Эндогенная защита от ишемического повреждения мозга с помощью прекондиционирования моноцитов

В экспериментальных моделях инсульта введение низких доз липополисахаридов до начала ишемизации обладает нейропротективным эффектом. Этот феномен получил название «прекондиционирование», и хотя уже установлен его эффект — усиление центрального и периферического иммунного ответа — конкретные клеточные механизмы явления неизвестны. Ранее в эксперименте было доказано, что систематическое введение низких доз липополисахаридов усиливает ответ Ly6Chi моноцитов, тем самым повышая сопротивляемость мозга к ишемии после временной окклюзии средней мозговой артерии. Генетические и функциональные исследования позволили определить, что IL-10, iNOS и CCR2 моноцитов играют ключевую роль в реализации нейропротективного эффекта.

Цель данного исследования — выяснить, будет ли эффективно прекондиционирование моноцитов ex vivo с последующим их внедрением в экспериментальных постишемизированных мышей с целью снижения воспалительной реакции. Воспаление — ключевой компонент патофизиологии повреждения мозга при инсульте, а малое количество терапевтических способов борьбы с ней — ведущая причина смертности и инвалидизации.

В результате эксперимента было обнаружено, что протективные свойства моноцитов проявляются даже в случае прекондиционирования ex vivo с последующим введением. Более того, было обнаружено, что дополнительные защитные моноциты мобилизируются из селезёнки и устремляются в головной мозг и его оболочки, где подавляют постишемическое воспаление и снижают приток нейтрофилов в паренхиму мозга. Таким образом, до настоящего времени была выявлена неизвестная субпопуляция селезеночных моноцитов, индуцируемых введением прекондиционированных моноцитов и способных защищать мозг в довольно продолжительном терапевтическом окне.

Оригинальное название: Endogenous protection from ischemic brain injury by preconditioned monocytes
Авторы: Lidia Garcia-Bonilla, David Brea, Corinne Benakis, Diane Lane, Michelle Murphy, Jamie Moore, Gianfranco Racchumi, Xinran Jiang, Costantino Iadecola, Josef Anrather
Публикация: Journal of Neuroscience 26 June 2018, 0324-18;
DOI/ссылка: https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0324-18.2018

Олигодендроциты особенно уязвимы к окислительному стрессу после нейротравмы in vivo

Потеря функциональности после травм ЦНС нередко усиливается за счёт вторичной дегенерации нейронов и глии, окружающей непосредственное место повреждения. Согласно некоторым исследованиям, инициатором этого процесса является окислительный стресс, однако доподлинно неизвестно, какие популяции клеток и структуры наиболее подвержены этому повреждению in vivo.

Используя технологию NanoSIMS (Nanoscale secondary ion mass spectrometry — нано-масс-спектрометрия вторичных ионов), в эксперименте была проведена оценка окислительного стресса в клеточных популяциях и структурах травматизированного (частично пересеченного) зрительного нерва мышей . Одновременная оценка клеточных субпопуляций позволила установить, что наиболее уязвимы к ДНК-окислению, возникающему после травмы, олигодендроциты. Для маркировки клеток был использован 5-этил-2’-дезоксиуридин (EdU). В дальнейшем они пролиферировали в течение 28 дней после травмы.

Травматизация привела к повышению белков и липидов в уровнях повреждения ДНК как в клетках-предшественниках (OPC – oligodendrocyte progenitor cell), так и в зрелых олигодендроцитах по истечении трех дней вне зависимости от уровня пролиферации, что сопровождалось снижением количества предшественников олигодендроцитов к седьмому дню. Более того, при последующем иммуногистохимическом анализе было установлено, что субпопуляция O4+ предшественников демонстрирует больший уровень пероксидации липидов, а субпопуляция созревших до взрослых EdU+ клеток, помимо этого, ещё и повышенную уязвимость ДНК.

Оригинальное название: Oligodendroglia are particularly vulnerable to oxidative damage after neurotrauma in vivo
Авторы: Marcus K. Giacci, Carole A. Bartlett, Nicole M. Smith, K. Swaminathan Iyer, Lillian M. Toomey, Haibo Jiang, Paul Guagliardo, Matt R. Kilburn and Melinda Fitzgerald
Публикация: Journal of Neuroscience 18 June 2018, 1898-17;
DOI/ссылка: https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.1898-17.2018

Нейрорегенеративный потенциал обонятельных стволовых клеток ограничен: как это проявляется в старении

Обонятельный эпителий (ОЭ) у позвоночных представлен нейроэпителием с высокой способностью к регенерации. В норме обновление ОЭ обеспечивается популяцией стволовых клеток и клеток-предшественниц — шаровидных базальных клеток (GBS — globose basal cells), которые также участвуют в регенерации после травмы. Тем не менее, с возрастом ОЭ всё больше подвержен нейрогенному истощению — уменьшению количества как шаровидных базальных, так и обонятельных клеток. Они замещаются либо поддерживающими клетками (сустеноцитами), либо респираторными в рамках метаплазии.

В рамках исследования была разработана трансгенная модель мышей с использованием А субъединицы токсина дифтерии для ускорения гибели зрелых обонятельных клеток. Уже ко второму месяцу жизни ОЭ у мышей обоих полов гистологически стал максимально приближен к ОЭ пожилых грызунов и людей. Многие участки эпителия были полностью лишены нейронов и шаровидных базальных клеток; в то же время горизонтальные базальные клетки — запасная популяция стволовых клеток — не демонстрировали признаков активации. Другие участки подверглись респираторной метаплазии.

Была проведена оценка влияния гибели нейронов и снижения иннервации на обонятельную луковицу. Обнаружено уменьшение и сморщивание гломерул, а также снижение уровня допаминергических вставочных нейронов в перигломерулярном слое. Более того, ускорение смерти обонятельных клеток можно повернуть вспять в тех участках, где сохранились базальные клетки, однако восстановление при этом будет лишь частичным, и обновленные гломерулы всё равно будут заметно деформированы. Таким образом, очевидно, что именно уровень шаровидных базальных клеток является ключевым в сохранении и регенерации ОЭ. Эта информация в дальнейшем может позволить разработать средство для предотвращения снижения обоняния, возникающего у пожилых людей.

Оригинальное название: The neuroregenerative capacity of olfactory stem cells is not limitless: implications for aging
Авторы: Kevin M. Child, Daniel B. Herrick, James E. Schwob, Eric H. Holbrook and Woochan Jang
Публикация: Journal of Neuroscience 22 June 2018, 3261-17;
DOI/ссылка: https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.3261-17.2018