АКТИВАЦІЯ C-FOS ГЕНА У НЕЙРОНАХ ГІПОТАЛАМУСА ЩУРІВ ПРИ ДОВГОТРИВАЛІЙ АЛКОГОЛЬНІЙ ІНТОКСИКАЦІЇ
DOI:
https://doi.org/10.24061/2413-0737.30.2.118.2026.8Ключові слова:
гіпоталамус; с-Fos; етанол; нейронАнотація
Мета дослідження – виявити особливості експресії гена c-fos та щільності c-Fos-імунопозитивних нейронів у ядрах гіпоталамуса щурів під час алкогольної інтоксикації для з’ясування нейробіологічних механізмів дії алкоголю.
Матеріал і методи. Експериментальне дослідження проведено на 24 гризунах чистої лінії Wistar 270-300 г, віком 3-4 місяці, під час гострої алкогольної інтоксикації та на тлі алкогольної залежності. Аналізували зрізи головного мозку, що відповідали координатам AP: [-1,3 до -2,8] мм від лінії брегми. У дослідженні застосували патофізіологічний аналіз для моделювання гострої алкогольної інтоксикації та хронічної алкогольної залежності в щурів. Гістологічний метод використано для вивчення структур гіпоталамуса на світлооптичному бінокулярному мікроскопі. Імуногістохімічний підхід дозволив визначити експресію гена c-fos за допомогою поліклональних антитіл проти білка c-Fos у гістологічних зрізах головного мозку.
Результати. Використано метод імуногістохімічного виявлення c-fos експресії генів за допомогою поліклональних антитіл проти с-Fos-протеїну в зрізах головного мозку. Це дало можливість встановити особливості змін кількості й щільності c-Fos-імунопозитивних нейронів ядер гіпоталамуса в різних експериментальних групах тварин. Найбільш виражені зміни кількісних показників c-Fos-імунопозитивних нейронів у групі щурів із гострою алкогольною інтоксикацією (ГАІ) виявлено на рівнях -1,3/-2,8 мм у паравентрикулярному ядрах (PaAP/PaMP) та латеральному ядрах (LHD/LHV), де їхня кількість зростала на 44-68 %, а показники супраоптичного ядра (SO) зросли на 16%. У ядрах дорсомедіальне гіпоталамічне (DMD) та вентромедіальних гіпоталамічних (VMHD/VMHV) гіпоталамуса відзначено підвищення на 30 – 49 %. Натомість, у групі хронічної алкогольної залежності (ХАЗ) спостерігалося зниження кількості таких нейронів на рівнях -1,3/-2,8 мм у ядрах PaAP/PaMP, SO, LHD/LHV та DMD на 39 – 68 %. Водночас, у VMHD/VMHV ядрах гіпоталамуса показники становили лише 5 – 7 % порівняно з контрольною групою. У групі щурів із гострою алкогольною інтоксикацією (ГАІ) на рівнях -1,3 до -2,8 мм відзначено підвищену щільність c-Fos-імунопозитивних нейронів у паравентрикулярному ядрах (PaAP/PaMP), передньому гіпоталамічному ядрі (AH), латеральних гіпоталамічних ядрах (LHD/LHV), супраоптичному ядрі (SO), медіальному преоптичному ядрі (MPO), вентромедіальних гіпоталамічних ядрах (VMHD/VMHV), дорсомедіальному гіпоталамічному ядрі (DMD) та сірому горбу (TC). Найвищі середні значення щільності зареєстровано в PaAP – (4,5 ± 0,8) одиниць та PaMP – (18,6 ± 2,5) мічених нейронів у тестовій ділянці на рівні –1,3 мм. У VMHD показник становив (15,2 ± 0,7) одиниць, у VMHV – (16,3 ± 0,7) одиниць. У вентральній частині латерального гіпоталамічного ядра (LHV) зафіксовано (11,4 ± 1,4) одиниць, тоді як у дорсальній частині (LHD) – (8,0 ± 1,3) мічених нейронів у тестовій ділянці на рівні -2,8 мм. Встановлений коефіцієнт кореляції був статистично значущим (p < 0,05), тоді, як у SO – (4,4 ± 1,4) клітин на рівнях -1,3 до -1,8 мм від лінії брегми показники істотно не відрізнялися від контрольних значень (p > 0,05). У групі щурів із хронічною алкогольною залежністю (ХАЗ) найбільш виражене зниження щільності c-Fos-імунопозитивних нейронів зафіксовано в ядрах PaAP – (1,4 ± 0,5) одиниць, SO – (2,3 ± 7,4) одиниць, PaMP –( 6,1 ± 0,6) клітин, LHD – (1,1 ± 0,6) нейронів, LHV – (1,4 ± 0,5) клітин та DMD – (4,8 ± 0,9) на рівнях – (1,8 до –2,8) мм від лінії брегми. Встановлений коефіцієнт кореляції був статистично значущим (p < 0,05). Водночас, у ядрах VMHD (11,1 ± 2,2) клітин та VMHV (11,6 ± 1,6) нейронів на рівнях -2,3 до -2,8 мм від лінії брегми показники істотно не відрізнялися від контрольних значень (p > 0,05).
Висновки. Отже, за результатами дослідження можна стверджувати, що імуногістохімічний аналіз із використанням поліклональних антитіл проти c-Fos-протеїну підтвердив свою ефективність для виявлення змін експресії гена c-fos у нейронах гіпоталамуса при різних моделях алкогольного впливу. Встановлено достовірне підвищення кількості та щільності c-Fos-імунопозитивних нейронів при гострій алкогольній інтоксикації в більшості досліджених ядер гіпоталамуса. Найбільш виражені зміни спостерігалися в PaAP/PaMP та LHD/LHV (зростання на 44–68 %), а також у DMD та VMHD/VMHV відповідно на 30–49 %, (p < 0,05). У SO показники залишалися близькими до контрольних значень (p > 0,05). Однак через можливу хвилеподібну динаміку експресії с-Fos, ймовірно, зафіксовано саме фазу початкового зростання. Це дозволяє розглядати SO як “пізній” центр відповіді, та може бути цікавим для подальшого вивчення короткочасних і швидкоплинних механізмів регуляції нейрональної активності. Виявлено значне зниження щільності c-Fos-імунопозитивних нейронів при хронічній алкогольній залежності у PaAP/PaMP, LHD/LHV та DMD (на 39–68 %) (p < 0,05). У VMHD та VMHV показники залишалися близькими до контрольних значень (p > 0,05), що може свідчити про часткове збереження функціональної активності цих ядер.
Посилання
Hardiany NS, Dewi PKK, Dewi S, Tejo BA. Exploration of neuroprotective effect from Coriandrum sativum L. ethanolic seeds extracts on brain of obese rats. Sci Rep. 2024;14(1):603. https://doi.org/10.1038/s41598-024-51221-5
Huang J, Xiao L, Wei JX, Shu YH, Fang SQ, Wang YT, et al. Protective effect of arctigenin on ethanol-induced neurotoxicity in PC12 cells. Mol Med Rep. 2017;15(4):2235-40. https://doi.org/10.3892/mmr.2017.6222
West RK, Rodgers SP, Leasure JL. Neural Perturbations Associated With Recurrent Binge Alcohol in Male and Female Rats. Alcohol Clin Exp Res. 2021;45(2):365-74. https://doi.org/10.1111/acer.14529
O’Herron P, Summers PM, Shih AY, Kara P, Woodward JJ. In vivo two-photon imaging of neuronal and brain vascular responses in mice chronically exposed to ethanol. Alcohol. 2019;85:41-7. https://doi.org/10.1016/j.alcohol.2019.12.001
Licheri V, Jacquez BJ, Valenzuel CF, Brigman JL. Electrophysiological data showing the acute alcohol effect on neuronal excitability in the murine posterior parietal cortex. Data Brief. 2025;63:112160. https://doi.org/10.1016/j.dib.2025.112160
Thompson SM, Fabian CB, Ferranti AS, Joffe ME. Acute alcohol and chronic drinking bidirectionally regulate the excitability of prefrontal cortex vasoactive intestinal peptide interneurons. Neuropharmacology. 2023;238:109638. https://doi.org/10.1016/j.neuropharm.2023.109638
Savić B, Murphy D, Japundžić-Žigon N. The Paraventricular Nucleus of the Hypothalamus in Control of Blood Pressure and Blood Pressure Variability. Front Physiol. 2022;13:858941. https://doi.org/10.3389/fphys.2022.858941
Nakamura K. Central Mechanisms of Thermoregulation and Fever in Mammals. Advances in Experimental Medicine and Biology. 2024;1461:141-59. https://doi.org/10.1007/978-981-97-4584-5_10
Herman JP, McKlveen JM, Ghosal S, Kopp B, Wulsin A, Makinson R, et al. Regulation of the Hypothalamic-Pituitary-Adrenocortical Stress Response. Compr Physiol. 2016;6(2):603-21. https://doi.org/10.1002/cphy.c150015
Knezevic E, Nenic K, Milanovic V, Knezevic NN. The Role of Cortisol in Chronic Stress, Neurodegenerative Diseases, and Psychological Disorders. Cells. 2023;12(23):2726. https://doi.org/10.3390/cells12232726
Timper K, Brüning JC. Hypothalamic circuits regulating appetite and energy homeostasis: pathways to obesity. Dis Model Mech. 2017;10(6):679-89. https://doi.org/10.1242/dmm.026609
Bazovkina DV, Fursenko DV, Naumenko VS, Kulikov AV. The Role of C1473G Polymorphism in Mouse Triptophan Hydroxylase 2 Gene in the Acute Effects of Ethanol on the c-fos Gene Expression and Metabolism of Biogenic Amines in the Brain. Biochemistry. 2023;88(3):291-302. https://doi.org/10.1134/S000629792303001X
Ariyasiri K, Choi TI, Gerlai R, Kim CH. Acute ethanol induces behavioral changes and alters c-fos expression in specific brain regions, including the mammillary body, in zebrafish. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry. 2021;109:110264. https://doi.org/10.1016/j.pnpbp.2021.110264
Genders SG, O’Shea R, Brunner S, Kofler B, Hale MW, van den Buuse M, et al. Altered c-Fos expression following alcohol intake in discrete brain regions of galanin 3 receptor knockout mice. Behav Brain Res. 2025;490:115640. https://doi.org/10.1016/j.bbr.2025.115640
Li Y, Du S, Sun J, Guo X, Zhang Q, Fan P, et al. C-Fos protein expression in the mouse brain: effects of nicotine aerosol. Toxicology and Applied Pharmacology. 2025;505:117588. https://doi.org/10.1016/j.taap.2025.117588
Dehkordi O, Rose JE, Millis RM, Mirzaei SA, Manaye KF, Jayam Trouth A, et al. Neuroanatomical Relationships between Orexin/Hypocretin-Containing Neurons/Nerve Fibers and Nicotine-Induced c-Fos-Activated Cells of the Reward-Addiction Neurocircuitry. J Alcohol Drug Depend. 2017;5(4):273. https://doi.org/10.4172/2329-6488.1000273
The Rat Brain in Stereotaxic Coordinates | ScienceDirect. (n.d.). Retrieved July 12, 2025. Available from: https://www.sciencedirect.com/book/9780125476201/the-rat-brain-in-stereotaxic-coordinates
Cunningham JT, Grindstaff RJ, Grindstaff RR, Sullivan MJ. Fos immunoreactivity in the diagonal band and the perinuclear zone of the supraoptic nucleus after hypertension and hypervolaemia in unanaesthetized rats. J Neuroendocrinol. 2002;14(3):219-27. https://doi.org/10.1046/j.0007-1331.2001.00765.x
Ueta Y, Yamashita H, Kawata M, Koizumi K. Water deprivation induces regional expression of c-fos protein in the brain of inbred polydipsic mice. Brain Res. 1995;677(2):221-28. https://doi.org/10.1016/0006-8993(95)00142-D
Moroz VM, Yoltukhivs'kyi MV, Vlasenko OV. Lateral'nyi hipotalamus i prefrontal'na kora v orhanizatsii dovil'nykh rukhiv [Lateral hypothalamus and prefrontal cortex in the organization of voluntary movements]. Vinnytsia-Kyiv: TsNIT VDMU; 1998. 181 p. (in Ukrainian).
Yoltukhovskii MV. Fast ballistic food-procuring movements in rats: Phenomenology and probable controlling mechanisms. Neurophysiology. 1997;29(3):137-44.
Vlasenko OV, Dovhan' OV, Piliavs'kyi OI, Mais'kyi VO, Maznichenko AV. Zminy ekspresii s-fos ta NADFN-diaforaznoi aktyvnosti v strukturakh hipotalamusa schuriv, pov’iazani z kharchovoiu depryvatsiieiu ta realizatsiieiu operantnykh yizhodobuvnykh rukhiv [Changes in c-fos expression and NADPH-diaphorase activity in rat hypothalamic structures associated with food deprivation and the implementation of operant food-seeking movements]. NEIROFIZIOLOHIIA. 2009;41(2):173-82. (in Ukrainian).
Spencer CM, Houpt TA. Dynamics of c-fos and ICER mRNA expression in rat forebrain following lithium chloride injection. Brain Res Mol Brain Res. 2001;93(2):113-26. https://doi.org/10.1016/S0169-328X(01)00173-5
Barros VN, Mundim M, Galindo LT, Bittencourt S, Porcionatto M, Mello LE. The pattern of c-Fos expression and its refractory period in the brain of rats and monkeys. Front Cell Neurosci. 2015;9:72. https://doi.org/10.3389/fncel.2015.00072
Sanada K, Ueno H, Miyamoto T, Baba K, Tanaka K, Nishimura H, et al. AVP-eGFP was significantly upregulated by hypovolemia in the parvocellular division of the paraventricular nucleus in the transgenic rats. American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 2022;322(3):R161-R69. https://doi.org/10.1152/ajpregu.00107.2021
Morgan JI, Cohen D, Hempstead JL, Curran T. Mapping patterns of c-fos expression in the central nervous system after seizure. Science. 1987;237(4811):192-97. https://doi.org/10.1126/science.3037702
Clark CD, Li J, Nipper MA, Helms ML, Finn DA, Ryabinin AE. Differential c-Fos Response in Neurocircuits Activated by Repeated Predator Stress in Male and Female C57BL/6J Mice with Stress Sensitive or Resilient Alcohol Intake Phenotypes. Neuroscience. 2023;535:168-83. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2023.11.001
Robinson SL, Dornellas APS, Burnham NW, Houck CA, Luhn KL, Bendrat SC, et al. Distinct and Overlapping Patterns of Acute Ethanol-Induced C-Fos Activation in Two Inbred Replicate Lines of Mice Selected for Drinking to High Blood Ethanol Concentrations. Brain Sci. 2020;10(12):988. https://doi.org/10.3390/brainsci10120988
Brunke OR, Bonauto SM, Boshak EM, Rauch MJ, Weera MM. Effects of predator odor stress on alcohol-induced conditioned taste aversion and lateral habenula cFos expression in rats. Neuropharmacology. 2026;284:110780. https://doi.org/10.1016/j.neuropharm.2025.110780
Briski KP, Mandal SK. Hindbrain lactoprivic regulation of hypothalamic neuron transactivation and gluco-regulatory neurotransmitter expression: Impact of antecedent insulin-induced hypoglycemia. Neuropeptides. 2019;77:101962. https://doi.org/10.1016/j.npep.2019.101962
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 В.Р. Чайковська, О.В. Довгань
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
