Лаборатория сравнительной физиологии и патологии ЦНС

 

Заведующий лабораторией (с 1990 года) д.б.н. Игорь Александрович Журавин

Тел.:(812)552-31-66

Журавин Игорь Александрович

 

Основным направлением работы лаборатории в последние годы является изучение молекулярных и клеточных механизмов формирования центральной нервной системы, моторных и когнитивных функций в онтогенеза млекопитающих. Для сбора и анализа данных от молекулярного до организменного уровня используются световая, электронная и конфокальная микроскопия, компьютерная морфометрия, иммуноцитохимия, колориметрия, молекулярно-биохимические и поведенческие методы исследования.

 

Lab5_pic1

Роль нормального и патологического эмбриогенеза в развитии организма. С целью получения знаний о процессах нормального и патологического развития животных и человека проводятся сравнительные исследования механизмов формирования центральной нервной системы и когнитивных функций млекопитающих после нормально и патологически протекающего эмбриогенеза. В частности, проводится анализ того, как нарушение нейрогенеза и миграции нейробластов при действии пренатальной гипоксии влияет на развитие и регуляцию структурно-функциональных особенностей нейронов, относящихся к различным медиаторным системам мозга, что дает возможность объяснить причину наблюдающихся двигательных и когнитивных дисфункций в постнатальном онтогенезе. С использованием оригинальной модели острой гипоксии в период беременности получены данные, свидетельствующие об изменении соотношения активности медиаторных систем, содержания ростовых факторов, метаболизма белка-предшественника амилоидного пептида, а также нейрональной пластичности мозга, приводящие к нарушению процессов обучения и памяти в течение всей жизни после рождения.

Нейродегенерация и процесс старения. Изучаются молекулярные механизмы возникновения когнитивных расстройств и нейродегенерации в процессе старения, в том числе при мягком когнитивном снижении и болезни Альцгеймера, и выполняется поиск средств эпигенетической регуляции и фармакологической коррекции структурно-функциональных и когнитивных дисфункций. Показано, что эпигенетическая или фармакологическая регуляция активности и содержания нейропептидазы неприлизина, способного расщеплять токсичный амилоидный пептид, накопление которого в ткани мозга приводит к развитию болезни Альцгеймера, является важным фактором для компенсации расстройств памяти и обучения, возникающих после пренатальной патологии или в процессе старения. Проводится исследование превентивной роли других ферментов и транспортных белков мозга в патогенезе болезни Альцгеймера. Проводится поиск биомаркеров, характеризующих состояние организма после нарушенного эмбрионального развития и риск развития нейродегенерации в процессе старения.

Изучение высших когнитивных функций у приматов и психического развития у детей (недоношенных и рожденных в срок). В лаборатории разработан новый зоопсихологический подход для оценки наивысшей когнитивной функции (разума) в филогенезе и онтогенезе у отрядов  приматов. С помощью этого подхода исследуется способность макак резусов синтезировать эмпирические понятия рассудка в априорную идею разума о конкретном предмете. Выяснено, что макаки способны синтезировать понятия рассудка только в том случае, если результат этого синтеза имеет место в их рабочей памяти, т.е.  в том случае, когда животные знакомы с предметами синтеза. На основе этого подхода проводится изучение и диагностика психического развития у рожденных в срок и недоношенных детей. Методика адаптируется для  использования в клинической практике.

Исследование роли тиреоидных гормонов матери в развитии мозга формирующегося плода. Тиреоидные гормоны играют важную роль в формировании головного мозга в процессе эмбриогенеза и раннего онтогенеза, нарушение их транспорта из организма матери через плаценту может приводить к серьёзным патологиям развития головного мозга. Основным переносчиком тироксина и трийодтиранина в плазме крови и в ткани плаценты является белок транстиретин (ТТР), снижение содержания которого может быть причиной развития гипотиреоза плода и отставания в развитии. В зрелом мозге дефицит содержания ТТР может приводить к накоплению амилоидного пептида. В связи с этим выполняется анализ содержания ТТР и тиреоидных гормонов в плазме крови материнского организма, плаценте и тканях эмбриона в норме и при гипоксическом воздействии, а также у потомства в раннем постнатальном онтогенезе. Проводится изучение возможности эпигенетической регуляция экспрессии ТТР, что позволит создать систему мер для предотвращения гормонального дефицита у плода, вызванного патологически протекающей беременностью.

Сотрудничество.

Совместные работы с клиницистами: Клиническая больница РАН, Санкт Петербург; Научный центр психического здоровья РАМН, Москва — разработка методов ранней доклинической диагностики развития деменции альцгеймеровского типа; НИИ акушерства и гинекологии им. Д.О. Отта РАМН и Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет Минздрава РФ — поиск возможных маркеров и клинических показателей для выявления патологии ЦНС у новорожденных детей.

Международные научные связи:

Laboratory of Neurophysiology of Memory, Institute of Physiology, Prague, Czech Republic, prof. J. Bures. Neurophysiological Aspects of Animal Motor Learning.

Laboratory of Cardiovascular Science, National Institute on Aging, NIH, Baltimore, Maryland, U.S.A.

School of Biochemistry and Microbiology, University of Leeds, Leeds LS2 9JT, Professor Anthony J Turner, Role of proteases in neuronal development, learning and memory (supported by The Royal Society 2000-2002, INTAS 2002-2004, RAS “Fundamental Sciences to Medicine” 2005-2015 years).

Диссертации:

Дубровская Н.М. «Развитие двигательного поведения в онтогенезе крыс, перенесших гипоксию на разных этапах эмбриогенеза».

Васильев Д.С. «Формирование конечного мозга крыс после нарушения эмбрионального развития, вызванного пренатальной гипоксией»

Наливаева Н.Н. Роль гипоксии и ишемии мозга в метаболизме амилоидного пептида и развитии болезни Альцгеймера, совместная работа с лабораторией нейрохимии.

Козлова (Багрова) Д.И. Изучение свойств и регуляции металлопептидазы неприлизина в мозге и плазме крови млекопитающих

Гранты и Программы за последние 5 лет:

Гранты РФФИ:

2010-2012 – Исследование молекулярных механизмов изменения пластичности нейронной сети коры мозга, обеспечивающих развитие и реализацию когнитивных функций в онтогенезе млекопитающих. 10-04-01156 (рук. И.А. Журавин).

2012-2013 – Исследование изменений экспрессии белка шипикового аппарата синаптоподина и амилоид-деградирующего фермента неприлизина в ткани мозга крыс и возможность их эпигенетической регуляции. 12-04-31205 (рук. Д.С. Васильев)

2013-2015 – Исследование роли протеолитического фермента каспазы-3 в обеспечении нейрональной пластичности и реализации когнитивных функций в онтогенезе крыс в норме и после пренатальной гипоксии. 13-04-00388 (рук. И.А. Журавин).

2016-2018 – Сравнительное исследование роли транспортного белка транстиретина и нейропептидазы неприлизина в формировании памяти и регуляции нейропластичности в онтогенезе крыс и после пренатальной гипоксии 16-04-00694 (рук. И.А. Журавин).

Программа Президиума РАН «Фундаментальные науки – медицине» №5:

2009-2011 Исследование механизмов регуляции амилоид-деградирующих ферментов и их роли в патогенезе когнитивных расстройств и болезни Альцгеймера: поиск методов ранней диагностики и лечения (рук. И.А. Журавин)

2012-2015 Изучение механизмов регуляции амилоид-деградирующего фермента неприлизина и пластичности нейронной сети мозга при моделировании когнитивных нарушений с целью поиска путей профилактики болезни Альцгеймера (рук. И.А. Журавин)

сотрудники лаборатории:

Журавин Игорь Александрович, зав. лаб.,  д-р.биол.наук
Наливаева Наталия Николаевна, вед. науч. сотр.-консультант, д-р.биол.наук
Туманова Наталья Леонидовна,. вед. науч. сотр, канд.биол.наук
Васильев Дмитрий Сергеевич, ст. науч. сотр., канд.биол.наук.
Тихонравов Дмитрий Леонидович, ст. науч. сотр., канд.биол.наук.
Дубровская Надежда Михайловна, ст. науч. сотр., канд.биол.наук.
Калинина Дарья Сергеевна, аспирант, мл. науч. сотр.
Козлова Дарья Игоревна, мл. науч. сотр., канд.биол.наук.
Щербицкая Анастасия Дмитриевна, аспирант, мл. науч. сотр.
Кочкина Екатерина Григорьевна, мл. науч. сотр.
Поликарпов Сергей Сергеевич, вед. инж.
Киселева Ирина Николаевна, ст. лаб.-иссл.

Публикации (2011-2016 гг):

          Главы в монографиях.

  1. Nalivaeva N.N., Dubrovskaya N.M., Vasiliev D.S., Tumanova N.L., Kochkina E.G., Plesneva S.A., Turner A.J., Zhuravin I.A. Changes in the activity of amyloid-degrading enzymes affect cognitive functions in rats via alteration of the synaptopodin-positive dendritic network. In: New Frontiers in Molecular Mechanisms in Neurological and Psychiatric Disorders. Eds.: Babusikova E., Dobrota D., Lehotsky J., V. 1, 2011, р. 277-285.
  2. M. Dubrovskaya, N.N.Nalivaeva, D.S. Vasilev, D.I. Bagrova and I.A. Zhuravin. Mechanisms of short-term working memory deficit. In: ''Short-Term Memory: New Research''. Eds: Garifallia Kalivas and Sappho F. Petralia. Nova Science Publishers, Inc., NY., Chapter 6, 2012, p.155-173.
  3. N. Nalivaeva and A.J. Turner. Neprilysin. In: Neil D. Rawlings and Guy S. Salvesen, editors, Handbook of Proteolytic Enzymes. Oxford: Academic Press, 2012, pp. 612-619.
  4. Turner, A.J. and Nalivaeva, N.N. Peptide degradation (Neprilysin and other regulatory peptidases). In: Handbook of biologically active peptides: Peptide biosynthesis/processing. Chapter 241. Ed: Kastin, A.J. Elsevier, 2013, p. 1757-1764.
  5. И.А. Журавин, Д.С. Васильев, Н.М. Дубровская, Д.И Козлова, Е.Г. Кочкина, С.А. Плеснева, Н.Л. Туманова, О.С. Алексеева, А.Н. Ветош, Н.Н. Наливаева. Изучение механизмов когнитивных дисфункций с использованием модели пренатальной гипоксии. Глава в кн.: "Нейродегенеративные заболевания - от генома до целостного организма" // под ред. М.В. Угрюмова - в 2-х томах - М.: Научный мир, 2014, с. 419-437.
  6. И.А. Журавин, С.И.Гаврилова, Я.Б. Федорова, Н.М. Дубровская, Д.И. Козлова, С.А. Плеснева, Н.Н. Наливаева. Стратегии поиска биомаркеров синдрома мягкого когнитивного снижения и болезни Альцгеймера. Глава в кн.: "Нейродегенеративные заболевания - от генома до целостного организма" // под ред. М.В. Угрюмова - в 2-х томах - М.: Научный мир, 2014, стр. 124-136.
  7. Н.Н. Наливаева, И.А. Журавин, Э. Тернер. Роль предшественника амилоидного пептида и его метаболитов в патогенезе болезни Альцгеймера. Глава в кн.: "Нейродегенеративные заболевания - от генома до целостного организма" // под ред. М.В. Угрюмова - в 2-х томах - М.: Научный мир, 2014, стр. 224-274.

Статьи с IF>2 за последние 5 лет

  1. David Hicks, Danielle John, Natalia Z.Makova, Zaineb Henderson, Natalia N. Nalivaeva and Anthony J. Turner. Membrane targeting, shedding and protein interactions of brain acetylcholinesterase // J. Neurochemistry, 2011, V. 116, p.742-746. (Web of Science, Scopus) (IF): 4,337.
  2. Caroline Beckett, Natalia N. Nalivaeva, Nikolai D. Belyaev, Anthony J. Turner. Nuclear signaling by membrane protein intracellular domains: The AICD enigma // Cellular Signalling, 2012, V. 24(2), р. 402-409. (Web of Science, Scopus) (IF): 4,058
  3. Nalivaeva N.N., Beckett C., Belyaev N. D., Turner A. J. Are amyloid-degrading enzymes viable therapeutic targets in Alzheimers disease? // J. Neurochem. 2012, V. 120, 1. p. 167-185. (Web of Science, Scopus) (IF): 4,061
  4. Nalivaeva N.N., Belyaev N.D., Lewis D.I., Pickles A.R., Makova N.Z., Bagrova D.I., Dubrovskaya N.M., Plesneva S.A., Zhuravin I.A., Turner A.J. Effect of sodium valproate administration on brain neprilysin expression and memory in rats // J. Mol. Neurosci., 2012, V. 46, N.3, р.569-577. (Doi: 10.1007/s12031-011-9644-x). (Web of Science, Scopus) (IF): 2,922.
  5. Nalivaeva N.N., Belyaev N.D., Zhuravin I.A., Turner A.J. The Alzheimers amyloid-degrading peptidase, neprilysin: can we control it? Int J Alzheimers Dis2012; 2012:383796. doi: 10.1155/2012/383796. Epub 2012 Jul 26 (Scopus) (IF): 3,745
  6. A. Hicks, N.N. Nalivaeva, A.J. Turner. Lipid rafts and Alzheimer's disease: protein-lipid interactions and perturbation of signaling. Front Physiol., 2012, vol. 3: 189, (18 p.). Doi: 10.3389/fphys.2012.00189. (Web of Science, Scopus) (IF): 2,196
  7. Rybnikova, T. Gluschenko, A. Galeeva, E. Tulkova, N.N. Nalivaeva, N.Z. Makova, A.J. Turner, M. Samoilov. Differential expression of ADAM15 and ADAM17 metalloproteases in the rat brain after severe hypobaric hypoxia and hypoxic preconditioning. Neurosci. Res., 2012, Vol. 72 (4), p. 364–373. (Web of Science, Scopus) (IF): 2.974
  8. Hicks, D.A., Makova, N.Z., Gough, M., Parkin, E.T., Nalivaeva, N.N., Turner, A.J. The amyloid precursor protein represses expression of acetylcholinesterase in neuronal cell lines //J. Biol. Chem. 2013, 288(36), 26039-26051. (Web of Science, Scopus)(IF): 4,651
  9. Hicks, D.A., Makova, N.Z., Nalivaeva, N.N., Turner, A.J. Characterisation of acetylcholinesterase release from neuronal cells // Chem. Interact. 2013, 203(1), 302-308. (Web of Science, Scopus)(IF): 2,967
  10. Nalivaeva N.N., Turner A.J. The amyloid precursor protein: A biochemical enigma in brain development, function and disease // FEBS Lett. 2013, 587, № 13, p. 2046-2054 (Doi: 10.1016/j.febslet.2013.05.010). (Web of Science, Scopus) (IF): 3.582
  11. Neelov, I.M., Janaszewska, A., Klajnert, B., Bryszewska, M., Makova, N.Z., Hicks, D., Pearson, H.A., Vlasov, G.P., Ilyash, M.Yu., Vasilev, D.S., Dubrovskaya, N.M., Tumanova, N.L., Zhuravin, I.A., Turner, A.J., Nalivaeva, N.N. Molecular properties of lysine dendrimers and their interactions with Aβ-peptides and neuronal cells // Curr. Med. Chem., 2013, V. 20, № 1, p. 134-143. (Web of Science, Scopus) (IF): 4,070
  12. Octave J.N., Pierrot N., Ferao Santos S., Nalivaeva N.N., Turner A.J. From synaptic spines to nuclear signaling: nuclear and synaptic actions of the amyloid precursor protein // J. Neurochem. 2013, V. 126, № 2, p. 183-190 (Doi: 10.1111/jnc.12239). (Web of Science, Scopus) (IF): 3.973
  13. Caroline Kerridge, Nikolai D. Belyaev, Natalia N. Nalivaeva, Anthony J. Turner. The Aβ-clearance protein transthyretin, like neprilysin, is epigenetically regulated by the amyloid precursor protein intracellular domain // J Neurochem, 2014, 130(3), p. 419-431. (Web of Science, Scopus) (IF): 4.244 (Doi: 10.1111/ jnc.12680)
  14. Natalia N. Nalivaeva, Nikolai D. Belyaev, Caroline Kerridge, Anthony J. Turner. Amyloid-clearing proteins and their epigenetic regulation as a therapeutic target in Alzheimer’s disease // Frontiers in Aging Neuroscience, 2014.V. 6, № 235, p. 1-13. (Web of Science, Scopus)(IF): 2.843 (Doi: 3389/fnagi.2014/00235)
  15. Aleksey V. Zaitsev, Kira Kh. Kim, Dmitry S. Vasilev, Nera Ya. Lukomskaya, Valeria V. Lavrentyeva, Natalia L. Tumanova, Igor A. Zhuravin and Lev G. Magazanik. N-methyl-D-aspartate receptor channel blockers prevent pentylenetetrazole-induced convulsions and morphological changes in rat brain neurons // J. Neurosci. Res., 2015, Vol. 93, №3 p. 454-465. (DOI: 10.1002/jnr.23500). (Web of Science, Scopus) (IF): 2.594
  16. Kochkina E.G., Plesneva S.A., Vasilev D.S., Zhuravin I.A., Turner A.J., Nalivaeva N.N. Effects of ageing and experimental diabetes on insulin-degrading enzyme expression in male rat tissues // Biogerontology, 2015, V. 16, № 4, p. 473-484 (Doi:1007/s10522-015-9569-9). (Web of Science, Scopus) (IF): 3.29
  17. Kerridge C., Kozlova D.I., Nalivaeva N.N., Turner A.J. Hypoxia affects neprilysin expression through caspase activation and an APP intracellular domain-dependent mechanism // Front. Neurosci., 2015, 10:126. doi: 10.3389/fnins.2015.00426 (Web of Science, Scopus) (IF): 3,656
  18. Natalia N. Nalivaeva, Nikolai D. Belyaev, Antony J. Turner. New insights into epigenetic and pharmacological regulation of amyloid-degrading enzymes // Neurochem Res, 2016, V. 41, p. 620-630. DOI: 10.1007/s11064-015-1703-1/ (Web of Science, Scopus). (IF): 2,59.
  19. Natalia N. Nalivaeva, Antony J. Turner. AChE and the amyloid precursor protein (APP) – cross-talk in Alzheimers disease // Chemico-Biological Interactions, 2016. (Web of Science, Scopus). (IF): 2,58.org/10.1016/j.cbi.2016.04.009
  20. Vasilev D.S., Dubrovskaya N.M., Tumanova N.L., Zhuravin I.A. Prenatal hypoxia in different periods of embryogenesis differentially affects cell migration, neuronal plasticity and rat behavior in postnatal ontogenesis // Front. Neurosci, 2016, 10:126. doi: 10.3389/fnins.2016.00126. (Web of Science, Scopus) (IF): 3,656
Журавин Игорь Александрович д.б.н.

заведующий лабораторией

Наливаева Наталия Николаевна д.б.н.

ведущий научный сотрудник-консультант

Туманова Наталья Леонидовна к.б.н.

ведущий научный сотрудник

Васильев Дмитрий Сергеевич, к.б.н.

старший научный сотрудник

Тихонравов Дмитрий Леонидович к.б.н.

старший научный сотрудник

Дубровская Надежда Михайловна к.б.н.

старший научный сотрудник

Калинина Дарья Сергеевна

аспирант, младший научный сотрудник

Козлова Дарья Игоревна, к.б.н.

младший научный сотрудник

Щербицкая Анастасия Дмитриевна

аспирант, младший научный сотрудник

Кочкина Екатерина Григорьевна

младший научный сотрудник

Поликарпов Сергей Сергеевич

ведущий инженер

Киселева Ирина Николаевна

старший лаборант исследователь