ДОЗАЗАВИСИМЫЙ ЭФФЕКТ ЛПС-ИНДУЦИРОВАННОЙ ЭКСПРЕССИИ BDNF В ЧЕРНОЙ СУБСТАНЦИИ МОЗГА КРЫС

Елена Сергеевна Заколюкина; Ксения Андреевна Тукмачева; Валерий Георгиевич Сергеев

Елена Сергеевна Заколюкина
- ФГБОУ ВО «Удмуртский государственный университет»
Ксения Андреевна Тукмачева
- ФГБОУ ВО «Удмуртский государственный университет»
Валерий Георгиевич Сергеев
- ФГБОУ ВО «Удмуртский государственный университет»

Ключевые слова: микроглия, астроглия, нейровоспаление, нейродегенерация, BDNF

Аннотация

При помощи иммуногистохимического метода исследовали интенсивность экспрессии нейротрофического ростового фактора полученного из головного мозга (BDNF) в глиальных клетках черной субстанции мозга крыс при моделировании нейровоспаления различной интенсивности. Нейровоспаление вызывали посредством стереотаксического унилатерального введения в область черной субстанции крыс липополисахарида (ЛПС) в малой или большой концентрации. Через 8 недель после введения эндотоксина подсчитывали количество GFAP и CD11b позитивных клеток (маркеры, соответственно астро- и микроглии), измеряли интенсивность свечения иммунореактивного BDNF, а также методом двойной иммуногистохимии идентифицировали типы глиальных клеток, синтезирующих BDNF. Введение малой дозы ЛПС вызывало достоверное увеличение количества астро- и микроглиоцитов, а также значительное увеличение экспрессии BDNF в телах и отростках астроцитов. Большая доза ЛПС вызывала значительное снижение содержания иммунореактивного BDNF по сравнению с уровнем, наблюдаемым после введения малой дозы, и появление в области введения эндотоксина «деструктивных» форм микроглиоцитов. Полученные данные свидетельствуют о том, что нейровоспалительная реакция, индуцированная низким уровнем антигенной стимуляции, имеет выраженный протективный характер, поскольку характеризуется высоким уровнем продукции BDNF астроцитами, в то время как высокая доза эндотоксина снимает этот протективный эффект.

Литература

1. Sastre M., Richardson J.C., Gentleman S.M., Brooks D.J. Inflammatory risk factors and pathologies associated with Alzheimer’s disease // Curr Alzheimer Res. 2011. Vol. 8, № 2. P. 132-141.
2. Tansey M.G., Goldberg M.S. Neuroinflammation in Parkinson’s disease: its role in neuronal death and implications for therapeutic intervention // Neurobiol Dis. 2010. Vol. 37, № 3. P. 510-518.
3. Reitz C., Brayne C., Mayeux R. Epidemiology of Alzheimer disease // Nat Rev Neurol. 2011. Vol. 7, № 3. P. 137-152.
4. Kettenmann H., Hanisch U.K., Noda M., Verkhratsky A. Physiology of microglia // Physiol Rev. 2011. Vol. 91, № 2. P. 461-553.
5. Batchelor P.E., Liberatore G.T., Porritt M.J., Donnan G.A., Howells D.W. Inhibition of brain-derived neurotrophic factor and glial cell line-derived neurotrophic factor expression reduces dopaminergic sprouting in the injured striatum // Eur J Neurosci. 2000. Vol. 12, № 10. P. 3462-3468.
6. Espinosa-Oliva A.M., de Pablos R.M., Villarán R.F., Argüelles S., Venero J.L., Machado A., Cano J. Stress is critical for LPS-induced activation of microglia and damage in the rat hippocampus // Neurobiol Aging. 2011. Vol. 32, № 1. P. 85-102.
7. Madinier A., Bertrand N., Mossiat C., Prigent-Tessier A., Beley A., Marie C., Garnier P. Microglial involvement in neuroplastic changes following focal brain ischemia in rats // PLoS One. 2010. Vol. 4, № 12. P. 1-12.
8. Murer M.G., Yan Q., Raisman-Vozari R. Brainderived neurotrophic factor in the control human brain, and in Alzheimer’s disease and Parkinson’s disease // Prog. Neurobiol. 2001. Vol. 3. P. 71-124.
9. Porritt M.J., Batchelor P., Howells D. Inhibiting BDNF expression by antisense oligonucleotide infusion causes loss of nigral dopaminergic neurons // Exp. Neurol. 2005. Vol. 192. P. 226-234.
10. Zuccato C., Cattaneo E. Brain-derived neurotrophic factor in neurodegenerative diseases // Nat Rev Neurol. 2009. Vol. 5. P. 311-322.
11. Fujita R., Ma Y., Ueda H. Lysophosphatidic acid-induced membrane ruffling and brain-derived neurotrophic factor gene expression are mediated by ATP release in primary microglia // J Neurochem. 2008. Vol. 107, № 1. P. 152-160.
12. Miwa T., Furukawa S., Nakajima K., Furukawa Y., Kohsaka S. Lipopolysaccharide enhances synthesis of brain-derived neurotrophic factor in cultured rat microglia // J Neurosci Res. 1997. Vol. 50, № 6. P. 1023-1029.
13. Cardile V, Pavone A, Gulino R, Renis M, Scifo C., Perciavalle V. Expression of brain-derived neurotrophic factor (BDNF) and inducible nitric oxide synthase (iNOS) in rat astrocyte cultures treated with Levetiracetam // Brain Res. 2003. Vol. 976, № 2. P. 227-233.
14. Reick C., Ellrichmann G., Tsai T., Lee D.H., Wiese S., Gold R., Saft C., Linker R.A. Expression of brain-derived neurotrophic factor in astrocytes - Beneficial effects of glatiramer acetate in the R6/2 and YAC128 mouse models of Huntington's disease // Exp Neurol. 2016. Vol. 285, Pt A. P. 12-23.
15. Takano K., Yamasaki H., Kawabe K., Moriyama M., Nakamura Y. Imipramine induces brain-derived neurotrophic factor mRNA expression in cultured astrocytes // J Pharmacol Sci. 2012. Vol. 120, № 3. P. 176-186.
16. Miyamoto N., Maki T., Shindo A., Liang A.C., Maeda M., Egawa N., Itoh K., Lo E.K., Lok J., Ihara M., Arai K. Astrocytes promote oligodendrogenesis after white matter damage via Brain-Derived Neurotrophic Factor // J Neurosci. 2015. Vol. 35, № 41. P. 14002-14008.
17. Takemoto T., Ishihara Y., Ishida A., Yamazaki T. Neuroprotection elicited by nerve growth factor and brain-derived neurotrophic factor released from astrocytes in response to methylmercury // Environ Toxicol Pharmacol. 2015. Vol. 40, № 1. P. 199-205.
18. Kimura N., Takahashi M., Tashiro T., Terao K. Amyloid beta up-regulates brain-derived neurotrophic factor production from astrocytes: rescue from amyloid beta-related neuritic degeneration // J Neurosci Res. 2006. Vol. 84, № 4. P. 782-789.
19. Gomes C., Ferreira R., George J., Sanches R., Rodrigues D.I., Gonçalves N., Cunha R.A. Activation of microglial cells triggers a release of brain-derived neurotrophic factor (BDNF) inducing their proliferation in an adenosine A2A receptor-dependent manner: A2A receptor blockade prevents BDNF release and proliferation of microglia // Journal of Neuroinflammation. 2013. Vol. 10, № 16. P. 1-13.
20. Сергеева Т.Н., Сергеев В.Г., Чучков В.М. Клеточные механизмы хронического нейровоспаления // Морфологические ведомости. 2014. № 4. С. 31-36.
21. Заколюкина Е.С., Вежеева О.А., Тукмачева К.А., Сергеев В.Г. Возрастные различия в изменении цитофенотипов микроглиальных клеток черной субстанции мозг крыс, вызываемых стереотаксическим введением бактериального эндотоксина // Вестн. Удм. ун-та Сер. Биология. Науки о Земле. 2015. Т. 25, вып. 4. С. 93-97.