Kazan medical journalKazan medical journalКазанский медицинский журнал0368-48142587-9359Eco-Vector61107410.17816/KMJ611074Experimental medicineЭкспериментальная медицинаResearch ArticleActivity of enzymes destroying extracellular nucleotides in the tissues of rats with the valproate model of autismАктивность ферментов, разрушающих внеклеточные нуклеотиды, в тканях крыс с вальпроатной моделью аутизмаhttps://orcid.org/0009-0002-0158-5971IvanovaDaria V.ИвановаДарья Викторовна
Russian Federation

Assist., Depart. of Pharmacology

асс., каф. фармакологии

ivanovadv96@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0008-9564-8171KhabirovRinat A.ХабировРинат Альбертович
Russian Federation

M.D., Resident, Depart. of Internal Medicine

ординатор, каф. внутренних болезней

rinat.habirov.99@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9087-7927ZiganshinAyrat U.ЗиганшинАйрат Усманович
Russian Federation

M.D., D. Sci. (Med.), Prof., Head of Depart., Dept. of Pharmacology

докт. мед. наук, проф., зав. каф., каф. фармакологии

ayrat.ziganshin@kazangmu.ruKazan State Medical UniversityКазанский государственный медицинский университетKazan (Volga Region) Federal UniversityКазанский (Приволжский) федеральный университет2812202302022024105184891910202328122023Copyright ©; 2024, Eco-VectorCopyright ©; 2024, Эко-Вектор2024Eco-VectorЭко-Векторhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0https://kazanmedjournal.ru/kazanmedj/article/view/611074

BACKGROUND: Ectonucleotidases hydrolyze extracellular nucleotides and thus can control the effect of these substances on purinergic P1 and P2 receptors.

AIM: To evaluate the activity of ectonucleotidases in the smooth muscle tissues of internal organs of 9-month-old rats with the valproate model of autism using high-performance liquid chromatography.

MATERIAL AND METHODS: Autism was modeled in outbred Wistar rats by administering valproic acid (500 mg/kg) subcutaneously to pregnant females on days 12–13 of pregnancy. The born offspring were used in the study when the rats reached 270±8 days. Animals were guillotined under light ether anesthesia, the bladder, uterus, vas deferens, and duodenum were isolated, and smooth muscle tissue samples were prepared. Total ectonucleotidase activity was determined by incubating tissue samples with adenosine triphosphate (reaction substrate) for 10 minutes with further assessment of the content of the substrate and reaction products (adenosine diphosphate, adenosine monophosphate) in the incubate using high-performance liquid chromatography. Mathematical and statistical processing of the results was carried out using Microsoft Excel and IBM SPSS Statistics 26.0 software. Group comparisons were made using the nonparametric Mann–Whitney U test. Differences were considered significant at p <0.05.

RESULTS: In rats with the valproate model of autism, the activity of ectonucleotidases in the smooth muscle tissues of the vas deferens (609.5±153.9) and uterus (232.7±2) was significantly lower than control values (2114.6±524.3, p=0.040; 539.6±63.5, p=0.010, respectively). In the duodenum (1808.4±184.5) and bladder (1021.3±280.7) we did not find a significant difference compared to the control values (2115.0±393.3, p=0.712; 2302.3±615.8, p=0.274, respectively). This study allows us to evaluate the possible contribution of purinergic transmission to the changes we found earlier in the contractile activity of smooth muscle tissue in rats with the valproate model of autism.

CONCLUSION: In 9-month-old rats with a model of autism, the activity of ectonucleotidases in the smooth muscle tissues of the reproductive organs is reduced; no such changes were found in the tissues of the intestines and bladder.

Актуальность. Эктонуклеотидазы гидролизуют внеклеточные нуклеотиды и таким образом могут контролировать влияние этих веществ на пуринергические Р1- и Р2-рецепторы.

Цель. Оценить методом высокоэффективной жидкостной хроматографии активность эктонуклеотидаз в гладкомышечных тканях внутренних органов 9-месячных крыс с вальпроатной моделью аутизма.

Материал и методы исследования. Аутизм моделировали у крыс аутбредной линии Wistar введением беременным самкам на 12–13-й день беременности вальпроевой кислоты (500 мг/кг) однократно подкожно. Родившееся потомство использовали в исследовании по достижении крысами 270±8 дней. Животных гильотинировали под лёгким эфирным наркозом, выделяли мочевой пузырь, матку, семявыносящие протоки, двенадцатиперстную кишку и готовили образцы гладкомышечных тканей. Общую эктонуклеотидазную активность определяли путём инкубирования образцов тканей с аденозинтрифосфатом (субстрат реакции) в течение 10 мин с дальнейшей оценкой содержания субстрата и продуктов реакции (аденозиндифосфата, аденозинмонофосфата) в инкубате методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Математическую и статистическую обработку полученных результатов проводили с помощью программного обеспечения Microsoft Excel и IBM SPSS Statistics 26.0. Сравнение групп осуществляли с использованием непараметрического U-критерия Манна–Уитни. Достоверными считали различия при p <0,05.

Результаты. У крыс с вальпроатной моделью аутизма активность эктонуклеотидаз гладкомышечных тканей семявыносящего протока (609,5±153,9) и матки (232,7±2) была достоверно ниже контрольных значений (2114,6±524,3, p=0,040; 539,6±63,5, p=0,010 соответственно). В двенадцатиперстной кишке (1808,4±184,5) и мочевом пузыре (1021,3±280,7) мы не обнаружили достоверной разницы в сравнении с контрольными значениями (2115,0±393,3, p=0,712; 2302,3±615,8, p=0,274 соответственно). Это исследование позволяет оценить возможный вклад пуринергической передачи в ранее найденные нами изменения в сократительной активности гладкомышечных тканей крыс с вальпроатной моделью аутизма.

Вывод. У крыс 9 мес с моделью аутизма снижена активность эктонуклеотидаз в гладкомышечных тканях репродуктивных органов; в тканях кишечника и мочевого пузыря таких изменений не обнаружено.

autismvalproic modelratsectonucleotidasespurinoceptorsаутизмвальпроевая моделькрысыэктонуклеотидазыпуринорецепторыРНФRSFпроект № 22-25-00030Zimmermann H. Ectonucleoside triphosphate diphosphohydrolases and ecto-5'-nucleotidase in purinergic signaling: How the field developed and where we are now. Purinergic Signal. 2021;17(1):117–125. DOI: 10.1007/s11302-020-09755-6.Robson SC, Sévigny J, Zimmermann H. The E-NTPDase family of ectonucleotidases: Structure function relationships and pathophysiological significance. Purinergic Signal. 2006;2(2):409–430. DOI: 10.1007/s11302-006-9003-5.Baqi Y. Ecto-nucleotidase inhibitors: Recent developments in drug discovery. Mini Rev Med Chem. 2015;15(1):21–33. DOI: 10.2174/1389557515666150219115141.Turner RJ, Guy TV, Geraghty NJ, Splitt A, Watson D, Brungs D, Carolan MG, Miller AA, de Leon JF, Aghmesheh M, Sluyter R. Low pretreatment CD4+CD8+ T cell ratios and CD39+CD73+CD19+ B cell proportions are associated with improved relapse-free survival in head and neck squamous cell carcinoma. Int J Mol Sci. 2023;24(16):12538. DOI: 10.3390/ijms241612538.Roberts V, Stagg J, Dwyer KM. The role of ectonucleotidases CD39 and CD73 and adenosine signaling in solid organ transplantation. Front Immunol. 2014;5:64. DOI: 10.3389/fimmu.2014.00064.Zlomuzica A, Burghoff S, Schrader J, Dere E. Superior working memory and behavioural habituation but diminished psychomotor coordination in mice lacking the ecto-5′-nucleotidase (CD73) gene. Purinergic Signal. 2013;9(2):175–182. DOI: 10.1007/s11302-012-9344-1.Aliagas E, Villar-Menéndez I, Sévigny J, Roca M, Romeu M, Ferrer I, Martín-Satué M, Barrachina M. Reduced striatal ecto-nucleotidase activity in schizophrenia patients supports the “adenosine hypothesis”. Purinergic Signal. 2013;9(4):599–608. DOI: 10.1007/s11302-013-9370-7.Zimmermann FF, Gaspary KV, Siebel AM, Leite CE, Kist LW, Bogo MR, Bonan CD. Analysis of extracellular nucleotide metabolism in adult zebrafish after embryological exposure to valproic acid. Mol Neurobiol. 2016;54(5):3542–3553. DOI: 10.1007/s12035-016-9917-z.Zhang Y, Xiang Z, Jia Y, Xue-Ling H, Wang L, Cui W. The Notch signaling pathway inhibitor Dapt alleviates autism-like behavior, autophagy and dendritic spine density abnormalities in a valproic acid-induced animal model of autism. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry. 2019;94:109644. DOI: 10.1016/j.pnpbp.2019.109644.Semina II, Valeeva EV, Nikitin DO, Baichurina AZ, Nikitina AV, Shilovskaya EV, Kravtsova OA. Sex differences in rats in the valproate autism model: disorders in social behavior and changes in Drd1 gene expression in different brain structures. Zhurnal vysshey nervnoy deyatelnosti im IP Pavlova. 2022;72(6):862–879. (In Russ.) DOI: 10.31857/S0044467722060089.Семина И.И., Валеева Е.В., Никитин Д.О., Байчурина А.З., Никитина А.В., Шиловская Е.В., Кравцова О.А. Половые различия у крыс в вальпроатной модели аутизма: нарушение социального поведения и изменение экспрессии гена Drd1 в различных структурах мозга. Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. 2022;72(6):862–879. DOI: 10.31857/S0044467722060089.Ivanova DV, Ziganshin AU. Evaluation of disorders of contractile activity of smooth muscle tissues in 9-month-old rats with a model of autism. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2022;174(9):306–310. (In Russ.) DOI: 10.47056/0365-9615-2022-174-9-306-310.Иванова Д.В., Зиганшин А.У. Оценка нарушений сократительной активности гладкомышечных тканей 9-месячных крыс с моделью аутизма. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2022;174(9):306–310. DOI: 10.47056/0365-9615-2022-174-9-306-310.Ivanova DV, Ziganshin AU. Comparative assessment of disorders contractions of the isolated uterus in 3- and 9-month-old rats with a model of autism. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2023;175(3):321–325. (In Russ.) DOI: 10.47056/0365-9615-2023-175-3-321-325.Иванова Д.В., Зиганшин А.У. Сравнительная оценка нарушений сокращений изолированной матки крыс с моделью аутизма в возрасте 3 и 9 мес. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2023;175(3):321–325. DOI: 10.47056/0365-9615-2023-175-3-321-325.Ziganshin AU, Ivanova DV. Carbachol-induced contractions of isolated intestine are increased in rats with experimental autism induced by valproic acid. Eksperimentalnaya i klinicheskaya farmakologiya. 2021;84(2):99–103. (In Russ.) DOI: 10.30906/0869-2092-2021-84-2-99-103.Зиганшин А.У., Иванова Д.В. Вызванные карбахолином сокращения изолированной тонкой кишки возрастают у крыс с экспериментальным аутизмом, вызванным вальпроевой кислотой. Экспериментальная и клиническая фармакология. 2021;84(2):99–103. DOI: 10.30906/0869-2092-2021-84-2-99-103.Hirsch MM, Deckmann I, Santos-Terra J, Staevie GZ, Fontes-Dutra M, Carello-Collar G, Körbes-Rockenbach M, Brum Schwingel G, Bauer-Negrini G, Rabelo B, Gonçalves MCB, Corrêa-Velloso J, Naaldijk Y, Castillo ARG, Schneider T, Bambini-Junior V, Ulrich H, Gottfried C. Effects of single-dose antipurinergic therapy on behavioral and molecular alterations in the valproic acid-induced animal model of autism. Neuropharmacology. 2020;(167):107930. DOI: 10.1016/j.neuropharm.2019.107930.Ibi D, Fujiki Y, Koide N, Nakasai G, Takaba R, Hiramatsu M. Paternal valproic acid exposure in mice triggers behavioral alterations in offspring. Neurotoxicol Teratol. 2019;(76):106837. DOI: 10.1016/j.ntt.2019.106837.Mirza R, Bhupesh S. A selective peroxisome proliferator-activated receptor-γ agonist benefited propionic acid induced autism-like behavioral phenotypes in rats by attenuation of neuroinflammation and oxidative stress. Chem Biol Interact. 2019;(311):108758. DOI: 10.1016/j.cbi.2019.108758.Zheng W, Hu Y, Chen D, Li Y, Wang S. Improvement of a mouse model of valproic acid-induced autism. Nan Fang Yi Ke Da Xue Xue Bao. 2019;(39):718–723. DOI: 10.12122/j.issn.1673-4254.2019.06.14.Malyshev AV, Abbasova KR, Averina OA, Solovieva LN, Gedzun VR, Gulyaev MV, Dubynin VA. Fetal valproate syndrome as an experimental model of autism. Moscow University Biological Sciences Bulletin. 2015;16(3):8–12. (In Russ.) DOI: 10.3103/S0096392515030074.Малышев А.В., Аббасова К.Р., Аверина О.А., Соловьёва Л.Н., Гедзун В.Р., Гуляев М.В., Дубынин В.А. Экспериментальная модель аутистического расстройства: индуцированный фетальный вальпроатный синдром. Вестник Московского университета. Серия 16: Биология. 2015;16(3):8–12. DOI: 10.3103/S0096392515030074.