Влияние фактора роста фибробластов-2 на активацию микроглии гиппокампа мыши в модели нейровоспаления, индуцированного липополисахаридом in vitro

DOI: https://doi.org/10.29296/24999490-2024-02-05

М.Р. Шульц, А.С. Шульц, О.П. Тучина
ФГАОУ ВО «БФУ им. Иммануила Канта», Образовательно-научный кластер «Институт медицины
и наук о жизни (МЕДБИО)», Высшая школа живых систем, Лаборатория синтетической биологии,
Российская Федерация, 236041, Калининград, ул. Университетская, д. 2

Введение. Активация провоспалительного фенотипа микроглии может являться одной из причин возникновения хронического нейровоспаления и, как следствие, приводить к патологическим состояниям головного мозга. Применение нейротрофических факторов, таких как фактор роста фибробластов (FGF2), может стать одним из перспективных методов коррекции нейродегенеративных заболеваний, однако до сих пор вопрос влияния этого фактора на активацию микроглии остается открытым. Цель исследования – изучить влияние FGF2 на активацию микроглии гиппокампа мыши в модели нейровоспаления, индуцированного липополисахаридом (ЛПС) in vitro. Материал и методы. Исследование проводили на культуре первичных смешанных глиальных клеток гиппокампа мыши. Для количественной оценки, площади и морфологических изменений клеток микроглии в ответ на воздействие ЛПС и FGF2 проводили иммуногистохимический анализ на маркеры астроцитов (GFAP) и микроглии (Iba-1). Анализ уровня экспрессии IL-1β, IL-6, IL-10, TNF-α осуществляли методом количественной полимеразной цепной реакции. Результаты. В ответ на воздействие ЛПС наблюдалось увеличение процента Iba-1+ клеток, их площади, изменение морфологических характеристик в совокупности с повышением уровня экспрессии провоспалительных цитокинов IL-1β, IL-6, TNF-α и противовоспалительного цитокина IL-10 в течение как 6, так и 12 ч. Добавление FGF2 приводило к снижению процента Iba-1+ клеток в культуре, уменьшению площади микроглии. Снижение относительного уровня экспрессии IL-1β и IL-6 было отмечено в группах культивирования с ЛПС и FGF2, при этом экспрессия TNF-α не изменялась. При увеличении времени культивирования до 12 ч в данной группе отмечалась повышенная экспрессия IL-10. Заключение. Стимуляция ЛПС способствует переходу микроглии из покоящегося в активированный провоспалительный фенотип, о чем свидетельствует повышенная пролиферативная активность Iba-1+ клеток в совокупности с увеличением уровня экспрессии провоспалительных цитокинов. Ингибирование двух провоспалительных цитокинов (IL-1β и IL-6) из трех и значительное увеличение уровня IL-10 в культуре клеток дает возможность сделать предположение о противовоспалительном эффекте FGF2.
Ключевые слова: 
нейровоспаление, FGF2, микроглия, липополисахарид, иммуноцитохимическая реакция, полимеразная цепная реакция
Для цитирования: 
Шульц М.Р., Шульц А.С., Тучина О.П. Влияние фактора роста фибробластов-2 на активацию микроглии гиппокампа мыши в модели нейровоспаления, индуцированного липополисахаридом in vitro. Молекулярная медицина, 2024; (2): 29-34https://doi.org/10.29296/24999490-2024-02-05
Список литературы: 
  1. Zhou R., Ji B., Kong Y., Qin L., Ren W., Guan Y., Ni R. PET Imaging of Neuroinflammation in Alzheimer’s Disease. Frontiers in immunology. 2021; 12 (739130): 1–16. https://doi.org/10.3389/fimmu.2021.739130
  2. Rodriguez A.M., Rodriguez J., Giambartolomei G.H. Microglia at the Crossroads of Pathogen-Induced Neuroinflammation. ASN Neuro. 2022; 14: 1–15. https://doi.org/10.1177/17590914221104566
  3. Olah M., Biber K., Vinet J., Boddeke H.W. Microglia phenotype diversity. CNS Neurol Disord Drug Targets. 2011; 10: 108–18. https://doi.org/10.2174/187152711794488575
  4. Zhang Y., Xu S., Liang K.Y., Li K., Zou Z.P., Yang C.L., Tan K., Cao X., Jiang Y., Gao T.M., Bai X.C. Neuronal mTORC1 Is Required for Maintaining the Nonreactive State of Astrocytes. The J. of biological chemistry. 2017; 292: 100–11. https://doi.org/10.1074/jbc.M116.744482
  5. Hu J., Wang P., Wang Z., Xu Y., Peng W., Chen X., Fang Y., Zhu L., Wang D., Wang X., Lin L., Ruan L. Fibroblast-Conditioned Media Enhance the Yield of Microglia Isolated from Mixed Glial Cultures. Cell Mol Neurobiol. 2023; 43: 395–408. https://doi.org/10.1007/s10571-022-01193-9
  6. Schildge S., Bohrer C., Beck K., Schachtrup C. Isolation and culture of mouse cortical astrocytes. J. Vis Exp. 2013; 71: 1–7. https://doi.org/10.3791/50079
  7. Mecha M., Iñigo P.M., Mestre L., Hernangómez M., Borrell J.I., Guaza C. An easy and fast way to obtain a high number of glial cells from rat cerebral tissue: A beginners approach. Protocol exchange. 2011; 1–9. https://doi.org/10.1038/protex.2011.218
  8. He Y., Taylor N., Yao X., Bhattacharya A. Mouse primary microglia respond differently to LPS and poly(I:C) in vitro. Sci Rep. 2021; 11: 1–14. https://doi.org/10.1038/s41598-021-89777-1
  9. Tang M.M., Lin W.J., Pan Y.Q., Li Y.C. Fibroblast Growth Factor 2 Modulates Hippocampal Microglia Activation in a Neuroinflammation Induced Model of Depression. Front Cell Neurosci. 2018; 12: 1–14. https://doi.org/10.3389/fncel.2018.00255
  10. Cunha C., Gomes C., Vaz A.R., Brites D. Exploring New Inflammatory Biomarkers and Pathways during LPS-Induced M1 Polarization. Mediators Inflamm. 2016; 2016: 1–17. https://doi.org/10.1155/2016/6986175
  11. Leyh J., Paeschke S., Mages B., Michalski D., Nowicki M., Bechmann I., Winter, K. Classification of Microglial Morphological Phenotypes Using Machine Learning. Front Cell Neurosci. 2021; 15: 1–17. https://doi.org/10.3389/fncel.2021.701673
  12. Mecha M., Feliú A., Carrillo-Salinas F.J., Rueda-Zubiaurre A., Ortega-Gutiérrez S., de Sola R.G., Guaza C. Endocannabinoids drive the acquisition of an alternative phenotype in microglia. Brain Behav Immun. 2015; 49: 233–45. https://doi.org/10.1016/j.bbi.2015.06.002
  13. Ransohoff R.M. A polarizing question: do M1 and M2 microglia exist? Nat Neurosci. 2016; 19: 987–91. https://doi.org/10.1038/nn.4338
  14. Патлай Н.И., Сотников Е.Б., Тучина О.П. Роль микроглиальных цитокинов в модуляции нейрогенеза во взрослом мозге. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований 2020: 5: 15–23. DOI: 10.17513/mjpfi.13062 [Patlay N.I., Sotnikov E.B., Tuchina O.P. The role of microglial cytokines in the modulation of neurogenesis in the adult brain. International J. of Applied and Basic Research 2020; 5: 15–23. DOI: 10.17513/mjpfi.13062 (in Russian)]
  15. Виноградова А.В., Тучина О.П. Роль реактивной глии в модуляции нейро- и синаптогенеза in vitro. Молекулярная медицина. 2021; 19 (6): 59–64. doi.org/10.29296/24999490-2021-06-10 [Vinogradova A.V., Tuchina O.P. The role of reactive glia in the modulation of neuro- and synaptogenesis in vitro. Molecular Medicine. 2021; 19 (6): 59–64. doi.org/10.29296/24999490-2021-06-10 (in Russian)]
  16. Eves E.M., Skoczylas C., Yoshida K., Alnemri E.S., Rosner M.R. FGF induces a switch in death receptor pathways in neuronal cells. J. Neurosci. 2001; 21: 4996–5006. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.21-14-04996.2001
  17. Hobbs S., Reynoso M., Geddis A.V., Mitrophanov A.Y., Matheny R.W. Jr. LPS-stimulated NF-κB p65 dynamic response marks the initiation of TNF expression and transition to IL-10 expression in RAW 264.7 macrophages. Physiol Rep. 2018; 6 (21): 1–16. https://doi.org/10.14814/phy2.13914