Current Insights and Future Directions. Molecular Neurobiology. 2025;62:9190–9215. DOI: 10.1007/s12035-025-04825-5.Gurung S., Perocheau D., Touramanidou L., Baruteau J. The exosome journey: from biogenesis to uptake and intracellular signalling. Cell Communication and Signaling. 2021;19(1):47. DOI: 10.1186/s12964-021-00730-1.Gurung S., Perocheau D., Touramanidou L., Baruteau J. The exosome journey: from biogenesis to uptake and intracellular signalling. Cell Communication and Signaling. 2021;19(1):47. DOI: 10.1186/s12964-021-00730-1.Han C., Sun X., Liu L., Jiang H., Shen Y., Xu X., Li J., Zhang G., Huang J., Lin Z., Xiong N., Wang T., Lasagni, L. Exosomes and Their Therapeutic Potentials of Stem Cells. Stem Cells International. 2016;2016:7653489. DOI: 10.1155/2016/7653489.Han C., Sun X., Liu L., Jiang H., Shen Y., Xu X., Li J., Zhang G., Huang J., Lin Z., Xiong N., Wang T., Lasagni, L. Exosomes and Their Therapeutic Potentials of Stem Cells. Stem Cells International. 2016;2016:7653489. DOI: 10.1155/2016/7653489.Kalia L.V., Lang A.E. Parkinson's disease. Lancet. 2015;386:896–912. DOI: 10.1016/S0140-6736(14)61393-3.Kalia L.V., Lang A.E. Parkinson's disease. Lancet. 2015;386:896–912. DOI: 10.1016/S0140-6736(14)61393-3.Kokhan V.S., Mariasina S., Pikalov V.A., Abaimov D.A., Somasundaram S.G., Kirkland C.E., Aliev G. Neurokinin-1 Receptor Antagonist Reverses Functional CNS Alteration Caused by Combined γ-rays and Carbon Nuclei Irradiation. CNS Neurol Disord Drug Targets. 2022;21(3):278–289. DOI: 10.2174/1871527320666210122092330.Kokhan V.S., Mariasina S., Pikalov V.A., Abaimov D.A., Somasundaram S.G., Kirkland C.E., Aliev G. Neurokinin-1 Receptor Antagonist Reverses Functional CNS Alteration Caused by Combined γ-rays and Carbon Nuclei Irradiation. CNS Neurol Disord Drug Targets. 2022;21(3):278–289. DOI: 10.2174/1871527320666210122092330.Kudpaje M., Joghee S., Kumar R.M.R. Exosomes as a Nanotheranostic Platform in Brain Diseases. European Journal of Neuroscience. 2025;62(3):e70215. DOI: 10.1111/ejn.70215.Kudpaje M., Joghee S., Kumar R.M.R. Exosomes as a Nanotheranostic Platform in Brain Diseases. European Journal of Neuroscience. 2025;62(3):e70215. DOI: 10.1111/ejn.70215.Mustapha M., Mat Taib C.N. MPTP-induced mouse model of Parkinson’s disease: A promising direction of therapeutic strategies. Bosn. J. Basic. Med. Sci. 2021;21(4):422–433. DOI: 10.17305/bjbms.2020.5181.Mustapha M., Mat Taib C.N. MPTP-induced mouse model of Parkinson’s disease: A promising direction of therapeutic strategies. Bosn. J. Basic. Med. Sci. 2021;21(4):422–433. DOI: 10.17305/bjbms.2020.5181.Pinnell J.R., Cui M., Tieu K. Exosomes in Parkinson disease. J. Neurochem. 2021;157:413–428. DOI: 10.1111/jnc.15288.Pinnell J.R., Cui M., Tieu K. Exosomes in Parkinson disease. J. Neurochem. 2021;157:413–428. DOI: 10.1111/jnc.15288.Rudenok M.M., Shadrina M.I., Filatova E.V., Rybolovlev I.N., Nesterov M.S., Abaimov D.A., Ageldinov R.A., Kolacheva A.A., Ugrumov M.V., Slominsky P.A., Alieva A.K. Expression Analysis of Genes Involved in Transport Processes in Mice with MPTP-Induced Model of Parkinson’s Disease. Life. 2022;12:751. DOI: 10.3390/life12050751.Rudenok M.M., Shadrina M.I., Filatova E.V., Rybolovlev I.N., Nesterov M.S., Abaimov D.A., Ageldinov R.A., Kolacheva A.A., Ugrumov M.V., Slominsky P.A., Alieva A.K. Expression Analysis of Genes Involved in Transport Processes in Mice with MPTP-Induced Model of Parkinson’s Disease. Life. 2022;12:751. DOI: 10.3390/life12050751.Salari S., Bagheri M. In vivo, in vitro and pharmacologic models of Parkinson's disease. Physiol Res. 2019;68:17–24. DOI: 10.33549/physiolres.933895.Salari S., Bagheri M. In vivo, in vitro and pharmacologic models of Parkinson's disease. Physiol Res. 2019;68:17–24. DOI: 10.33549/physiolres.933895.Salminen O. Effect of Nicotine on Dopaminergic Neurotransmission and Expression of Fos Protein. Helsingin yliopisto, 2000.Salminen O. Effect of Nicotine on Dopaminergic Neurotransmission and Expression of Fos Protein. Helsingin yliopisto, 2000.Semenova E.I., Rudenok M.M., Rybolovlev I.N., Shulskaya M.V., Lukashevich M.V., Partevian S.A., Budko A.I., Nesterov M.S., Abaimov D.A., Slominsky P.A., Shadrina M.I., Alieva A.K. Effects of Age and MPTP-Induced Parkinson’s Disease on the Expression of Genes Associated with the Regulation of the Sleep–Wake Cycle in Mice. Int. J. Mol. Sci. 2024;25(14):7721. DOI: 10.3390/ijms25147721.Semenova E.I., Rudenok M.M., Rybolovlev I.N., Shulskaya M.V., Lukashevich M.V., Partevian S.A., Budko A.I., Nesterov M.S., Abaimov D.A., Slominsky P.A., Shadrina M.I., Alieva A.K. Effects of Age and MPTP-Induced Parkinson’s Disease on the Expression of Genes Associated with the Regulation of the Sleep–Wake Cycle in Mice. Int. J. Mol. Sci. 2024;25(14):7721. DOI: 10.3390/ijms25147721.Shippey L.E., Campbell S.G., Hill A.F., Smith D.P. Propagation of Parkinson's disease by extracellular vesicle production and secretion. Biochemical Society Transactions. 2022;50:1303–1314. DOI: 10.1042/bst20220204.Shippey L.E., Campbell S.G., Hill A.F., Smith D.P. Propagation of Parkinson's disease by extracellular vesicle production and secretion. Biochemical Society Transactions. 2022;50:1303–1314. DOI: 10.1042/bst20220204.Ugrumov M.V., Khaindrava V.G., Kozina E.A., Kucheryanu V.G., Bocharov E.V., Kryzhanovsky G.N., Kudrin V.S., Narkevich V.B., Klodt P.M., Rayevsky K.S., Pronina T.S. Modeling of presymptomatic and symptomatic stages of parkinsonism in mice. Neuroscience. 2011;181:175–188. DOI: 10.1016/j.neuroscience.2011.03.007.Ugrumov M.V., Khaindrava V.G., Kozina E.A., Kucheryanu V.G., Bocharov E.V., Kryzhanovsky G.N., Kudrin V.S., Narkevich V.B., Klodt P.M., Rayevsky K.S., Pronina T.S. Modeling of presymptomatic and symptomatic stages of parkinsonism in mice. Neuroscience. 2011;181:175–188. DOI: 10.1016/j.neuroscience.2011.03.007.Witwer K.W., Goberdhan D.C.I., O'Driscoll L., Théry C., Welsh J.A., Blenkiron C., Buzás E.I., Di Vizio D., Erdbrügger U., Falcón-Pérez J.M., Fu Q.L., Hill A.F., Lenassi M., Lötvall J., Nieuwland R., Ochiya T., Rome S., Sahoo S., Zheng L. Updating MISEV: Evolving the minimal requirements for studies of extracellular vesicles. J. of Extracellular Vesicles. 2021;10(14):e12182. DOI: 10.1002/jev2.12182.Witwer K.W., Goberdhan D.C.I., O'Driscoll L., Théry C., Welsh J.A., Blenkiron C., Buzás E.I., Di Vizio D., Erdbrügger U., Falcón-Pérez J.M., Fu Q.L., Hill A.F., Lenassi M., Lötvall J., Nieuwland R., Ochiya T., Rome S., Sahoo S., Zheng L. Updating MISEV: Evolving the minimal requirements for studies of extracellular vesicles. J. of Extracellular Vesicles. 2021;10(14):e12182. DOI: 10.1002/jev2.12182.Zhu J., Cui Y., Zhang J., Yan R., Su D., Zhao D., Wang A., Feng T. Temporal trends in the prevalence of Parkinson's disease from 1980 to 2023: a systematic review and meta-analysis. The Lancet Healthy Longevity. 2024;5:e464–e479. DOI: 10.1016/s2666-7568(24)00094-1.Zhu J., Cui Y., Zhang J., Yan R., Su D., Zhao D., Wang A., Feng T. Temporal trends in the prevalence of Parkinson's disease from 1980 to 2023: a systematic review and meta-analysis. The Lancet Healthy Longevity. 2024;5:e464–e479. DOI: 10.1016/s2666-7568(24)00094-1.

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