БИОХИМИЯ, 2019, том 84, вып. 8, с. 1147–1153

УДК 577.25

Экспрессия мРНК цитокинов Il1b, Il6, Il10, Tnf, Cx3cl1, Tgfb1 в ткани мозга: методическое исследование потенциального вклада мРНК клеток крови в условиях перфузии и без нее*

© 2019 А.А. Квичанский, М.Н. Волобуева, Ю.С. Спивак, Л.В. Третьякова, Н.В. Гуляева **, А.П. Большаков

Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, 117485 Москва, Россия; электронная почта: nata_gul@mail.ru

Поступила в редакцию 21.03.2019
После доработки 04.05.2019
Принята к публикации 05.05.2019

DOI: 10.1134/S0320972519080074

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: цитокины, Il1b, Il6, Il10, Tnf, Cx3cl1, Tgfb1, перфузия, гиппокамп, неокортекс.

Аннотация

Цитокины являются важными регуляторами функций мозга как в норме, так и в патологических условиях. Эти белки могут быть синтезированы резидентными клетками центральной нервной системы (эндотелием сосудов, клетками, формирующими гематоэнцефалический барьер и клетками, находящимися в паренхиме центральной нервной системы), клетками в просвете кровеносных сосудов или приходить с кровотоком. Соотношение количества цитокинов, синтезируемых внутри центральной нервной системы и попадающих в нее из внешних источников в различных условиях, остается малоизученным. В данной работе был исследован вклад мРНК из нерезидентных клеток в формирование общего пула мРНК следующих генов: Tnf, Il1b, Il6, Il10, Cx3cl1 и Tgfb1 в неокортексе, гиппокампе, твердой и мягкой оболочках мозга, а также сосудистом сплетении крыс. Кроме того, по экспрессии генов-маркеров (Ncf1, Tbx21, Foxp3, RORγс) была оценена представленность различных популяций резидентных и нерезидентных клеток иммунной системы — возможных источников мРНК цитокинов. Обнаружено, что отмывание крови с помощью транскардиальной перфузии приводит к снижению уровня мРНК Tnf в неокортексе и гиппокампе, а также снижению уровня мРНК Il1b, Il6 и Il10 в твердой мозговой оболочке. Уровень мРНК других исследованных генов в остальных структурах оставался неизменным. Полученные данные свидетельствуют о том, что мРНК Tnf, Il1b, Il6 и Il10, присутствующая в крови, может вносить существенный вклад в пул мРНК этих цитокинов в тканях ЦНС и оболочек головного мозга, поэтому предварительная перфузия ткани мозга является необходимой стадией экспериментального дизайна для получения корректных результатов.

Текст статьи

Пожалуйста, введите код, чтобы получить PDF файл с полным текстом статьи:

captcha

Сноски

* Первоначально английский вариант рукописи опубликован на сайте «Biochemistry» (Moscow) http://protein.bio.msu.ru/biokhimiya, в рубрике «Papers in Press», BM 19-086, 10.06.2019.

** Адресат для корреспонденции.

Финансирование

Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований (грант № 18-015-00314).

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов.

Соблюдение этических норм

Все принятые международные, национальные и/или институциональные принципы ухода и использования животных были соблюдены.

Список литературы

1. Estes, M.L., and McAllister, A.K. (2014) Alterations in immune cells and mediators in the brain: it’s not always neuroinflammation! Brain Pathol., 24, 623–630, doi: 10.1111/bpa.12198.

2. Zeisel, A., Munoz-Manchado, A.B., Codeluppi, S., Lonnerberg, P., La Manno, G., Jureus, A., Marques, S., Munguba, H., He, L., Betsholtz, C., Rolny, C., Castelo-Branco, G., Hjerling-Leffler. J., and Linnarsson, S. (2015) Brain structure. Cell types in the mouse cortex and hippocampus revealed by single-cell RNA-seq., Science, 347, 1138–1142, doi: 10.1126/science.aaa1934.

3. Meyer, U., Murray, P.J., Urwyler, A., Yee, B.K., Schedlowski, M., and Feldon, J. (2008) Adult behavioral and pharmacological dysfunctions following disruption of the fetal brain balance between pro-inflammatory and IL-10-mediated anti-inflammatory signaling, Mol. Psychiatry, 13, 208–221, doi: 10.1038/sj.mp.4002042.

4. Zhang, Y., Chen, K., Sloan, S.A., Bennett, M.L., Scholze, A.R., O’Keeffe, S., Phatnani, H.P., Guarnieri, P., Caneda, C., Ruderisch, N., Deng, S., Liddelow, S.A., Zhang, C., Daneman, R., Maniatis, T., Barres, B.A., and Wu, J.Q. (2014) An RNA-sequencing transcriptome and splicing database of glia, neurons, and vascular cells of the cerebral cortex, J. Neurosci., 34, 11929–11947, doi: 10.1523/JNEUROSCI.1860-14.2014.

5. Pisanu, A., Lecca, D., Mulas, G., Wardas, J., Simbula, G., Spiga, S., and Carta, A.R. (2014) Dynamic changes in pro- and anti-inflammatory cytokines in microglia after PPAR-γ agonist neuroprotective treatment in the MPTPp mouse model of progressive Parkinson’s disease, Neurobiol. Dis., 71, 280–291, doi: 10.1016/j.nbd.2014.08.011.

6. Rogers, J.T., Morganti, J.M., Bachstetter, A.D., Hudson, C.E., Peters, M.M., Grimmig, B.A., Weeber, E.J., Bickford, P.C., and Gemma, C. (2011) CX3CR1 deficiency leads to impairment of hippocampal cognitive function and synaptic plasticity, J. Neurosci., 31, 16241–16250, doi: 10.1523/JNEUROSCI.3667-11.2011.

7. Louveau, A., Herz, J., Alme, M.N., Salvador, A.F., Dong, M.Q., Viar, K.E., Herod, S.G., Knopp, J., Setliff, J.C., Lupi, A.L., Da Mesquita, S., Frost, E.L., Gaultier, A., Harris, T.H., Cao, R., Hu, S., Lukens, J.R., Smirnov, I., Overall, C.C., Oliver, G., and Kipnis, J. (2018) CNS lymphatic drainage and neuroinflammation are regulated by meningeal lymphatic vasculature, Nat. Neurosci., 21, 1380–1391, doi: 10.1038/s41593-018-0227-9.

8. Filiano, A.J., Gadani, S.P., and Kipnis, J. (2017) How and why do T cells and their derived cytokines affect the injured and healthy brain? Nat. Rev. Neurosci., 18, 375–384, doi: 10.1038/nrn.2017.39.

9. Marques, F., and Sousa, J.C. (2015) The choroid plexus is modulated by various peripheral stimuli: implications to diseases of the central nervous system, Front. Cell. Neurosci., 9, 136, doi: 10.3389/fncel.2015.00136.

10. Ding, X., Zhang, M., Gu, R., Xu, G., and Wu, H. (2017) Activated microglia induce the production of reactive oxygen species and promote apoptosis of co-cultured retinal microvascular pericytes, Graefe’s Arch. Clin. Exp. Ophthalmol., 255, 777–788, doi: 10.3389/fncel.2015.00136.

11. Ferreira, L., Hamey, F., Teichmann, S.A., Cvejic, A., Macaulay, I.C., Svensson, V., Labalette, C., and Voet, T. (2016) Single-cell RNA-sequencing reveals a continuous spectrum of differentiation in hematopoietic cells, Cell Rep., 14, 966–977, doi: 10.1016/j.celrep.2015.12.082.

12. Prieto Martin, P., Bending, D., Ono, M., Ducker, C.B., Crompton, T., and Paduraru, A. (2018) A temporally dynamic Foxp3 autoregulatory transcriptional circuit controls the effector Treg programme, EMBO J., 37, e99013, doi: 10.15252/embj.201899013.

13. Zhao, Y., Balato, A., Fishelevich, R., Chapoval, A., Mann, D.L., and Gaspari, A.A. (2009) Th17/Tc17 infiltration and associated cytokine gene expression in elicitation phase of allergic contact dermatitis, Br. J. Dermatol., 161, 1301–1306, doi: 10.1111/j.1365-2133.2009.09400.x.

14. Dobryakova, Y. V., Kasianov, A., Zaichenko, M.I., Stepanichev, M.Y., Chesnokova, E.A., Kolosov, P.M., Markevich, V.A., and Bolshakov, A.P. (2018) Intracerebroventricular administration of 192IgG-saporin alters expression of microglia-associated genes in the dorsal but not ventral hippocampus, Front. Mol. Neurosci., 10, doi: 10.3389/fnmol.2017.00429.

15. Williams, A., Zandee, S.E.J., Mair, I., Anderton, S.M., O’Connor, R.A., and Leech, M.D. (2017) IL-10-producing, ST2-expressing Foxp3 + T-cells in multiple sclerosis brain lesions, Immunol. Cell Biol., 95, 484–490, doi: 10.1038/icb.2017.3.