1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Цитология
  4. T. 65, № 3, 2023

Цитология, 2023, T. 65, № 3, стр. 259-272

ХАРАКТЕРИСТИКА КЛЕТОК МИКРОГЛИИ ЛИНИИ SIM-A9 – НОВЫЕ ДАННЫЕ

Д. А. Шапошникова 1, *, Е. Ю. Москалева 1, Ю. П. Сёмочкина 1, О. В. Высоцкая 1, О. В. Комова 2, Е. А. Насонова 2, И. В. Кошлань 2

1 НИЦ “Курчатовский институт”
123182 Москва, Россия

2 Объединенный институт ядерных исследований
141980 Дубна, Россия

* E-mail: dasha-shap13@mail.ru

Поступила в редакцию 15.11.2022
После доработки 03.12.2022
Принята к публикации 03.12.2022

Аннотация

SIM-A9 – линия спонтанно иммортализованных клеток микроглии мыши, полученных из головного мозга новорожденных мышат линии С57BL/6. Цель настоящей работы – характеристика микроглии мыши линии SIM-A9 по соотношению клеток с фенотипом покоящейся и активированной микроглии в культуре, анализ экспрессии маркеров стволовых (прогениторных) клеток CD133 и нестина, рецепторов факторов роста CSF-1R и EGFR, а также анализ кариотипа этой линии. Использованы методы световой микроскопии, иммуноцитохимии в сочетании с проточной цитометрией и ОТ-ПЦР для анализа морфологии, фенотипа и уровня экспрессии генов провоспалительных цитокинов и метод mFISH для анализа кариотипа. Впервые показано, что клетки линии SIM-А9 экспрессируют высокий уровень белка TSPO, маркеров CD68, CD11b и CD45high на поверхностной мембране клеток, что соответствует фенотипу активированной микроглии. Несмотря на это, клетки линии отвечают дополнительной активацией в ответ на стимуляцию ЛПС, которая приводит к повышению экспрессии генов провоспалительных цитокинов IL-1β, TNFα, IL-6 и образованию высокого уровня активных метаболитов кислорода и азота. Показано, что клетки линии SIM-A9 экспрессируют маркеры стволовых и прогениторных клеток CD133+ и нестин, что позволяет рассматривать их как ранние низко дифференцированные прогениторные клетки, несмотря на их фенотип, соответствующий активированной микроглии. Обнаружено также, что клетки линии SIM-A9 экспрессируют рецепторы двух факторов роста CSF-1 и EGF – CSF-1R и EGFR, что свидетельствует о возможности стимуляции пролиферации клеток SIM-A9 по двум альтернативным механизмам под действием соответствующих факторов. У клеток SIM-A9 установлен гипотетраплоидный кариотип с большим числом структурных и количественных аномалий хромосом.

Ключевые слова: микроглия, линия SIM-A9, кариотип, стволовые клетки, рецептор CSF-1, рецептор EGF, экспрессия генов, цитокины

Список литературы

  1. Москалева Е.Ю., Родина А.В., Семочкина Ю.П., Высоцкая О.В. 2022. Анализ маркеров окислительного повреждения нейронов и нейровоспаления в отдаленный период после γ-облучения головы мышей в разных дозах Радиационная биология. Радиоэкология. Т. 62 № 2. С. 171. (Moskaleva E.Yu., Rodina A.V., Semochkina Ju.P., Vysotskaya O.V. 2022. Analysis of neurons damage and level of neuroinflammation late after γ-irradiation of mice head at different doses. Radiacionnaja biologija. Radioekologija. V. 62 № 2. Р. 171.) https://doi.org/10.31857/S0869803122020059

  2. Новиков В.Е., Левченкова О.С., Пожилова Е.В. 2014. Роль активных форм кислорода в физиологии и патологии клетки и их фармакологическая регуляция. Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. Т. 12. № 4. С. 13. (Novikov V.E., Levchenkova O.S., Pozhilova Y.V. 2014. Role of reactive oxygen species in cell physiology and pathology and their pharmacological regulation. Rev. Clin. Pharmacol. Drug Ther. Vol. 12. № 4. P. 13.) https://doi.org/10.17816/RCF12413-21

  3. Askew K., Li K., Olmos-Alonso A., Garcia-Moreno F., Liang Y., Richardson P., Tipton T., Chapman M.A., Riecken K., Beccari S., Sierra A., Molnár Z., Cragg M.S., Garaschuk O., Perry V.H., Gomez-Nicola D. 2017. Coupled proliferation and apoptosis maintain the rapid turnover of microglia in the adult brain. Cell Rep. V. 18. P. 391. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2016.12.041

  4. Bachiller S., Jiménez-Ferrer I., Paulus A., Yang Y., Swanberg M., Deierborg T., Boza-Serrano A. 2018. Microglia in neurological diseases: a road map to brain-disease dependent-inflammatory response. Front. Cell Neurosci. V. 12. P. 488. https://doi.org/10.3389/fncel.2018.00488

  5. Becher B., Antel J.P. 1996. Comparison of phenotypic and functional properties of immediately ex vivo and cultured human adult microglia. Glia. V. 18. P. 1. https://doi.org/10.1002/(SICI)1098-1136(199609)18:1<1::AID-GLIA1>3.0.CO;2-6

  6. Bennett M.L., Bennett F.C., Liddelow S.A., Ajami B., Zamanian J.L., Fernhoff N.B., Mulinyawe S.B., Bohlen C.J., Adil A., Tucker A., Weissman I.L., Chang E.F., Li G., Grant G.A., Hayden Gephart M.G., Barres B.A. 2016. New tools for studying microglia in the mouse and human CNS. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. V. 113. P. 1738. https://doi.org/10.1073/pnas.1525528113

  7. Bernal A., Arranz L. 2018. Nestin-expressing progenitor cells: function, identity and therapeutic implications. Cell. Mol. Life Sci. V. 75. P. 2177. https://doi.org/10.1007/s00018-018-2794-z

  8. Blasi E., Barluzzi R., Bocchini V., Mazzolla R., Bistoni F. 1990. Immortalization of murine microglial cells by a v-raf/v-myc carrying retrovirus. J. Neuroimmunol. V. 27. P. 229. https://doi.org/10.1016/0165-5728(90)90073-V

  9. Bohnert S., Seiffert A., Trella S., Bohnert M., Distel L., Ondruschka B., Monoranu C.M. 2020. TMEM119 as a specific marker of microglia reaction in traumatic brain injury in postmortem examination. Int. J. Legal Med. V. 134. P. 2167. https://doi.org/10.1007/s00414-020-02384-z

  10. Bonsack F., Sukumari-Ramesh S. 2018. TSPO: an evolutionarily conserved protein with elusive functions. Int. J. Mol. Sci. V. 19. P. 1694. https://doi.org/10.3390/ijms19061694

  11. Cornforth M.N. 2001. Analyzing radiation-induced complex chromosome rearrangements by combinatorial painting. Radiat. Res. V. 155. P. 643. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-9432-8_15

  12. Coniglio S.J., Eugenin E., Dobrenis K., Stanley E.R., West B.L., Symons M.H., Segall J.E. 2012. Microglial stimulation of glioblastoma invasion involves epidermal growth factor receptor (EGFR) and colony stimulating factor 1 receptor (CSF-1R) signaling. Mol. Med. V. 18. P. 519. https://doi.org/10.2119/molmed.2011.00217

  13. Coskun V., Wu H., Blanchi B., Tsao S., Kim K., Zhao J., Biancotti J.C., Hutnick L., Krueger R.C. Jr., Fan G., de Vellis J., Sun Y.E. 2008. CD133+ neural stem cells in the ependyma of mammalian postnatal forebrain. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. V. 105. P. 1026. https://doi.org/10.1073/pnas.0710000105

  14. Douglas M.R., Morrison K.C., Jacques S.J., Leadbeater W.E., Gonzalez A.M., Berry M., Logan A., Ahmed Z. 2009. Off-target effects of epidermal growth factor receptor antagonists mediate retinal ganglion cell disinhibited axon growth. Brain. V. 132. P. 3102. https://doi.org/10.1093/brain/awp240

  15. Elmore M.R., Najafi A.R., Koike M.A., Dagher N.N., Spangenberg E.E., Rice R.A., Kitazawa M., Matusow B., Nguyen H., West B.L., Green K.N. 2014. Colony-stimulating factor 1 receptor signaling is necessary for microglia viability, unmasking a microglia progenitor cell in the adult brain. Neuron. V. 82. P. 380. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2014.02.040

  16. Eyo U.B., Dailey M.E. Microglia: key elements in neural development, plasticity, and pathology. 2013. J. Neuroimmune Pharmacol. V. 8. P. 494. https://doi.org/10.1007/s11481-013-9434-z

  17. Fischer O.M., Hart S., Ullrich A. 2006. Dissecting the epidermal growth factor receptor signal transactivation pathway. Methods Mol. Biol. V. 327. P. 85. https://doi.org/10.1385/1-59745-012-X:85

  18. Green K.N., Crapser J.D., Hohsfield L.A. 2020. To kill a microglia: A case for CSF1R inhibitors. Trends Immunol. V. 41. P. 771. https://doi.org/10.1016/j.it.2020.07.001

  19. Hagan N., Kane J.L., Grover D., Woodworth L., Madore C., Saleh J., Sancho J., Liu J., Li Y., Proto J., Zelic M., Mahan A., Kothe M., Scholte A.A., Fitzgerald M. 2020. CSF1R signaling is a regulator of pathogenesis in progressive MS. Cell Death Dis. V. 11. P. 904. https://doi.org/10.1038/s41419-020-03084-7

  20. Han J., Chitu V., Stanley E.R., Wszolek Z.K., Karrenbauer V.D., Harris R.A. 2022. Inhibition of colony stimulating factor-1 receptor (CSF-1R) as a potential therapeutic strategy for neurodegenerative diseases: opportunities and challenges. Cell. Mol. Life Sci. V. 79. P. 219. https://doi.org/10.1007/s00018-022-04225-1

  21. Huang Y., Xu Z., Xiong S. 2018. Repopulated microglia are solely derived from the proliferation of residual microglia after acute depletion. Nat. Neurosci. V. 21. P. 530. https://doi.org/10.1038/s41593-018-0090-8

  22. Jenkins S.J., Ruckerl D., Thomas G.D., Hewitson J.P., Duncan S., Brombacher F., Maizels R.M., Hume D.A., Allen J.E. 2013. IL-4 directly signals tissue-resident macrophages to proliferate beyond homeostatic levels controlled by CSF-1. J. Exper. Med. V. 210. P. 2477. https://doi.org/10.1084/jem.20121999

  23. Jones S., Rappoport J.Z. 2014. Interdependent epidermal growth factor receptor signalling and trafficking. Int. J. Biochem. Cell. Biol. V. 51. P. 23. https://doi.org/10.1016/j.biocel.2014.03.014

  24. Jurga A.M., Paleczna M., Kuter K.Z. 2020. Overview of general and discriminating markers of differential microglia phenotypes. Front. Cell Neurosci. V. 14. P. 198. https://doi.org/10.3389/fncel.2020.00198

  25. Kalm M., Andreasson U., Björk-Eriksson T., Zetterberg H., Pekny M., Blennow K., Pekna M., Blomgren K. 2016. C3 deficiency ameliorates the negative effects of irradiation of the young brain on hippocampal development and learning. Oncotarget. V. 7. P. 19382. https://doi.org/10.18632/oncotarget.8400

  26. Lei F., Cui N., Zhou C., Chodosh J., Vavvas D.G., Paschalis E.I. 2020. CSF1R inhibition by a small-molecule inhibitor is not microglia specific; affecting hematopoiesis and the function of macrophages. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. V. 22. P. 23336. https://doi.org/10.1073/pnas.1922788117

  27. Lively S., Schlichter L.C. 2018. Microglia responses to pro-inflammatory stimuli (LPS, IFNγ + TNFα) and reprogramming by resolving cytokines (IL-4, IL-10). Front. Cell Neurosci. V. 12. P. 215. https://doi.org/10.3389/fncel.2018.00215

  28. Liu G.J., Middleton R.J., Hatty C.R., Kam W.W., Chan R., Pham T., Harrison-Brown M., Dodson E., Veale K., Banati R.B. 2014. The 18 kDa translocator protein, microglia and neuroinflammation. Brain Pathol. V. 24. P. 631. https://doi.org/10.1111/bpa.12196

  29. Mansour H.M., Fawzy H.M., El-Khatib A.S., Khattab M.M. 2022. Repurposed anti-cancer epidermal growth factor receptor inhibitors: mechanisms of neuroprotective effects in Alzheimer’s disease. Neural Regen. Res. V. 17. P. 1913. https://doi.org/10.4103/1673-5374.332132

  30. Michalczyk K., Ziman M. 2005. Nestin structure and predicted function in cellular cytoskeletal organisation. Histol. Histopathol. V. 20. P. 665. https://doi.org/10.14670/HH-20.665

  31. Muñoz-Garcia J., Cochonneau D., Télétchéa S., Moranton E., Lanoe D., Brion R., Lézot F., Heymann M.F., Heymann D. 2021. The twin cytokines interleukin-34 and CSF-1: masterful conductors of macrophage homeostasis. Theranostics. V. 11. P. 1568. https://doi.org/10.7150/thno.50683

  32. Nagamoto-Combs K., Kulas J., Combs C.K. 2014. A novel cell line from spontaneously immortalized murine microglia. J. Neurosci. Methods. V. 15. P. 187. https://doi.org/10.1016/j.jneumeth.2014.05.021

  33. Onyango I.G., Jauregui G.V., Čarná M., Bennett J.P. Jr., Stokin G.B. 2021. Neuroinflammation in Alzheimer’s Disease. Biomedicines. V. 9. P. 524. https://doi.org/10.3390/biomedicines9050524

  34. Pannell M., Economopoulos V., Wilson T.C., Kersemans V., Isenegger P.G., Larkin J.R., Smart S., Gilchrist S., Gouverneur V., Sibson N.R. 2020. Imaging of translocator protein upregulation is selective for pro-inflammatory polarized astrocytes and microglia. Glia. V. 68. P. 280. https://doi.org/10.1002/glia.23716

  35. Prater K.E., Aloi M.S., Pathan J.L., Winston C.N., Chernoff R.A., Davidson S., Sadgrove M., McDonough A., Zierath D., Su W., Weinstein J.R., Garden G.A. 2021. A Subpopulation of microglia generated in the adult mouse brain originates from Prominin-1-expressing progenitors. J. Neurosci. V. 41. P. 7942. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.1893-20.2021

  36. Qu W.S., Liu J.L., Li C.Y., Li X., Xie M.J., Wang W., Tian D.S. 2015. Rapidly activated epidermal growth factor receptor mediates lipopolysaccharide-triggered migration of microglia. Neurochem. Int. V. 90. P. 85. https://doi.org/10.1016/j.neuint.2015.07.007

  37. Qu W.S., Tian D.S., Guo Z.B., Fang J., Zhang Q., Yu Z.Y., Xie M.J., Zhang H.Q., Lü J.G., Wang W. 2012. Inhibition of EGFR/MAPK signaling reduces microglial inflammatory response and the associated secondary damage in rats after spinal cord injury. J. Neuroinflammation. V. 9. P. 178. https://doi.org/10.1186/1742-2094-9-178

  38. Ramprasad M.P., Terpstra V., Kondratenko N., Quehenberger O., Steinberg D. 1996. Cell surface expression of mouse macrosialin and human CD68 and their role as macrophage receptors for oxidized low density lipoprotein. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. V. 93. P. 14833. https://doi.org/10.1073/pnas.93.25.14833

  39. Sasaki Y., Ohsawa K., Kanazawa H., Kohsaka S., Imai Y. 2001. Iba1 is an actin-cross-linking protein in macrophages/microglia. Biochem. Biophys. Res. Commun. V. 286. P. 292. https://doi.org/10.1006/bbrc.2001.5388

  40. Stanley E.R., Chitu V. 2014. CSF-1 receptor signaling in myeloid cells. Cold Spring Harb. Perspect Biol. V. 6. P. a021857. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a021857

  41. Stansley B., Post J., Hensley K. 2012. A comparative review of cell culture systems for the study of microglial biology in Alzheimer’s disease. J. Neuroinflammation. V. 9. P. 115. https://doi.org/10.1186/1742-2094-9-115

  42. Takamori Y., Mori T., Wakabayashi T., Nagasaka Y., Matsuzaki T., Yamada H. 2009. Nestin-positive microglia in adult rat cerebral cortex. Brain Res. V. 1270. P. 10. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2009.03.014

  43. Waller R., Baxter L., Fillingham D.J., Coelho S., Pozo J.M., Mozumder M., Frangi A.F., Ince P.G., Simpson J.E., Highley J.R. 2019. Iba-1-/CD68+ microglia are a prominent feature of age-associated deep subcortical white matter lesions. PLoS One. V. 25. P. e0210888. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0210888

  44. Wohl S.G., Schmeer C.W., Friese T., Witte O.W., Isenmann S. 2011. In situ dividing and phagocytosing retinal microglia express nestin, vimentin, and NG2 in vivo. PLoS One. V. 6. P. e22408. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0022408

  45. Wong A.M., Patel N.V., Patel N.K., Wei M., Morgan T.E., de Beer M.C., de Villiers W.J., Finch C.E. 2005. Macrosialin increases during normal brain aging are attenuated by caloric restriction. Neurosci. Lett. V. 390. P. 76. https://doi.org/10.1016/j.neulet.2005.07.058

  46. Yan P., Wu X., Liu X., Cai Y., Shao C., Zhu G. 2019. A Causal relationship in spinal cord injury rat model between microglia activation and EGFR/MAPK detected by overexpression of microRNA-325-3p. J. Mol. Neurosci. V. 68. P. 181. https://doi.org/10.1007/s12031-019-01297-w

  47. Yang Y., Sun Y., Hu R., Yan J., Wang Z., Li W., Jiang H. 2021. Morphine promotes microglial activation by upregulating the EGFR/ERK signaling pathway. PLoS One. V. 16 P. e0256870. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0256870

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Цитология

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал