Влияние 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-тетрагидропиридином

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.

1. Посыпанова 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.

2. 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.

3. Balestrino R., Schapira A.H.V. Parkinson disease. Eur. J. of Neurology. 2020;27:27–42. DOI: 10.1111/ene.14108.

4. Basic behavioral neuroscience in rodents — A practical guide. Netherlands: Noldus Information Technology BV, 2022.

5. 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.

6. Cookson M.R., Hardy J., Lewis P.A. Genetic Neuropathology of Parkinson’s Disease. Int. J. Clin. Exp. Pathol. 2008;1:217–231.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. Kalia L.V., Lang A.E. Parkinson's disease. Lancet. 2015;386:896–912. DOI: 10.1016/S0140-6736(14)61393-3.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. Pinnell J.R., Cui M., Tieu K. Exosomes in Parkinson disease. J. Neurochem. 2021;157:413–428. DOI: 10.1111/jnc.15288.

15. 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.

16. 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.

17. Salminen O. Effect of Nicotine on Dopaminergic Neurotransmission and Expression of Fos Protein. Helsingin yliopisto, 2000.

18. 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.

19. 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.

20. 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.

21. 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.

22. 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.