Effect of GABA mimetic phenibut on oxidoreductase activity in the brain compartments of adult and juvenile scorpionfish Scorpaena porcus Linnaeus, 1758
Loading...
Files
Date
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
An increase in GABA levels serves to the survival of neurons during hypoxia/anoxia. During ontogenesis, GABA is capable of transforming its mediator function from excitatory to inhibitory. The oxidoreductase activity (MDH, 1.1.1.37; LDH, 1.1.1.27; and catalase, 1.11.1.6) was studied in the brain compartments – the medulla oblongata (MB) and the forebrain, diencephalon, and midbrain (AB) – in juvenile and adult black scorpionfish Scorpaena porcus against the backdrop of injection of GABA mimetic phenibut (400 mg·kg−1, i. p.). AB structures of juvenile scorpionfish were characterized by an intensity of aerobic metabolism comparable to that of adults. At the same time, an elevated LDH activity in juvenile MB and AB was observed which may serve to increased survivorship at low environmental PO2. Catalase activity in both age groups was somewhat higher in MB which may be related both to the intensity of oxidative phosphorylation and MB tolerance to injuries during hypoxia. Moreover, catalase activity in the brain of juveniles (especially in AB) was slightly lower than that of adults. Phenibut simultaneously increased MDH and LDH activity in the brain compartments of adult scorpionfish which may be associated with the activation of the malate-aspartate shuttle, with an opposite trend towards the restriction of anaerobic glycolysis in the juvenile brain being mostly pronounced in AB (p < 0.05). Simultaneously, phenibut contributed to a rise in catalase activity in all brain compartments, regardless of the age of scorpionfish (p < 0.05). Catalase activity was the highest in MB of adult individuals (p < 0.05). Apparently, catalase-controlled H2O2 level translates the changes in cellular metabolism into a meaningful physiological response by influencing H2O2-sensitive ion channels that determine neuronal excitability and modulates GABAergic transmission. Such a mechanism may be involved in the brain maturation, maintain brain resistance to hypoxia, and ensure adaptive processes in juvenile and adult scorpionfish.
Description
Повышение уровня ГАМК служит выживанию нейронов при гипоксии/аноксии. В процессе онтогенеза ГАМК способна трансформировать свою медиаторную функцию от возбуждающей к тормозной. Изучали активность оксидоредуктаз (МДГ, 1.1.1.37; ЛДГ, 1.1.1.27; каталазы, 1.11.1.6) в отделах мозга — продолговатом мозге (MB) и переднем, промежуточном и среднем мозге (AB) — неполовозрелых и взрослых особей морского ерша Scorpaena porcus на фоне введения миметика ГАМК фенибута (400 мг·кг−1, i. p.). Структуры AB неполовозрелых особей скорпены характеризовались интенсивностью аэробного метаболизма, сопоставимой с таковой взрослых особей; в то же время в MB и AB молоди была отмечена более высокая активность ЛДГ, служащая, по-видимому, повышению выживаемости при низком PO2. В обеих возрастных группах показатели активности каталазы были несколько выше в MB, что может быть связано как с интенсивностью окислительного фосфорилирования, так и с устойчивостью к повреждению MB при гипоксии. При этом активность каталазы в мозге молоди (особенно AB) была несколько ниже показателей взрослых особей. Фенибут повышал активность МДГ и ЛДГ в компартментах мозга взрослых особей скорпены, что, вероятно, связано с активацией малат-аспартатного шунта, при противоположном тренде к ограничению анаэробного гликолиза в незрелом мозге, особо выраженном в AB (p < 0,05). Одновременно фенибут способствовал увеличению активности каталазы во всех компартментах мозга вне зависимости от возраста скорпены (p < 0,05); наибольшей величины активность каталазы достигала в MB взрослых особей (p < 0,05). Предполагается, что контролируемая каталазой продукция H2O2 переводит изменения в клеточном метаболизме в значимый физиологический ответ путём воздействия на H2O2-чувствительные ионные каналы, которые определяют возбудимость нейронов, и модулирует ГАМКергическую передачу сигналов. Такой механизм может быть задействован при созревании мозга, поддерживать устойчивость мозга к гипоксии и обеспечивать адаптационные процессы неполовозрелых и взрослых особей скорпены.
Citation
Kolesnikova E., Golovina I. Effect of GABA mimetic phenibut on oxidoreductase activity in the brain compartments of adult and juvenile scorpionfish Scorpaena porcus Linnaeus, 1758 // Морской биологический журнал. 2025. Т. 10, № 1. С. 54-68.