Аннотация
Введение. Введение бактериального липополисахарида (ЛПС) в разных дозах оказывает различное воздействие на структуру и функцию клеток в нервной ткани. Цель исследования: изучить влияние ЛПС у мышей при внутрибрюшинном введении на уровни таких маркеров, как глиальный фибриллярный кислый белок (GFAP), адаптерный белок, связывающий ионизированный кальций (Iba1), фактор некроза опухоли альфа (TNF-α) и каспаза-3, в цингулярной коре большого мозга. Материал и методы. Мышам линии C57Bl/6 возрастом 3 мес. вводили физиологический раствор (контрольная группа) или эшерихиозный ЛПС в дозе 1 мг/кг массы тела (группа сравнения) 1 раз в сутки в течение 4 дней. На 5-й день животных выводили из эксперимента для изготовления корональных срезов головного мозга толщиной 5 мкм и окрашивания иммунофлуоресцентными антителами к GFAP, Iba1, TNF-α и каспазе-3. Результаты. У животных группы сравнения в цингулярной коре большого мозга количество GFAP- и Iba1-положительных клеток статистически достоверно выше, чем у животных контрольной группы. Площадь межклеточного вещества с положительной реакцией антител к TNF-α у мышей группы сравнения увеличена, а по площади цитоплазмы с положительной реакцией антител к каспазе-3 различий между группами не выявлено. Заключение. Выявленные уровни маркеров GFAP и IBA1 при повышенном содержании TNF-α в межклеточном веществе нервной ткани без изменений уровней каспазы-3 в цитоплазме клеток позволяют предположить значимую роль высвобождения TNF-α в реакции на введение ЛПС. Дальнейшее изучение морфологических изменений в нервной ткани при рассмотренном режиме введения ЛПС может лечь в основу модели для изучения продукции цитокинов клетками нейроглии.
Ключевые слова
Авторы и аффилиации
А.А. Венедиктов(1), Е.А. Кузьмин(1), К.С. Покидова(1), Д.М.
Оганесян(1), А.Т. Степаньян(1), Т.В. Боронихина(2), Г.А. Пьявченко(1), С.Л. Кузнецов(1),
1-ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет), Российская Федерация, 119048, Москва,
ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2; 2-Негосударственное образовательное частное учреждение
высшего образования Московский финансово-промышленный университет «Синергия»,
Российская Федерация, 129090, Москва, ул. Мещанская, д. 9/14, стр. 1
Литература
Brown G.C. The endotoxin hypothesis of neurodegeneration. J. of Neuroinflammation. 2019; 16 (1): 180. DOI: 10.1186/s12974-019-1564-7.
Skrzypczak-Wiercioch A., Sałat K. Lipopolysaccharide-Induced Model of Neuroinflammation: Mechanisms of Action, Research Application and Future Directions for Its Use. Molecules (Basel, Switzerland). 2022; 27 (17): 5481. DOI: 10.3390/molecules27175481.
McCann S.M. The nitric oxide hypothesis of brain aging. Experimental Gerontology. 1997; 32 (4–5): 431–40. DOI: 10.1016/s0531-5565(96)00154-4.
Allen W.E., Blosser T.R., Sullivan Z.A., Dulac C., Zhuang X. Molecular and spatial signatures of mouse brain aging at single-cell resolution. Cell. 2023; 186 (1): 194–208. DOI: 10.1016/j.cell.2022.12.010.
Yang Y., Yu Q., Li B., Li S., Yang Z., Yuan F., Liu Z. A single dose of lipopolysaccharide elicits autofluorescence in the mouse brain. Frontiers in Aging Neuroscience. 2023; 15: 1126273. DOI: 10.3389/fnagi.2023.1126273.
North B.J., Sinclair D.A. The intersection between aging and cardiovascular disease. Circulation Research. 2012; 110 (8): 1097–108. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.111.246876.
Jurga A. M., Paleczna M., Kadluczka J., Kuter K.Z. Beyond the GFAP-Astrocyte Protein Markers in the Brain. Biomolecules. 2021; 11 (9): 1361. DOI: 10.3390/biom11091361.
Коржевский Д.Э., Кирик О.В. Микроглия головного мозга и микроглиальные маркеры. Морфология. 2015; 147 (3): 37–44. https://j-morphology.com/1026-3543/article/view/398887 [Korzhevskiy D.E., Kirik O.V. Cerebral microglia and microglial markers. Morfologiia. 2015; 147 (3): 37–44. https://j-morphology.com/1026-3543/article/view/398887 (in Russian)].
Goshi N., Morgan R.K, Lein P.J., Seker E. A primary neural cell culture model to study neuron, astrocyte, and microglia interactions in neuroinflammation. J. of Neuroinflammation. 2020; 17 (1): 155. DOI: 10.1186/s12974-020-01819-z. Erratum in: J. of Neuroinflammation. 2022; 19 (1): 49. DOI: 10.1186/s12974-022-02391-4.
Pierre W.C., Londono I., Quiniou C., Chemtob S., Lodygensky G.A. Modulatory effect of IL-1 inhibition following lipopolysaccharide-induced neuroinflammation in neonatal microglia and astrocytes. International J. of developmental neuroscience: the official journal of the International Society for Developmental Neuroscience. 2022; 82 (3): 243–60. DOI: 10.1002/jdn.10179.
Lecca D., Jung Y.J., Scerba M.T., Hwang I., Kim Y.K., Kim S., Modrow S. et al. Role of chronic neuroinflammation in neuroplasticity and cognitive function: A hypothesis. Alzheimer’s & dementia: the journal of the Alzheimer’s Association. 2022; 18 (11): 2327–40. DOI: 10.1002/alz.12610.
Nimmervoll B., White R., Yang J.W., An S., Henn C., Sun J.J., Luhmann, H. J. LPS-induced microglial secretion of TNFα increases activity-dependent neuronal apoptosis in the neonatal cerebral cortex. Cerebral cortex (New York, N.Y.: 1991). 2013; 23 (7): 1742–55. DOI: 10.1093/cercor/bhs156.
Sangaran P.G., Ibrahim Z.A., Chik Z., Mohamed Z., Ahmadiani A. LPS Preconditioning Attenuates Apoptosis Mechanism by Inhibiting NF-κB and Caspase-3 Activity: TLR4 Pre-activation in the Signaling Pathway of LPS-Induced Neuroprotection. Molecular Neurobiology. 2021; 58 (5): 2407–22. DOI: 10.1007/s12035-020-02227-3.
Zhao J., Bi W., Xiao S., Lan X., Cheng X., Zhang J., Lu D. et al. Neuroinflammation induced by lipopolysaccharide causes cognitive impairment in mice. Scientific Reports. 2019; 9 (1): 5790. DOI: 10.1038/s41598-019-42286-8.
Jung H., Lee D., You H., Lee M., Kim H., Cheong E., Ums J. W. LPS induces microglial activation and GABAergic synaptic deficits in the hippocampus accompanied by prolonged cognitive impairment. Scientific Reports. 2023; 13 (1): 6547. DOI: 10.1038/s41598-023-32798-9.
Kang J.B., Park D.J., Shah M.A., Kim M.O., Koh P.O. Lipopolysaccharide induces neuroglia activation and NF-κB activation in cerebral cortex of adult mice. Laboratory animal research. 2019; 35: 19. DOI: 10.1186/s42826-019-0018-9.
Zhang J., Xue B., Jing B., Tian H., Zhang N., Li M., Lu L. et al. LPS activates neuroinflammatory pathways to induce depression in Parkinson’s disease-like condition. Frontiers in Pharmacology. 2022; 13: 961817. DOI: 10.3389/fphar.2022.961817.
Венедиктов А.А., Кузьмин Е.А., Покидова К.С., Пьявченко Г.А., Кузнецов С.Л. Реактивная микроглия при внутрибрюшинном введении липополисахарида. Патогенез. 2024; 22 (2): 48–50. DOI: 10.25557/2310-0435.2024.02.48-50 [Venediktov A.A., Kuzmin E.A., Pokidova K.S., Piavchenko G.A., Kuznetsov S.L. Reactive microglia in intraperitoneal lipopolysaccharide. Patogenez (Pathogenesis). 2024; 22 (2): 48–50. DOI: 10.25557/2310-0435.2024.02.48-50 (in Russian)].
Harland M., Torres S., Liu J., Wang X. Neuronal Mitochondria Modulation of LPS-Induced Neuroinflammation. The Journal of neuroscience: the official journal of the Society for Neuroscience. 2020; 40 (8): 1756–65. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.2324-19.2020.
Paxinos G., Franklin K. Paxinos and Franklin’s the Mouse Brain in Stereotaxic Coordinates. Elsevier Science. 2012; 360.
Bankhead P., Loughrey M.B., Fernández J.A., Dombrowski Y., McArt D.G., Dunne P.D., McQuaid S. et al. QuPath: Open-source software for digital pathology image analysis. Scientific Reports. 2017; 7 (1): 16878. DOI: 10.1038/s41598-017-17204-5.
Lawrence J.M., Schardien K., Wigdahl B., Nonnemacher M.R. Roles of neuropathology-associated reactive astrocytes: a systematic review. Acta Neuropathologica Communications. 2023; 11 (1): 42. DOI: 10.1186/s40478-023-01526-9.
Liu L.R., Liu J.C., Bao J.S., Bai Q.Q., Wang G.Q. Interaction of Microglia and Astrocytes in the Neurovascular Unit. Frontiers in immunology. 2020; 11: 1024. DOI: 10.3389/fimmu.2020.01024.
Kolos E.A., Korzhevskii D.E. Spinal cord microglia in health and disease. Actae Naturae. 2020; 12 (1): 4–17. DOI: 10.32607/actanaturae.10934.
. Taniguti E.H., Ferreira Y.S., Stupp I.J.V., Fraga-Junior E.B., Doneda D.L., Lopes L., Rios-Santos F. et al. Atorvastatin prevents lipopolysaccharide-induced depressive-like behavior in mice. Brain research bulletin. 2019; 146: 279–86. DOI: 10.1016/j.brainresbull.2019.01.018.
Zhao X., Cao F., Liu Q., Li X., Xu G., Liu G., Zhang Y. et al. Behavioral, inflammatory and neurochemical disturbances in LPS and UCMS-induced mouse models of depression. Behavioural brain research. 2019; 364: 494–502. DOI: 10.1016/j.bbr.2017.05.064. Erratum in: Behavioural brain research.
2023; 452: 114573. DOI: 10.1016/j.bbr.2023.114573.
Qin L., Wu X., Block M.L., Liu Y., Breese G.R., Hong J.S., Knapp D.J. et al. Systemic LPS causes chronic neuroinflammation and progressive neurodegeneration. Glia. 2007; 55 (5): 453–62. DOI: 10.1002/glia.20467.