Особенности экспрессионного профиля клеток в модели нейрогенной ниши гиппокампа in vitro при оптогенетической стимуляции : научное издание | Научно-инновационный портал СФУ

Особенности экспрессионного профиля клеток в модели нейрогенной ниши гиппокампа in vitro при оптогенетической стимуляции : научное издание

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2021

Идентификатор DOI: 10.18097/PBMC20216701034

Ключевые слова: neurogenesis, optogenetics, astrocytes, neurogenic niche, neural stem cells, нейрогенез, оптогенетика, астроциты, нейрогенная ниша, нейрональные стволовые клетки

Аннотация: В центральной нервной системе млекопитающих имеются специализированные области - нейрогенные ниши, в которых в постнатальном периоде наблюдается нейрогенез. В составе нейрогенных ниш значительная роль в регуляции процессов нейрогенеза отводится астроцитам, в связи с чем они рассматриваются в качестве перспективной “мишени” для возможного управления процессами нейрогенеза, в том числе с применением методов оптогенетики. В рамках данной работы нами была сформирована модель нейрогенной ниши in vitro, состоящая из клеток церебрального эндотелия, астроцитов и нейросфер. Астроциты в модели нейрогенной ниши экспрессировали каналородопсин ChR2 и подвергались фотоактивации. Воздействие фотоактивированных астроцитов на экспрессионный профиль клеток нейрогенной ниши оценивали с помощью методов иммуноцитохимического анализа. Было установлено, что интактные астроциты в составе нейрогенной ниши способствуют нейрональной дифференцировке стволовых клеток, а также активация астроглии, экспрессирующей фоточувствительные белки, изменяет экспрессию молекул, характеризующих межклеточные взаимодействия пулов покоящихся и пролиферирующих клеток в составе нейрогенной ниши с участием NAD+ (Cx43, CD38, CD157), лактата (MCT1). Зарегистрированные изменения отражают: (a) нарушение паракринных межклеточных взаимодействий двух субпопуляций клеток, одна из которых выступает в качестве источника NAD+, а вторая - в качестве потребителя NAD+ для обеспечения процессов внутриклеточной сигнальной трансдукции; (б) изменение механизмов транспорта лактата за счёт аберрантной экспрессии лактатного транспортера MCT1 в клетках, образующих пул клеток, развивающихся по нейрональному пути дифференцировки. В целом, при фотостимуляции нишевых астроцитов суммарная пролиферативная активность возрастает преимущественно за счёт нейрональных прогениторных клеток, но не нейрональных стволовых клеток. Таким образом, оптогенетическая активация астроцитов может стать перспективным инструментом управления активностью процессов нейрогенеза и формирования локального пронейрогенного микроокружения в модели нейрогенной ниши in vitro. In the central nervous system of mammals, there are specialized areas in which neurogenesis - neurogenic niches - is observed in the postnatal period. It is believed that astrocytes in the composition of neurogenic niches play a significant role in the regulation of neurogenesis, and therefore they are considered as a promising “target” for the possible control of neurogenesis, including the use of optogenetics. In the framework of this work, we formed an in vitro model of a neurogenic niche, consisting of cerebral endothelial cells, astrocytes and neurospheres. Astrocytes in the neurogenic niche model expressed canalorodopsin ChR2 and underwent photoactivation. The effect of photoactivated astrocytes on the expression profile of neurogenic niche cells was evaluated using immunocytochemical analysis methods. It was found that intact astrocytes in the composition of the neurogenic niche contribute to neuronal differentiation of stem cells, as well as the activation of astroglia expressing photosensitive proteins, changes the expression of molecules characterized by intercellular interactions of pools of resting and proliferating cells in the composition of the neurogenic niche with the participation of NAD+ (Cx43, CD38, CD157), lactate (MCT1). In particular, the registered changes reflect a violation of the paracrine intercellular interactions of two subpopulations of cells, one of which acts as a source of NAD+, and the second as a consumer of NAD+ to ensure the processes of intracellular signal transduction; a change in the mechanisms of lactate transport due to aberrant expression of the lactate transporter MCT1 in cells forming a pool of cells developing along the neuronal path of differentiation. In general, with photostimulation of niche astrocytes, the total proliferative activity increases mainly due to neural progenitor cells, but not neural stem cells. Thus, optogenetic activation of astrocytes can become a promising tool for controlling the activity of neurogenesis processes and the formation of a local proneurogenic microenvironment in an in vitro model of a neurogenic niche.

Ссылки на полный текст

Издание

Журнал: Биомедицинская химия

Выпуск журнала: Т. 67, 1

Номера страниц: 34-41

ISSN журнала: 23106972

Место издания: Москва

Издатель: Научно-исследовательский институт биомедицинской химии им. В.Н. Ореховича, Российская академия наук

Авторы

  • Хилажева Е.Д. (Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого)
  • Моргун А.В. (Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого)
  • Бойцова Е.Б. (Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого)
  • Мосягина А.И. (Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого)
  • Шуваев А.Н. (Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого)
  • Малиновская Н.А. (Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого)
  • Успенская Ю.А. (Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого)
  • Пожиленкова Е.А. (Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого)
  • Салмина А.Б. (Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого)

Вхождение в базы данных

Информация о публикациях загружается с сайта службы поддержки публикационной активности СФУ. Сообщите, если заметили неточности.

Вы можете отметить интересные фрагменты текста, которые будут доступны по уникальной ссылке в адресной строке браузера.