Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Đặc trưng của một dòng tế bào viêm thần kinh người trưởng thành bất tử mới và sự kích hoạt của nó bởi amyloid-beta
Tóm tắt
Bệnh Alzheimer có liên quan đến sự kích hoạt tế bào viêm thần kinh do amyloid-beta (Aβ) gây ra. Phản ứng viêm này thúc đẩy tổn thương tế bào thần kinh, và các liệu pháp đang được tìm kiếm để hạn chế sự kích hoạt tế bào viêm. Các nỗ lực sàng lọc nhằm phát triển các chất ức chế dược lý mới yêu cầu một hệ thống tế bào in vitro vững chắc. Các mô hình hiện tại thiếu phản ứng đáng kể với Aβ và việc sử dụng chúng trong việc nghiên cứu các bệnh thoái hóa thần kinh liên quan đến tuổi tác là điều gây tranh cãi. Ví dụ, dòng tế bào viêm thần kinh BV-2 thường được sử dụng được chiết tách từ các tế bào đơn nhân phôi và sự kích hoạt của nó bởi các kích thích khác nhau là hạn chế. Để đạt được mục tiêu này, chúng tôi đã thiết lập một dòng tế bào viêm thần kinh bất tử mới (IMG) từ não chuột trưởng thành. Mục tiêu của nghiên cứu này là để đặc trưng hóa sự kích hoạt tế bào IMG do Aβ gây ra, và ở đây, chúng tôi chứng minh khả năng của cannabinoids làm giảm đáng kể phản ứng viêm này. Các tế bào viêm thần kinh được chiết tách từ não chuột trưởng thành đã được bất tử hóa thông qua việc lây nhiễm với retrovirus v-raf/v-myc trong các điều kiện giúp thúc đẩy sự phát triển của tế bào viêm. Sự có mặt hay vắng mặt của các dấu hiệu CD11b và F4/80 (tế bào viêm thần kinh), NeuN (tế bào thần kinh), và GFAP (tế bào đệm) đã được đánh giá bằng kính hiển vi huỳnh quang và phương pháp western blot. Bằng cách sử dụng tế bào IMG và BV-2, các mức độ của các bản sao gen viêm và chống viêm đã được xác định bằng qPCR. Sự thực bào các viên bi huỳnh quang và oligomer Aβ được dán nhãn với fluorescein isothiocyanate (FITC) đã được đánh giá bằng phương pháp dòng chảy và kính hiển vi huỳnh quang. Sự hấp thu FITC-Aβ đã được định lượng bằng cách sử dụng máy đọc kính hiển vi huỳnh quang. Khả năng của cannabinoids trong việc giảm biểu hiện của syntase nitric oxide cảm ứng (iNOS) do Aβ gây ra đã được đánh giá. Các tế bào IMG biểu hiện các dấu hiệu tế bào viêm là CD11b và F4/80 nhưng không có NeuN hoặc GFAP. So với tế bào BV-2, các tế bào IMG đã tăng cường iNOS (>200 lần) và Arg-1 (>100 lần) để đáp ứng với các kích thích viêm và chống viêm. Các tế bào IMG thực hiện thực bào các hạt ngoại lai và oligomer Aβ, trong đó các oligomer này được vận chuyển đến phagolysosome. Sự kích hoạt tế bào IMG do Aβ gây ra đã bị ức chế bởi delta-9-tetrahydrocannabinol và chất chủ vận chọn lọc CB2 JWH-015 theo cách phụ thuộc vào thời gian và nồng độ. Các tế bào IMG tái hiện các đặc điểm chính của sự kích hoạt tế bào viêm thần kinh. Như một ví dụ về khả năng sử dụng dược lý của chúng, cannabinoids đã được chứng minh là làm giảm sự kích hoạt biểu hiện gen iNOS do Aβ gây ra. Các tế bào IMG có tiềm năng hứa hẹn cho việc sàng lọc thuốc, nghiên cứu cơ chế và các nghiên cứu chức năng nhằm hiểu cách Aβ tương tác với tế bào viêm.
Từ khóa
#bệnh Alzheimer #amyloid-beta #tế bào viêm thần kinh #kích hoạt tế bào #cannabinoidsTài liệu tham khảo
Hu X, Leak RK, Shi Y, Suenaga J, Gao Y, Zheng P, et al. Microglial and macrophage polarization—new prospects for brain repair. Nat Rev Neurol. 2015;11(1):56–64. doi:10.1038/nrneurol.2014.207.
Cherry JD, Olschowka JA, O’Banion MK. Neuroinflammation and M2 microglia: the good, the bad, and the inflamed. J Neuroinflammation. 2014;11(98):15.
Greter M, Merad M. Regulation of microglia development and homeostasis. Glia. 2013;61(1):121–7. doi:10.1002/glia.22408.
Perry VH, Nicoll JAR, Holmes C. Microglia in neurodegenerative disease. Nat Rev Neurol. 2010;6(4):193–201.
Perry VH, Holmes C. Microglial priming in neurodegenerative disease. Nat Rev Neurol. 2014;10(4):217–24. doi:10.1038/nrneurol.2014.38.
Li Y, Tan M-S, Jiang T, Tan L. Microglia in Alzheimer’s disease. BioMed Res Int. 2014;2014:7. doi:10.1155/2014/437483.
Oberstein TJ, Spitzer P, Klafki H-W, Linning P, Neff F, Knölker H-J, et al. Astrocytes and microglia but not neurons preferentially generate N-terminally truncated Aβ peptides. Neurobiol Dis. 2015;73(0):24–35. http://dx.doi.org/10.1016/j.nbd.2014.08.031.
Orre M, Kamphuis W, Osborn LM, Jansen AHP, Kooijman L, Bossers K, et al. Isolation of glia from Alzheimer’s mice reveals inflammation and dysfunction. Neurobiol Aging. 2014;35(12):2746–60. http://dx.doi.org/10.1016/j.neurobiolaging.2014.06.004.
Brown G, Neher J. Inflammatory neurodegeneration and mechanisms of microglial killing of neurons. Mol Neurobiol. 2010;41(2-3):242–7. doi:10.1007/s12035-010-8105-9.
Tang Y, Le W. Differential roles of m1 and m2 microglia in neurodegenerative diseases. Mol Neurobiol. 2015:1-14. doi:10.1007/s12035-014-9070-5.
Yu Y, Ye R. Microglial Aβ receptors in Alzheimer’s disease. Cell Mol Neurobiol. 2015;35(1):71–83. doi:10.1007/s10571-014-0101-6.
McGeer PL, McGeer EG. Targeting microglia for the treatment of Alzheimer’s disease. Expert Opin Ther Targets. 2014;0(0):1–10. doi:10.1517/14728222.2014.988707.
Rodhe J. Cell culturing of human and murine microglia cell lines. In: Joseph B, Venero JL, editors. Microglia. Methods Mol Biol: Humana Press; 2013. p. 11-6.
Stansley B, Post J, Hensley K. A comparative review of cell culture systems for the study of microglial biology in Alzheimer’s disease. J Neuroinflammation. 2012;9(1):115.
Blasi E, Barluzzi R, Bocchini V, Mazzolla R, Bistoni F. Immortalization of murine microglial cells by a v-raf/v-myc carrying retrovirus. J Neuroimmunol. 1990;27(2–3):229–37. http://dx.doi.org/10.1016/0165-5728(90)90073-V.
Ginhoux F, Greter M, Leboeuf M, Nandi S, See P, Gokhan S, et al. Fate mapping analysis reveals that adult microglia derive from primitive macrophages. Science. 2010;330(6005):841–5. doi:10.1126/science.1194637.
Sedgwick JD, Schwender S, Imrich H, Dörries R, Butcher GW, ter Meulen V. Isolation and direct characterization of resident microglial cells from the normal and inflamed central nervous system. Proc Natl Acad Sci U S A. 1991;88(16):7438–42. doi:10.1073/pnas.88.16.7438.
De Haas AH, Boddeke HWGM, Brouwer N, Biber K. Optimized isolation enables ex vivo analysis of microglia from various central nervous system regions. Glia. 2007;55(13):1374–84. doi:10.1002/glia.20554.
Lee J, Tansey M. Microglia isolation from adult mouse brain. In: Joseph B, Venero JL, editors. Microglia. Methods Mol Biol: Humana Press; 2013. p. 17-23.
Blasi E, Mathieson BJ, Varesio L, Cleveland JL, Borchert PA, Rapp UR. Selective immortalization of murine macrophages from fresh bone marrow by a raf/myc recombinant murine retrovirus. Nature. 1985;318(6047):667–70.
Takanaga H, Yoshitake T, Hara S, Yamasaki C, Kunimoto M. cAMP-induced astrocytic differentiation of C6 glioma cells is mediated by autocrine interleukin-6. J Biol Chem. 2004;279(15):15441–7.
Woodling NS, Wang Q, Priyam PG, Larkin P, Shi J, Johansson JU, et al. Suppression of Alzheimer-associated inflammation by microglial prostaglandin-E2 EP4 receptor signaling. J Neurosci. 2014;34(17):5882–94. doi:10.1523/jneurosci.0410-14.2014.
Yang T, Knowles JK, Lu Q, Zhang H, Arancio O, Moore LA, et al. Small molecule, non-peptide p75 NTR ligands inhibit Aβ-induced neurodegeneration and synaptic impairment. PLoS One. 2008;3(11):e3604. doi:10.1371/journal.pone.0003604.
Kreutzberg GW. Microglia: a sensor for pathological events in the CNS. Trends Neurosci. 1996;19(8):312–8. http://dx.doi.org/10.1016/0166-2236(96)10049-7.
Alliot F, Godin I, Pessac B. Microglia derive from progenitors, originating from the yolk sac, and which proliferate in the brain. Brain Res Dev Brain Res. 1999;117(2):145–52. http://dx.doi.org/10.1016/S0165-3806(99)00113-3.
Butovsky O, Jedrychowski MP, Moore CS, Cialic R, Lanser AJ, Gabriely G, et al. Identification of a unique TGF-[beta]-dependent molecular and functional signature in microglia. Nat Neurosci. 2014;17(1):131–43. doi:10.1038/nn.3599. http://www.nature.com/neuro/journal/v17/n1/abs/nn.3599.html#supplementary-information.
Sanz JM, Virgilio FD. Kinetics and mechanism of ATP-dependent IL-1β release from microglial cells. J Immunol. 2000;164(9):4893–8. doi:10.4049/jimmunol.164.9.4893.
Hsu H-Y, Wen M-H. Lipopolysaccharide-mediated reactive oxygen species and signal transduction in the regulation of interleukin-1 gene expression. J Biol Chem. 2002;277(25):22131–9.
Zhou X, Spittau B, Krieglstein K. TGFbeta signalling plays an important role in IL4-induced alternative activation of microglia. J Neuroinflammation. 2012;9(1):210.
Kim E-A, Han AR, Choi J, Ahn J-Y, Choi SY, Cho S-W. Anti-inflammatory mechanisms of N-adamantyl-4-methylthiazol-2-amine in lipopolysaccharide-stimulated BV-2 microglial cells. Int Immunopharmacol. 2014;22(1):73–83. http://dx.doi.org/10.1016/j.intimp.2014.06.022.
Horvath RJ, Nutile-McMenemy N, Alkaitis MS, DeLeo JA. Differential migration, LPS-induced cytokine, chemokine, and NO expression in immortalized BV-2 and HAPI cell lines and primary microglial cultures. J Neurochem. 2008;107(2):557–69. doi:10.1111/j.1471-4159.2008.05633.x.
Neniskyte U, Vilalta A, Brown GC. Tumour necrosis factor alpha-induced neuronal loss is mediated by microglial phagocytosis. FEBS Lett. 2014;588(17):2952–6. doi:10.1016/j.febslet.2014.05.046.
Martin-Moreno AM, Brera B, Spuch C, Carro E, Garcia-Garcia L, Delgado M, et al. Prolonged oral cannabinoid administration prevents neuroinflammation, lowers B-amyloid levels and improves cognitive performance in Tg APP 2576 mice. J Neuroinflammation. 2012;9:8. doi:10.1186/1742-2094-9-8.
Martín-Moreno AM, Reigada D, Ramírez BG, Mechoulam R, Innamorato N, Cuadrado A, et al. Cannabidiol and other cannabinoids reduce microglial activation in vitro and in vivo: relevance to Alzheimer’s disease. Mol Pharmacol. 2011;79(6):964–73. doi:10.1124/mol.111.071290.
Ramírez BG, Blázquez C, del Pulgar TG, Guzmán M, de Ceballos ML. Prevention of Alzheimer’s disease pathology by cannabinoids: neuroprotection mediated by blockade of microglial activation. J Neurosci. 2005;25(8):1904–13. doi:10.1523/jneurosci.4540-04.2005.
Boche D, Perry VH, Nicoll JAR. Review: activation patterns of microglia and their identification in the human brain. Neuropathol Appl Neurobiol. 2013;39(1):3–18. doi:10.1111/nan.12011.
Maccioni RB, Morales I, Guzman-Martinez L, Cerda-Troncoso C, Farías GA. Neuroinflammation in the pathogenesis of Alzheimer’s disease. A rational framework for the search of novel therapeutic approaches. Front Cell Neurosci. 2014;8. doi:10.3389/fncel.2014.00112.
Koenigsknecht-Talboo J, Landreth GE. Microglial phagocytosis induced by fibrillar β-amyloid and IgGs are differentially regulated by proinflammatory cytokines. J Neurosci. 2005;25(36):8240–9. doi:10.1523/jneurosci.1808-05.2005.
Takata K, Kitamura Y, Yanagisawa D, Morikawa S, Morita M, Inubushi T, et al. Microglial transplantation increases amyloid-β clearance in Alzheimer model rats. FEBS Lett. 2007;581(3):475–8. http://dx.doi.org/10.1016/j.febslet.2007.01.009.
Maezawa I, Zimin PI, Wulff H, Jin L-W. Amyloid-β protein oligomer at low nanomolar concentrations activates microglia and induces microglial neurotoxicity. J Biol Chem. 2011;286(5):3693–706. doi:10.1074/jbc.M110.135244.
Hickman SE, Allison EK, El Khoury J. Microglial dysfunction and defective β-amyloid clearance pathways in aging Alzheimer’s disease mice. J Neurosci. 2008;28(33):8354–60. doi:10.1523/jneurosci.0616-08.2008.
Fakhfouri G, Ahmadiani A, Rahimian R, Grolla AA, Moradi F, Haeri A. WIN55212-2 attenuates amyloid-beta-induced neuroinflammation in rats through activation of cannabinoid receptors and PPAR-γ pathway. Neuropharmacology. 2012;63(4):653–66. http://dx.doi.org/10.1016/j.neuropharm.2012.05.013.