Гранична гостра абляція кортикальних перицитів призводить до швидкого роз’єднання нервово-судинних клітин

Нейронні клітини

Ця стаття є частиною Теми дослідження

Роль нервово-судинного блоку у нейродегенерації Переглянути всі 15 статей

Редаговано

Енг-Кінг Тан

Національний інститут неврології (NNI), Сінгапур

Переглянуто

Хаджіме Хірасе

Університет Копенгагена, Данія

Фаріда Еллал

Helmholtz Zentrum München, Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren (HZ), Німеччина

Приналежності редактора та рецензентів є останніми, наданими в їхніх дослідницьких профілях Loop, і вони не можуть відображати їх ситуацію на момент огляду.

Завантажити статтю
- Завантажте PDF
- ReadCube
- EPUB
- XML (NLM)
- Додаткові
  Матеріал
Експортне посилання
- EndNote
- Довідковий менеджер
- Простий текстовий файл
- BibTex

ПОДІЛИТИСЯ НА

Короткий звіт про дослідження СТАТТЯ

1 Кафедра фізіології та неврології, Нейрогенетичний інститут Зілха, Медичний факультет Кека, Університет Південної Каліфорнії, Лос-Анджелес, Каліфорнія, США
2 Відділ нейробіології, Інститут біологічних досліджень, Белградський університет, Белград, Сербія

Вступ

Правильна робота мозку залежить від надходження кисню та поживних речовин через мозковий кровотік (CBF). Нейроваскулярне зчеплення, унікальний механізм контролю CBF в мозку ссавців, забезпечує швидке збільшення швидкості CBF і доставки кисню до активованих структур мозку (Kisler et al., 2017a). Перицити - це периваскулярні муральні клітини, які огортають капіляри мозку. Вони розташовані центрально в нервово-судинній одиниці, колекції різних типів клітин, яка на рівні капілярів мозку включає перицити, ендотеліальні клітини, астроцити та нейрони (Kisler et al., 2017a). Наша група та інші показали, що перицити відіграють життєво важливу роль у регуляції CBF (Bell et al., 2010; Tachibana et al., 2018; Nikolakopoulou et al., 2019; Nortley et al., 2019), нервово-судинне зчеплення (Peppiatt et, 2006; Hall та ін., 2014; Biesecker та ін., 2016; Mishra та ін., 2016; Kisler та ін., 2017b; Cai та ін., 2018; Rungta та ін., 2018; Nortley та ін. ., 2019) та цілісність гематоенцефалічного бар’єру (BBB) (Armulik et al., 2010; Bell et al., 2010; Daneman et al., 2010).

Раніше вивчені моделі вродженої дефіциту перицитів покладаються або на знижену біодоступність ендотеліального фактора росту-тромбоцитів (PDGF-BB; Armulik et al., 2010; Keller et al., 2013), або на успадковані у всьому світі рецептори фактора росту, що походять від тромбоцитів - Дефіцит β (PDGFRβ) у перицитах (Bell et al., 2010; Daneman et al., 2010; Nikolakopoulou et al., 2017). Pdgfrb-дефіцитні миші розвивають прогресивну, але повільну втрату перицитів з часом, пов'язану зі зниженням CBF та порушенням регуляції, що в кінцевому підсумку призводить до дисфункції нейронів, оскільки вони старіють, що може зайняти місяці (Bell et al., 2010; Kisler et al., 2017b; Montagne et al., 2018). Хоча ми раніше показували, що помірні втрати перицитів у Росії Pdgfrb мишей з дефіцитом перицитів призводить до роз'єднання нервово-судинної системи та зменшення доставки кисню, що передує пізніше нейрональним змінам (Kisler et al., 2017b). Використання в природних умовах техніка лазерної абляції, інше дослідження показало, що гостра поодинока перицитова абляція призводить до локальної тимчасової втрати судинного тонусу та розширення капілярів (Berthiaume et al., 2018). Однак жодне з цих досліджень не вивчало вплив швидкої та глобальної втрати перицитів мозку на гемодинамічні реакції, оскільки це може відбуватися при деяких гострих та хронічних неврологічних порушеннях (Sweeney et al., 2018a, b, 2019).

Щоб розмежувати зміни нервово-судинного зчеплення з аспектами розвитку втрати перицитів та визначити вплив глобальної гострої втрати перициту на нервово-судинне зчеплення, ми використовували нещодавно розроблену мишачу модель пеліцитоспецифічної абляції для швидкого виснаження перицитів з мозку живих мишей (Nikolakopoulou та ін., 2019). Ми припустили, що швидка втрата покриву капілярного перициту призведе до швидких аберантних гемодинамічних реакцій на нейрональний стимул.

Матеріали і методи

Тварини

Мишей розміщували в пластикових клітках на 12-годинному світловому циклі з ad libitum доступ до води та стандартна лабораторна дієта. Усі процедури були схвалені Інституційним комітетом з догляду та використання тварин при Університеті Південної Каліфорнії з рекомендаціями Національного інституту охорони здоров'я. В експериментах використовували тварин обох статей віком 2–3 місяці. Усі тварини були рандомізовані для отримання інформації про генотип. Всі експерименти були засліплені: оператори, відповідальні за експериментальні процедури та аналіз даних, були засліплені і не знали про розподіл груп протягом експериментів.

Мишей Pericyte-CreER, які експресують Cre рекомбіназу спеціально в перицитах після індукції лікування тамоксифеном (TAM), генерували за допомогою методу подвійного промотору, що поєднує конструкцію Pdgfrb-Flp, яка експресує рекомбіназу Flp під контролем промотору Pdgfrb (Foo et al. ., 2006; Cuttler et al., 2011) та конструкція Cspg4-FSF-CreER, що несе касету Frt-Stop-Frt-CreER під контролем промотора Cspg4 (Zhu et al., 2008, 2011), як ми вже описали раніше (Nikolakopoulou et al., 2019). Цих мишей схрещували з мишами iDTR (Jackson Laboratory, Bar Harbor, ME, USA #: 007900) для Cre-залежної експресії рецептора дифтерійного токсину (DT) (DTR; від simian Hbegf; Buch et al., 2005) у перицитах. Тамоксифен (TAM) вводили внутрішньочеревно (ip) мишам (40 мг/кг щодня) протягом 7 днів для індукції експресії DTR. Через два тижні після закінчення лікування ТАМ, 2-3 місяці Pericyte-CreER; iDTR мишам вводили i.p. 0,1 мкг DT (Sigma – Aldrich, Сент-Луїс, Міссурі, США # D0564) або транспортний засіб на день протягом 10 днів поспіль, як ми повідомляли раніше (Nikolakopoulou et al., 2019). Тварин вивчали на 0, 3, 6 та 9 день лікування ДТ або лікування носієм, включаючи лазерну допплерівську флоуметрію (LDF), зображення власного оптичного сигналу (IOS) та покриття перицитів) та 3 дні після DT або транспортного засобу (LDF, IOS візуалізація, покриття перицитом, нейрональна реакція за допомогою чутливого до напруги барвника (VSD), судинна щільність).