научная статья по теме РЕАКЦИЯ ГЛИИ ГИППОКАМПА ГРЫЗУНОВ НА СИСТЕМНОЕ ВВЕДЕНИЕ БАКТЕРИАЛЬНОГО ЛИПОПОЛИСАХАРИДА Медицина и здравоохранение

Текст научной статьи на тему «РЕАКЦИЯ ГЛИИ ГИППОКАМПА ГРЫЗУНОВ НА СИСТЕМНОЕ ВВЕДЕНИЕ БАКТЕРИАЛЬНОГО ЛИПОПОЛИСАХАРИДА»

НЕИРОХИМИЯ, 2014, том 31, № 2, с. 176-180

КРАТКИЕ ^^^^^^^^^^^^^^^^ СООБЩЕНИЯ

УДК 612.82

РЕАКЦИЯ ГЛИИ ГИППОКАМПА ГРЫЗУНОВ

НА СИСТЕМНОЕ ВВЕДЕНИЕ БАКТЕРИАЛЬНОГО ЛИПОПОЛИСАХАРИДА © 2014 г. А. О. Тишкина*, М. Ю. Степаничев, Н. А. Лазарева, А. О. Кулагина, Н. В. Гуляева

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии Российской академии наук, Москва, Россия

Взаимодействие астроцитов и микроглии является важным фактором развития нейровоспаления: нарушение механизмов этого взаимодействия, имеющего нейропротекторные функции, может лежать в основе развития нейропатологии. Исследовали изменения клеточных популяций астро- и микроглии в гиппокампе грызунов после внутрибрюшинного введения бактериального липополи-сахарида (ЛПС). Хроническое введение ЛПС вызывало увеличение числа микроглиальных клеток в хилусе зубчатой фасции гиппокампа мышей, в то время как однократное введение кумулятивной дозы ЛПС (5 мг/кг) такого эффекта не оказывало. В хилусе зубчатой фасции гиппокампа крыс после однократного введения ЛПС в высокой дозе инъекции снижалось число астроцитов. По-видимому, в гиппокампе, структуре мозга, селективно чувствительной к нейровоспалению [9], глия хилуса зубчатой фасции является наиболее реактивной в условиях нейровоспаления, индуцированного системным введением ЛПС.

Ключевые слова: нейровоспаление, микроглия, астроглия, гиппокамп, зубчатая фасция, хилус, липопо-лисахарид.

Б01: 10.7868/81027813314020125

Нейровоспаление является неспецифическим ответом внутренней иммунной системы ЦНС на многие факторы, в частности, на повышение уровня интерлейкинов в крови. Показано, что внутрибрюшинное введение бактериального ли-пополисахарида (ЛПС) и последующая активация периферической иммунной системы могут приводить к активации резидентных макрофагов ЦНС — микроглии. В многочисленных исследованиях в этой области различные группы представляют разные данные о сроках активации мик-роглии (пролиферации и/или характерных фено-типических изменениях), а некоторые не выявляют этой активации. Возможно, это связано с тем, что в разных работах используются различные дозы ЛПС, препарат с различной пато-генностью, полученный из различных бактерий, грызуны различных видов и линий.

Известно, что при значительной активации микроглии начинают происходить изменения астроглии [1]. Считалось, что эти изменения направлены в сторону астроглиоза, который выражается в увеличении экспрессии глиального фибриллярного кислого белка (ОБАР) [2], однако,

*Адресат для корреспонденции: 117485, Россия, Москва, ул. Бутлерова, 5а; тел.: 8 (495) 952 40 07; e-mail: anna.tishkina@phystech.edu.

оказалось, что изменения астроцитов могут быть различного характера, в том числе выражаться в уменьшении экспрессии ОЕАР, уменьшении и истончении отростков [3—5]. Такие атрофические изменения астроглии наблюдали при введении ЛПС в высокой дозе [6] или при старении [7]. Показано также уменьшение числа астроцитов в гиппокампе в ответ на хронический стресс [8].

Гиппокамп является одной из наиболее уязвимых структур мозга, нейроны которой селективно чувствительны к действию различных патологических факторов. Механизмы этой чувствительности до конца не изучены, и актуальность исследований в этой области связана как с фундаментальным, так и практическим значением этого феномена. Ранее мы предположили, что селективная чувствительность нейронов гиппокампа может быть связана с его большей уязвимостью к развитию нейровоспалительных процессов и показали селективную чувствительность этой структуры к нейровоспалению, вызванному стрессом [9]. Уменьшение объема гиппокампа обнаружено при различных нейропатологиях; оно может быть связано с различными процессами, в частности, с атрофией дендритов [10] и нарушением нейроге-неза в субгранулярной зоне зубчатой фасции [11]. Не исключено, что изменения гиппокампа связа-

РЕАКЦИЯ ГЛИИ ГИППОКАМПА ГРЫЗУНОВ 177

Таблица 1. Реакция глии гиппокампа мышей на хроническое введение ЛПС

Микроглия Астроглия

контроль ЛПС контроль ЛПС

СА1 СА3 Хилус з. ф. 1426 ± 224 1116 ± 184 521 ±249 1260 ±223 1933 ± 185 1555 ±252* 1427±123 1622 ±188 2542 ± 144 1292 ± 545 1417 ± 191 2625 ± 843

Примечание. Приведено усредненное число клеток, пересчитанное на 1 мм2 площади, и ошибка среднего. *p < 0.05 по сравнению с контрольной группой (тест Манна—Уитни). СА1, СА3 — поля гиппокампа, хилус з. ф. — хилус зубчатой фасции.

ны с процессами, протекающими в глиальной компоненте мозга.

Задача данной работы — исследование реакции глии гиппокампа грызунов на нейровоспале-ние, вызванное системным введением ЛПС.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Нейровоспаление моделировали внутрибрю-шинным введением бактериального ЛПС (E. Coli, Sigma).

Для исследования острых эффектов ЛПС было использовано 13 мышей C57B1/6: часть мышей получала инъекцию ЛПС (внутрибрюшинно,

5 мг/кг), другая часть — инъекцию изотонического раствора NaCl. Животных забивали через 1 и 4 ч после инъекции. Для исследования эффектов хронического введения ЛПС было использовано

6 мышей; инъекции производили каждые 48 ч, в дозе 0.5 мг/кг, всего было сделано 10 инъекций (кумулятивная доза равнялась дозе, использованной в остром эксперименте). Мозг фиксировали погружением в 4% параформальдегид. В дополнительном эксперименте использовали 10 самцов крыс линии Wistar, 5 из которых получали инъекцию ЛПС (внутрибрюшинно, 5 мг/кг), остальные — инъекцию изотонического раствора NaCl. Через сутки производили кардиоперфузию 4% параформальдегидом, после чего мозг извлекали и дофиксировали в том же фиксаторе.

Из фиксированного мозга грызунов изготовляли фронтальные срезы, толщиной 50 мкм на вибратоме Leica VT1200S и окрашивали антителами к белкам Iba-1 (Waco, Япония), маркеру мик-роглии, и GFAP (Dako, Дания), маркеру астроци-тов, по стандартному двухдневному протоколу. С помощью микроскопа Leica DM6000B и CCD-ка-меры Leica DFC310FX получали микрофотографии полей СА1, СА3 и хилуса зубчатой фасции гиппокампа. Фотографирование производили так, чтобы рядом расположенные фотографии находились как можно ближе друг к другу, но не пересекались. Число фотографий составляло

14 на один срез. Для крыс брали не менее 3 срезов на одно животное так, чтобы координаты выбранных срезов находились в области —2.80.. .—3.80 mm Bregma [12]. Для мышей — не менее 2 срезов с координатами —1.34...—2.30 mm Bregma [13]. Плотность популяции микроглии и астроцитов оценивали полуавтоматическим методом с помощью макроса, написанного в среде программы ImagePro (MediaCybernetics, Inc.) [14]. Полученное число клеток пересчитывали на 1 мм2 площади.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Взаимодействие астроцитов и микроглии является важным фактором при развитии нейро-воспаления. Тем не менее, работы, в которых исследуют изменения, происходящие в обоих типах клеток, весьма немногочисленны [1, 15, 16]. При моделировании нейровоспаления внутрибрю-шинным введением ЛПС, как правило, исследуют активацию микроглии, при этом степень и сроки активации зависят как от дозы, так и от типа используемого ЛПС. В нашем эксперименте достоверное увеличение числа микроглиальных клеток удалось выявить только в ответ на хроническое внутрибрюшинное введение ЛПС (табл. 1). Плотность популяции микроглиоцитов увеличивалась только в хилусе зубчатой фасции гиппо-кампа. При этом мы не обнаружили статистически достоверных изменений плотности микроглии в гиппокампах мышей через 1 и 4 ч после инъекции ЛПС в кумулятивной дозе по сравнению с плотностью клеток микроглии в гиппокам-пах мышей контрольной группы (данные не представлены). Возможно, это связано с тем, что для обнаружения изменений на относительно ранних сроках у мышей С57В1/6 даже при такой высокой дозе ЛПС нужен более чувствительный метод, позволяющий оценивать не только изменения плотности популяции микроглии, но и фе-нотипические изменения отдельных клеток. Не удалось также обнаружить изменений астроци-

178 ТИШКИНА и др.

Таблица 2. Реакция глии гиппокампа крыс через сутки после введения ЛПС (5 мг/кг)

Микроглия Астроглия

контроль ЛПС контроль ЛПС

Поле СА1 Поле СА3 Хилус з. ф. 2020 ±221 2324±250 2213 ± 111 2684± 387 2545 ± 332 2656 ± 331 1300 ±219 1854±276 1493 ±249 1217 ± 166 1743 ± 332 636 ± 194*

См. примечание к табл. 1.

тарной глии в гиппокампе мышей при хроническом введении ЛПС (табл. 1), а также через 1 и 4 ч после введения ЛПС в высокой дозе (данные острого эксперимента не представлены).

Плотность GFAP-позитивных клеток более, чем в 2 раза уменьшалась в хилусе зубчатой фасции крыс через сутки после инъекции ЛПС (табл. 2). Это сопровождалось истончением отростков и уменьшением площади тела клеток

(рисунок). При этом не обнаружено статистически достоверного увеличения плотности микроглии на этом сроке, хотя по абсолютным величинам в поле СА1 и зубчатой фасции оно достигало 33 и 25% соответственно. Учитывая, что астроци-тарные изменения, как правило, рассматривают как вторичные по отношению к активации мик-роглии, можно предположить, что активация микроглии все же имела место, но для подтвер-

Микрофотографии зубчатой фасции гиппокампа крыс через сутки после введения 5 мг/кг ЛПС (б, г) или эквивалентной дозы изотонического раствора (а, в). Иммуногистохимическое окрашивание на белок 1Ьа-1 — маркер микроглии (а, б) — и на глиальный фибриллярный кислый белок (ОБАР) — маркер астроцитов (в, г). Шкала — 100 мкм.

РЕАКЦИЯ ГЛИИ ГИППОКАМПА ГРЫЗУНОВ

179

ждения этого необходимо увеличивать группы животных и вводить дополнительные группы на более ранних сроках.

Важно отметить тот факт, что все обнаруженные нами достоверные глиальные изменения происходили в хилусе зубчатой фасции. Эта область гиппокампа является одной из двух основных нейрогенных зон — структур мозга, в которых нейрогенез сохраняется на протяжении всей жизни. В 2003 году независимо друг от друга две группы показали, что системное введение ЛПС приводит к уменьшению нейрогенеза, связанному с активацией микроглии [11, 17]. Позже на нарушение нейрогенеза вследствие нейровоспаления указывали также и другие

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Медицина и здравоохранение»