ЭКСПРЕССИЯ ГЛИАЛЬНЫХ МАРКЕРОВ, ЦИТОКИНОВ И МАРКЕРОВ НЕЙРОГЕНЕЗА В ГИППОКАМПЕ МЫШИ ПРИ СТАРЕНИИ И В ОТВЕТ НА ЛИПОПОЛИСАХАРИД

DOI: https://doi.org/10.29296/24999490-2021-03-06

Е.Б. Сотников(1), Н.И. Патлай(1), А.Ю. Николаева(2), О.П. Тучина(1) 1-ФГАОУ ВО «БФУ им. Иммануила Канта», Российская Федерация, 236041, Калининград, ул. Университетская, д. 2; 2-ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский ядерный университет ˝МИФИ˝», Центр биотехнологий, Институт атомной энергетики, Российская Федерация, 249034, Обнинск, Студенческий городок, д. 1 E-mail: otuchina@kantiana.ru

Введение. С возрастом происходят процессы снижения нейро- и синаптогенеза и гиперактивация глиальных клеток, что приводит к изменениям морфофункционального состояния нервной ткани гиппокампа и как следствие – к ухудшению когнитивных способностей. Изменение концентрации цитокинов, наблюдаемое при старении, способствуют гиперактивации глиальных клеток и негативно сказывается на процессах нейрональной пластичности, однако к такому же результату может приводить и периферическое воспаление, вызываемое эндотоксином. Целью настоящего исследования был анализ уровней экспрессии глиальных маркеров GFAP, Iba1, про- и противовоспалительных цитокинов, а также маркеров пролиферации и нейрогенеза в гиппокампе мышей трех возрастов: 2–3 дня, 3 мес и 1 год в физиологическом состоянии, а также в случае интраперитонеальной инъекции липополисахарида. Методы. Для определения уровней экспрессии проводили выделение мРНК из ткани гиппокампа мышей инбредной линии C57BL/6, синтез кДНК с последующим проведением ПЦР в реальном времени. Результаты. Уровень экспрессии GFAP увеличивается при старении, в то время как Iba1 – не изменяется. Выявлена общая тенденция к увеличению экспрессии провоспалительных цитокинов с возрастом, уровни экспрессии противовоспалительных цитокинов IL4 и IL10 существенно не изменяются, а IL13 – возрастает. В ответ на инъекцию липополисахарида наблюдалось снижение экспрессии TFNα, IL1β и IL13 у годовалых мышей. Уровень пролиферации клеток гиппокампа существенно снижается у годовалых животных, но возрастает в ответ на липополисахарид. Уровень экспрессии DCX не изменяется с возрастом и в ответ на липополисахарид. Заключение. Исследование изменений, происходящих в нервной ткани с возрастом, а также в ответ на периферическое воспаление, необходимо для создания новых и эффективных моделей развития нейродегенеративных заболеваний, а также для понимания фундаментальных процессов старения мозга.
Ключевые слова: 
гиппокамп

Список литературы: 
  1. Encarnacion M.R., Beata B.M., Kenneth D. Causes, consequences, and reversal of immune system aging. The Journal of Clinical Investigation. 2013; 123 (3): 958–65. https://doi.org/10.1172/JCI64096
  2. Tanaka S., Ide M., Shibutani T., Ohtaki H., Numazawa S., Shioda S., Yoshida T. Lipopolysaccharide-induced microglial activation induces learning and memory deficits without neuronal cell death in rats. J. of Neuroscience Research. 2006; 83 (4): 557–66. https://doi.org/10.1002/jnr.20752
  3. Banks W. A., Robinson S. M. Minimal penetration of lipopolysaccharide across the murine blood-brain barrier. Brain, Behavior, and Immunity. 2010; 24 (1): 102–9. https://doi.org/10.1016/j.bbi.2009.09.001
  4. Liddelow S. A., Guttenplan K.A., Clarke L.E., Bennett F.C., Bohlen C.J., Schirmer L., Bennett M.L., Münch A.E., Chung W.S., Peterson T.C., Wilton D.K., Frouin A., Napier B.A., Panicker N., Kumar M., Buckwalter M.S., Rowitch D.H., Dawson V.L., Dawson T.M., Stevens B., Barres B.A. Neurotoxic reactive astrocytes are induced by activated microglia. Nature. 2017; 541 (7638): 481–7. https://doi.org/10.1038/nature21029
  5. Venkateshappa C., Harish G., Mahadevan A., Bharath M.M.S., Shankar S.K. Elevated oxidative stress and decreased antioxidant function in the human hippocampus and frontal cortex with increasing age: implications for neurodegeneration in Alzheimer’s disease. Neurochemical Research. 2012; 37 (8): 1601–14. https://doi.org/10.1007/s11064-012-0755-8
  6. Тучина О.П., Адамовская С.С. Региональная гетерогенность астроцитов в отношении экспрессии глиального фибриллярного кислого белка и синтетазы глутамина in vitro. Современные проблемы науки и образования. 2020; 2: 148. https://doi.org/10.17513/spno.29751 [Tuchina O. P., Adamovskaya S. S.Regional heterogeneity of astrocytes in respect to glial fibrillary acidic protein and glutamine synthetase expression in vitro. Sovremennye problemy nauki i obrazovanija. 2020; 2: 148. https://doi.org/10.17513/spno.29751 (in Russian)]
  7. Clarke L.E., Liddelow S.A., Chakraborty C., Münch A.E., Heiman M., Barres B.A. Normal aging induces A1-like astrocyte reactivity. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2018; 115 (8): 1896–905. https://doi.org/10.1073/pnas.1800165115
  8. Yin Q., Jiang D., Li L., Yang Y., Wu P., Luo Y., Yang R., Li D. LPS promotes vascular smooth muscle cells proliferation through the TLR4/Rac1/Akt Signalling pathway. Cellular Physiology and Biochemistry: International Journal of Experimental Cellular Physiology, Biochemistry, and Pharmacology. 2017; 44 (6): 2189–200. https://doi.org/10.1159/000486024
  9. Monk B. A., George S.J. The effect of ageing on vascular smooth muscle cell behaviour – a mini-review. Gerontology. 2015; 61 (5): 416–26. https://doi.org/10.1159/000368576
  10. Lin Q., Shen F., Zhou Q., Huang P., Lin L., Chen M., Chen X., Jiang S., He S., Zeng H., Deng Y. Interleukin-1β disturbs the proliferation and differentiation of neural precursor cells in the hippocampus via activation of Notch signaling in postnatal rats exposed to lipopolysaccharide. ACS Chemical Neuroscience. 2019; 10 (5): 2560–75. https://doi.org/10.1021/acschemneuro.9b00051