1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова
  4. T. 109, № 12, 2023

Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова, 2023, T. 109, № 12, стр. 1799-1809

Ненейрональная ГАМК в неокортикальных нейротрансплантатах крыс

З. Н. Журавлева 1, *, Г. И. Журавлев 2

1 Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН
Пущино, Россия

2 Институт биофизики клетки РАН
Пущино, Россия

* E-mail: zina_zhur@mail.ru

Поступила в редакцию 21.06.2023
После доработки 10.09.2023
Принята к публикации 01.10.2023

Аннотация

Гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) играет важную роль в регуляции развития и функционирования мозга. Целью работы было исследование участия ГАМК, содержащейся в ненейрональных клетках, в дифференцировке и созревании неокортикальных трансплантатов крыс. Трансплантировали кусочки фетального соматосенсорного неокортекса в острую полость гомотопической области коры взрослых крыс-самцов. Через 4 мес. после операции проводили гистологическое и электронно-микроскопическое изучение трансплантатов. Трансплантаты были хорошо васкуляризованы и состояли из нейрональных и глиальных клеток. Локализацию ГАМК в ненейрональных клетках исследовали с помощью ультраструктурной иммуноцитохимии с использованием антител, конъюгированных с коллоидным золотом. Наибольшая экспрессия иммунометки в виде электронно-плотных глобул размером от 20 до 60–80 нм была обнаружена в протоплазматических астроцитах и их отростках. Астроцитарные концевые ножки вокруг капилляров также содержали ГАМК-позитивные гранулы. Кроме того, ГАМК-положительные гранулы наблюдались в некоторых миелинобразующих клетках и в эндотелиальной стенке кровеносных сосудов. Полученные результаты показали, что в неокортикальных нейротрансплантатах ГАМК-ергическая сигнализация посредством ненейрональных клеток участвует в морфофункциональной дифференцировке трансплантированной ткани.

Ключевые слова: неокортикальные аллотрансплантаты, дифференцировка, гамма-аминомасляная кислота, ультраструктурная иммуноцитохимия, ненейрональные клетки, астроциты, эндотелиальные клетки

Список литературы

  1. Cendelin J, Mitoma H (2018) Neurotransplantation therapy. Handb Clin Neurol 155: 379–391. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-64189-2.00025-1

  2. Mitoma H, Manto M, Gandini J (2019) Recent advances in the treatment of cerebellar disorders. Brain Sci 10(1): 11. https://doi.org/10.3390/brainsci10010011

  3. Gong Z, Xia K, Xu A, Yu C, Wang C, Zhu J, Huang X, Chen Q, Li F, Liang C (2020) Stem cell transplantation: A promising therapy for spinal cord injury. Curr Stem Cell Res Ther 15(4): 321–331. https://doi.org/10.2174/1574888X14666190823144424

  4. Namestnikova DD, Cherkashova EA, Sukhinich KK, Gubskiy IL, Leonov GE, Gubsky LV, Majouga AG, Yarygin KN (2020) Combined cell therapy in the treatment of neurological disorders. Biomedicines 8: 613. https://doi.org/10.3390/biomedicines8120613

  5. Björklund A, Parmar M (2021) Dopamine cell therapy: From cell replacement to circuitry repair. J Parkinsons Dis 11(2): 159–165. https://doi.org/10.3233/JPD-212609

  6. Li J-Y, Li W (2021) Postmortem studies of fetal grafts in Parkinson’s disease: What lessons have we learned? Front Cell Dev Biol 9: 666675. https://doi.org/10.3389/fcell.2021.666675

  7. Zhuravleva ZN (2005) The hippocampus and neurotransplantation. Neurosci Behav Physiol 35(4): 343–354. https://doi.org/10.1007/s11055-005-0031-3

  8. Zhuravleva ZN, Khutsian SS (2014) Structural signs of dynamic state of synaptic contacts between neurotransplant and brain. Bull Exp Biol Med 156(4): 448–451. https://doi.org/10.1007/s10517-014-2371-x

  9. Sukhinich KK, Podgornyi OV, Aleksandrova MA (2011) Immunohistochemical analysis of development of suspension and tissue neurotransplants. Biol Bull: 563. https://doi.org/10.1134/S1062359011060136

  10. Bragin A, Takács J, Vinogradova O, Zhuravleva Z, Hámori J (1991) Number of GABA-immunopositive and GABA-immunonegative neurons in various types of neocortical transplantats. Exp Brain Res 85(1): 114–128. https://doi.org/10.1007/BF00229992

  11. Buckmaster PS, Abrams E, Wen X (2017) Seizure frequency correlates with loss of dentate gyrus GABAergic neurons in a mouse model of temporal lobe epilepsy. J Comp Neurol 525(11): 2592–2610.https://doi.org/10.1002/cne24226

  12. Ben-Ari Y, Khalilov I, Kahle KT, Cherubini E (2012) The GABA excitatory/inhibitory shift in brain maturation and neurological disorders. Neuroscientist 18(5): 467–486. https://doi.org/10.1177/1073858412438697

  13. Kilb W, Kirischuk S, Luhmann HJ (2013) Role of tonic GABAergic currents during pre- and early postnatal rodent development. Front Neural Circuits 7: 139. https://doi.org/10.3389/fncir.2013.00139

  14. Bolneo E, Chau PYS, Noakes PG, Bellingham MC (2022) Investigating the role of GABA in neural development and disease using mice lacking GAD67 or VGAT genes. Int J Mol Sci 23(14): 7965. https://doi.org/10.3390/ijms23147965

  15. Bai X, Kirchhoff F, Scheller A (2021) Oligodendroglial GABAergic signaling: More than inhibition. Neurosci Bull 37(7): 1039–1050. https://doi.org/10.1007/s12264-021-00693-w

  16. Müller J, Timmermann A, Henning L, Müller H, Steinhauser C, Bedner P (2020) Astrocytic GABA accumulation in experimental temporal lobe epilepsy. Front Neurol 11 (Article 61). https://doi.org/10.3389/fneur.2020.614923

  17. Obata K, Hirono M, Kume N, Kawaguchi Y, Itohara S, Yanagawa Y (2008) GABA and synaptic inhibition of mouse cerebellum lacking glutamate decarboxylase 67. Biochem Biophys Res Commun 370(3): 429–433. https://doi.org/10.1016/ j.bbrc.2008.03.110

  18. Kajita Y, Mushiake H (2021) Heterogeneous GAD65 expression in subtypes of GABAergic neurons across layers of the cerebral cortex and hippocampus. Front Behav Neurosci 15 (Article 750869). https://doi.org/10.3389/fnbeh.2021.750869

  19. Ormel L, Lauritzen KH, Schreiber R, Kunzelmann K, Gundersen V (2020) GABA, but not bestrophin-1, is localized in astroglial processes in the mouse hippocampus and the cerebellum. Front Mol Neurosci 13: 135. https://doi.org/10.3389/fnmol.2020.0013

  20. Semyanov A, Walker MC, Kullmann DM, Silver RA (2004) Tonically active GABA(A) receptors: Modulating gain and maintaining the tone. Trends Neurosci 27(5): 262–269.https://doi.org/10.1016/j.tins.2004.03.005

  21. Sequerra EB, Gardino P, Hedin-Pereira C, de Mello FG (2007) Putrescine as an important source of GABA in the postnatal rat subventricular zone. Neuroscience 146(2): 489–493. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2007.01.062

  22. Jo S, Yarishkin O, Hwang YJ, Chun YE, Park M, Woo DH, Bae JY, Kim T, Lee J, Chun H, Park HJ, Lee DY, Hong J, Kim HY, Oh S-J, Park SJ, Lee H, Yoon B-E, Kim YS, Jeong Y, Shim I, Bae YC, Cho J, Kowall NW, Ryu H, Hwang E, Kim D, Lee CJ (2014) GABA from reactive astrocytes impairs memory in mouse models of Alzheimer’s disease. Nat Med 20(8): 886–896. https://doi.org/10.1038/nm.3639

  23. Bragin AG, Bohne A, Vinogradova OS (1988) Transplants of the embryonal rat somatosensory neocortex in the barrel field of the adult rat: responses of the grafted neurons to sensory stimulation. Neuroscience 25(3): 751–758. https://doi.org/10.1016/0306-4522(88)90034-6

  24. Zhuravleva ZN, Hutsyan SS, Zhuravlev GI (2016) Phenotypic differentiation of neurons in intraocular transplants. Russ J Develop Biol 47(3): 147–153. https://doi.org/10.7868/S0475145016030083

  25. Heo JY, Nam MH, Yoon HH, Kim J, Hwang YJ, Won W, Woo DH, Lee JA, Park HJ, Jo S, Lee MJ, Kim S, Shim J-E, Jang D-R, Kim KI (2020) Aberrant tonic inhibition of dopaminergic neuronal activity causes motor symptoms in animal models of Parkinson’s disease. Curr Biol 30: 276–291.e9. https://doi.org/10.1016/j.cub.2019.11.079

  26. Pandit S, Neupane C, Woo J, Sharma R, Nam MH, Lee GS, Yi MH, Shin N, Kim DW, Cho H, Jeon BH, Kim H-W, Lee CJ, Park JB (2020) Bestrophin1-mediated tonic GABA release from reactive astrocytes prevents the development of seizure-prone network in kainate-injected hippocampi. Glia 68: 1065–1080. https://doi.org/10.1002/glia.23762

  27. Luyt K, Slade TP, Dorward JJ, Durant CF, Wu Y, Shigemoto R, Mundell S, Váradi A, Molnár E (2007) Developing oligodendrocytes express functional GABA(B) receptors that stimulate cell proliferation and migration. J Neurochem 100: 822–840. https://doi.org/10.1111/j.1471-4159.2006.04255.x

  28. Serrano-Regal MP, Luengas-Escuza I, Bayón-Cordero L, Ibarra-Aizpurua N, Alberdi E, Pérez-Samartín A, Matute C, Sánchez-Gómez MV (2020) Oligodendrocyte differentiation and myelination is potentiated via GABA. Neuroscience 439: 163–180. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2019.07.014

  29. Li S, Kumar TP, Joshee S, Kirschstein T, Subburaju S, Khalili JS, Kloepper J, Du C, Elkha A, Szabo G, Jain RK, Kohling R, Vasudevan A (2018) Endothelial cell-derived GABA signaling modulates neuronal migration and postnatal behavior. Cell Res 28(2): 221–248. https://doi.org/10.1038/cr.2017.135

  30. Choi YK, Vasudevan A (2019) Mechanistic insights into autocrine and paracrine roles of endothelial GABA signaling in the embryonic forebrain. Sci Rep 9(1): 16256. https://doi.org/10.1038/s41598-019-52729-x

  31. Segarra M, Aburto MR, Hefendehl J, Acker-Palmer A (2019) Neurovascular interactions in the nervous system. Annu Rev Cell Dev Biol 35: 615–635. https://doi.org/10.1146/annurev-cellbio-100818-125142

  32. Peguera B, Segarra M, Acker-Palmer A (2021) Neurovascular crosstalk coordinates the central nervous system development. Curr Opin Neurobiol 69: 202–213. https://doi.org/10.1016/j.conb.2021.04.005

  33. Kilb W, Kirischuk S (2022) GABA release from astrocytes in health and disease. Int J Mol Sci 23(24): 15859.https://doi.org/10.3390/ijms232415859

  34. Ueberbach T, Simacek CA, Tegeder I, Kirischuk S, Mittmann T (2023) Tonic activation of GABAB receptors via GAT-3 mediated GABA release reduces network activity in the developing somatosensory cortex in GAD-GFP mice. Front Synaptic Neurosci 15: 1198159.https://doi.org/10.3389/fnsyn.2023.1198159

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал