Морфологические характеристики нейровоспаления и экспрессия генов нейротрофических факторов в мозге на 30-е сутки после черепно-мозговой травмы и введения препарата рецепторного антагониста интерлейкина-1



Цитировать

Полный текст

Аннотация

Актуальность. Черепно-мозговая травма (ЧМТ) вызывает не только первичное повреждение мозга, но и вторичное воспаление, способствующее дальнейшему повреждению нейронов и нарушению их функций. Одним из ключевых участников нейровоспаления являются микроглиальные клетки, которые могут сохранять активированное состояние после ЧМТ в течение длительного времени. В статье впервые описано влияние рекомбинантного рецепторного антагониста IL-1 (rIL-1RA) на микроглиальные клетки и экспрессию нейротрофических факторов в гипоталамусе через 30 суток после ЧМТ у крыс.

Цель исследования. Изучить влияние rIL-1RA на морфологические особенности микроглии в областях мозга, подверженных повреждению при травме, и оценить в гипоталамусе, как потенциальной структуре со вторичным воспалением, экспрессию генов нейротрофических факторов Bdnf, Ngf, Vegf и маркера воспаления S100a12 на 30-е сутки после ЧМТ.

Материалы и методы. Использовали модель падающего груза, которая обеспечивает диффузное повреждение мозга. rIL-1RA вводили подкожно в дозе 50 мг/кг: через 1 ч после ЧМТ и еще дважды в течение последующих двух суток. Активацию микроглиальных клеток оценивали при помощи методов иммуногистохимии и морфометрии. Экспрессию нейротрофических факторов Bdnf, Ngf, Vegf и маркера воспаления S100a12 определяли при помощи ПЦР в реальном времени.

Результаты. На 30-е сутки после травмы в гипоталамусе не наблюдалось существенных изменений в экспрессии генов нейротрофических факторов (Bdnf, Ngf) и маркера воспаления S100a12, однако был зафиксирован значительный рост экспрессии Vegf  у животных, получавших rIL-1RA. Иммуногистохимическое исследование показало, что после введения препарата активированные микроглиоциты сохранялись в некоторых областях мозга, но их количество было значительно снижено по сравнению с группой травмированных животных без лечения.

Заключение. Препарат rIL-1RA оказывает влияние на воспалительные реакции после ЧМТ, снижая активность микроглии и улучшая нейротрофические процессы, что открывает перспективы для его использования в лечении последствий ЧМТ.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Анастасия Сергеевна Дятлова

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт экспериментальной медицины»

Автор, ответственный за переписку.
Email: me@diatlova.ru
ORCID iD: 0000-0003-1904-0697

научный сотрудник

Россия, 197022, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12

Наталия Сергеевна Новикова

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт экспериментальной медицины»

Email: novikiem@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-6089-6414

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник

Россия, 197022, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12

Татьяна Александровна Филатенкова

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт экспериментальной медицины»

Email: lero269@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-6911-7456
SPIN-код: 4198-3636

научный сотрудник

Россия, 197022, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12

Сергей Николаевич Шанин

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт экспериментальной медицины»

Email: shanins@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8829-6552

кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник

Россия, 197022, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12

Елена Евгеньевна Фомичева

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт экспериментальной медицины»

Email: eefomicheva@rambler.ru

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник

Россия, 197022, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12

Евгения Николаевна Петрунина

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт экспериментальной медицины»; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет»

Email: zhqee.sci@gmail.com
ORCID iD: 0009-0001-1011-6774

лаборант-исследователь

Россия, 197022, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12; 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 7–9

Юлия Сергеевна Паршина

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет»

Email: ellefstaine@mail.ru
ORCID iD: 0009-0003-5072-420X
Россия, 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 7–9

Александр Митрофанович Ищенко

Федеральное бюджетное учреждение науки «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Пастера» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: amischenko1946@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6661-6145

кандидат биологических наук, заведующий лабораторией

Россия, 197101, Санкт-Петербург, ул. Мира, д. 14

Наталья Борисовна Серебряная

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт экспериментальной медицины»; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет»

Email: nbvma@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2418-9368
SPIN-код: 2240-1277
ResearcherId: G-1663-2015

д-р мед. наук, профессор, зав. лабораторией общей иммунологии, отдел иммунологии, ведущий научный сотрудник отдела общей патологии и патофизиологии

Россия, 197022, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12; 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 7–9

Список литературы

  1. Donat CK, Scott G, Gentleman SM, Sastre M. Microglial Activation in Traumatic Brain Injury. Front Aging Neurosci. 2017;9:208. Published 2017 Jun 28. doi: 10.3389/fnagi.2017.00208
  2. Freire MAM, Rocha GS, Bittencourt LO, Falcao D, Lima RR, Cavalcanti JRLP. Cellular and Molecular Pathophysiology of Traumatic Brain Injury: What Have We Learned So Far? Biology (Basel). 2023;12(8):1139. Published 2023 Aug 17. doi: 10.3390/biology12081139
  3. Hill CS, Coleman MP, Menon DK. Traumatic Axonal Injury: Mechanisms and Translational Opportunities. Trends Neurosci. 2016;39(5):311-324. doi: 10.1016/j.tins.2016.03.002
  4. Bramlett HM, Dietrich WD. Long-Term Consequences of Traumatic Brain Injury: Current Status of Potential Mechanisms of Injury and Neurological Outcomes. J Neurotrauma. 2015;32(23):1834-1848. doi: 10.1089/neu.2014.3352
  5. Ng SY, Lee AYW. Traumatic Brain Injuries: Pathophysiology and Potential Therapeutic Targets. Front Cell Neurosci. 2019;13:528. Published 2019 Nov 27. doi: 10.3389/fncel.2019.00528
  6. Shi K, Zhang J, Dong JF, Shi FD. Dissemination of brain inflammation in traumatic brain injury. Cell Mol Immunol. 2019;16(6):523-530. doi: 10.1038/s41423-019-0213-5
  7. Chiu CC, Liao YE, Yang LY, et al. Neuroinflammation in animal models of traumatic brain injury. J Neurosci Methods. 2016;272:38-49. doi: 10.1016/j.jneumeth.2016.06.018
  8. Lee SW, de Rivero Vaccari JP, Truettner JS, Dietrich WD, Keane RW. The role of microglial inflammasome activation in pyroptotic cell death following penetrating traumatic brain injury. J Neuroinflammation. 2019;16(1):27. Published 2019 Feb 8. doi: 10.1186/s12974-019-1423-6
  9. Ramlackhansingh AF, Brooks DJ, Greenwood RJ, et al. Inflammation after trauma: microglial activation and traumatic brain injury. Ann Neurol. 2011;70(3):374-383. doi: 10.1002/ana.22455
  10. DeKosky ST, Styren SD, O'Malley ME, et al. Interleukin-1 receptor antagonist suppresses neurotrophin response in injured rat brain. Ann Neurol. 1996;39(1):123-127. doi: 10.1002/ana.410390118
  11. Jones NC, Prior MJ, Burden-Teh E, Marsden CA, Morris PG, Murphy S. Antagonism of the interleukin-1 receptor following traumatic brain injury in the mouse reduces the number of nitric oxide synthase-2-positive cells and improves anatomical and functional outcomes. Eur J Neurosci. 2005;22(1):72-78. doi: 10.1111/j.1460-9568.2005.04221.x
  12. Фомичева Е.Е., Шанин С.Н., Филатенкова Т.А. и др. Коррекция поведенческих нарушений и состояния микроглии рекомбинантным антагонистом рецептора IL-1 при экспериментальной черепно-мозговой травме // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. – 2022. – Т. 108. – № 10. – С. 1264–1278. doi.org/10.31857/S0869813922100077
  13. Lindblad C, Rostami E, Helmy A. Interleukin-1 Receptor Antagonist as Therapy for Traumatic Brain Injury. Neurotherapeutics. 2023;20(6):1508-1528. doi: 10.1007/s13311-023-01421-0
  14. Разенкова В. А., Кирик О. В., Павлова В. С., Коржевский Д. Э. Выявление микроглии и макрофагов с использованием антител к различным последовательностям белка Iba-1 // Вестник РГМУ. – 2024. – № 3. – С. 13–19. doi.org/10.24075/vrgmu.2024.026
  15. Swanson LV. Brain maps: Structure of the rat brain. A laboratory guide with printed and electronic templates for data, models and schematics. 3rd ed. Amsterdam: Elsevier, 2004.
  16. Meijer B, Gearry RB, Day AS. The role of S100A12 as a systemic marker of inflammation. Int J Inflam. 2012;2012:907078. doi: 10.1155/2012/907078
  17. Филатенкова Т.А., Шанин С.Н., Фомичева Е.Е. и др. Проявления нейровоспаления через 30 суток после экспериментальной черепно-мозговой травмы у крыс // Патогенез. – 2024. – Т. 22. – № 1. – С. 49–55. doi.org/10.25557/2310-0435.2024.01.49-55.
  18. Mei L, Osakada T, Lin D. Hypothalamic control of innate social behaviors. Science. 2023;382(6669):399-404. doi: 10.1126/science.adh8489
  19. Acerini CL, Tasker RC. Traumatic brain injury induced hypothalamic-pituitary dysfunction: a paediatric perspective. Pituitary. 2007;10(4):373-380. doi: 10.1007/s11102-007-0052-8
  20. Серебряная Н.Б., Шанин С.Н., Фомичева Е.Е., Филатенкова Т.А. Коррекция нарушений функций нервной и иммунной систем при экспериментальной черепно-мозговой травме цитокинами эритропоэтин и рецепторный антагонист интерлейкина 1. Наука СПбГУ – 2020. Сборник материалов Всероссийской конференции по естественным и гуманитарным наукам с международным участием, 24 декабря 2020 года. - СПб.: Скифия-принт, 2021. — С. 461-462. https://dspace.spbu.ru/handle/11701/33275
  21. Rostami E, Krueger F, Plantman S, et al. Alteration in BDNF and its receptors, full-length and truncated TrkB and p75(NTR) following penetrating traumatic brain injury. Brain Res. 2014;1542:195-205. doi: 10.1016/j.brainres.2013.10.047
  22. Shen X, Li A, Zhang Y, et al. The effect of different intensities of treadmill exercise on cognitive function deficit following a severe controlled cortical impact in rats. Int J Mol Sci. 2013;14(11):21598-21612. Published 2013 Oct 31. doi: 10.3390/ijms141121598
  23. Mahoney ER, Dumitrescu L, Moore AM, et al. Brain expression of the vascular endothelial growth factor gene family in cognitive aging and alzheimer's disease. Mol Psychiatry. 2021;26(3):888-896. doi: 10.1038/s41380-019-0458-5
  24. Forstreuter F, Lucius R, Mentlein R. Vascular endothelial growth factor induces chemotaxis and proliferation of microglial cells. J Neuroimmunol. 2002;132(1-2):93-98. doi: 10.1016/s0165-5728(02)00315-6
  25. Barleon B, Sozzani S, Zhou D, Weich HA, Mantovani A, Marmé D. Migration of human monocytes in response to vascular endothelial growth factor (VEGF) is mediated via the VEGF receptor flt-1. Blood. 1996;87(8):3336-3343. doi.org/10.1182/blood.V87.8.3336.bloodjournal8783336
  26. Thau-Zuchman O, Shohami E, Alexandrovich AG, Leker RR. Vascular endothelial growth factor increases neurogenesis after traumatic brain injury. J Cereb Blood Flow Metab. 2010;30(5):1008-1016. doi: 10.1038/jcbfm.2009.271

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Эко-Вектор,


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 74760 от 29.12.2018 г.