Effect of the combination of TGFβ + MCSF + cholesterol on the percentage and functional activity of microglia in rat hippocampal cell cultures

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

Microglial cells in the brain are considered resident macrophages possessing a number of functional and physiological characteristics typical of these immune cells. Microglia are involved in neuroinflammatory processes of various etiologies, during which they undergo phenotypic changes. In neuron–glia cultures, microglial cells typically have low proliferative capacity due to the absence of necessary growth factors. In this study, we evaluated the effect of a combination of compounds critical for microglial proliferation, such as transforming growth factor beta (TGFβ), macrophage colony-stimulating factor (MCSF), and cholesterol, on the number and functional activity of microglial cells in hippocampal cultures from newborn rats. We found that the combination TGFβ + MCSF + cholesterol increased the number of microglial cells in cultures by more than twofold. RT-PCR analysis showed that exposure to the pro-inflammatory agent lipopolysaccharide (LPS) in cultures grown using this combination of factors led to increased expression of genes encoding inflammation-associated proteins such as IL-1β, TNFα, STAT3, as well as the gene encoding vimentin protein, which acts as a situational marker of reactive microglia. Additionally, incubation with LPS led to increased cell death in the cultures. In the case of hypoxic episode exposure, suppression of gene expression encoding the mentioned pro-inflammatory proteins was observed, while the increase in cell death was insignificant. LPS, as well as chemotactic formylated peptide (fMLP, an immune cell activator), caused enhanced production of superoxide anion and increased intracellular Ca²+ concentration in microglial cells. Thus, the described effects of LPS may indicate that the combination of TGFβ + MCSF + cholesterol added to the culture medium promotes the preservation and proliferation of functionally active microglial cells in neuron–glia cultures.

Sobre autores

V. Mal'tseva

Federal Research Center “Pushchino Scientific Center for Biological Research of the Russian Academy of Sciences”, Institute of Cell Biophysics of the Russian Academy of Sciences

Pushchino, 142290 Russia

I. Tumozov

Federal Research Center “Pushchino Scientific Center for Biological Research of the Russian Academy of Sciences”, Institute of Cell Biophysics of the Russian Academy of Sciences

Pushchino, 142290 Russia

N. Ryndina

Federal Research Center “Pushchino Scientific Center for Biological Research of the Russian Academy of Sciences”, Institute of Cell Biophysics of the Russian Academy of Sciences; Tula State University

Pushchino, 142290 Russia; Tula, 300012 Russia

A. Kosenkov

Federal Research Center “Pushchino Scientific Center for Biological Research of the Russian Academy of Sciences”, Institute of Cell Biophysics of the Russian Academy of Sciences

Pushchino, 142290 Russia

S. Gaidin

Federal Research Center “Pushchino Scientific Center for Biological Research of the Russian Academy of Sciences”, Institute of Cell Biophysics of the Russian Academy of Sciences

Email: ser-gajdin@yandex.ru
Pushchino, 142290 Russia

Bibliografia

  1. Bachiller S., Jiménez-Ferrer I., Paulus A., Yang Y., Swanberg M., Deierborg T., Boza-Serrano A. 2018. Microglia in neurological diseases. Front. Cell Neurosci. 12, 488.
  2. Li Q., Barres B.A. 2018. Microglia and macrophages in brain homeostasis and disease. Nat. Rev. Immunol. 18 (4), 225–242.
  3. Nagayach A., Patro N., Patro I. 2016. Microglia in the physiology and pathology of brain. 86 (4), 781–794.
  4. Timmerman R., Burm S.M., Bajramovic J.J. 2018. An overview of in vitro methods to study microglia. Front. Cell Neurosci. 12, 242.
  5. Cakir B., Kiral F.R., Park I.-H. 2022. Advanced in vitro models. Neuron. 110 (21), 3444–3457.
  6. Goshi N., Morgan R.K., Lein P.J., Seker E. 2020. A primary neural cell culture model to study neuron, astrocyte, and microglia interactions in neuroinflammation. J. Neuroinflammation. 17 (1), 155.
  7. Kim H., Le B., Goshi N., Zhu K., Grodzki A.C., Lein P.J., Zhao M., Seker E. 2024. Primary cortical cell tri-culture to study effects of amyloid-β on microglia function and neuroinflammatory response. J. Alzheimers Dis. 102 (3), 730–741.
  8. Gaidin S.G., Kosenkov A.M., Zinchenko V.P., Kairat B.K., Malibayeva A.E., Tuleukhanov S.T. 2025. Identification of neurons containing calcium-permeable AMPA and kainate receptors using Ca2+ imaging. Bio Protoc. 15 (3), e5199.
  9. Maiorov S.A., Laryushkin D.P., Kritskaya K.A., Zinchenko V.P., Gaidin S.G., Kosenkov A.M. 2024. The role of ion channels and intracellular signaling cascades in the inhibitory action of WIN 55,212-2 upon hyperexcitation. Brain Sci. 14 (7), 668.
  10. Maiorov S.A., Kairat B.K., Berezhnov A.V., Zinchenko V.P., Gaidin S.G., Kosenkov A.M. 2024. Peculiarities of ion homeostasis in neurons containing calcium-permeable AMPA receptors. Arch. Biochem. Biophys. 754, 109951.
  11. Gaidin S.G., Maiorov S.A., Laryushkin D.P., Zinchenko V.P., Kosenkov A.M. 2023. A novel approach for vital visualization and studying of neurons containing Ca2+ -permeable AMPA receptors. J. Neurochem. 164 (5), 583–597.
  12. Kim B., Fukuda M., Lee J.-Y., Su D., Sanu S., Silvin A., Khoo A.T.T., Kwon T., Liu X., Chi W., Liu X., Choi S., Wan D.S.Y., Park S.-J., Kim J.-S., Ginhoux F., Je H.S., Chang Y.-T. 2019. Visualizing microglia with a fluorescence turn-on Ugt1a7c substrate. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 58 (24), 7972–7976.
  13. Lelios I., Cansever D., Utz S.G., Mildenberger W., Stifter S.A., Greter M. 2020. Emerging roles of IL-34 in health and disease. J. Exp. Med. 217 (3), e20190290.
  14. Ransohoff R.M. 2016. A polarizing question. Nat. Neurosci. 19 (8), 987–991.
  15. Gaidin S.G., Zinchenko V.P., Sergeev A.I., Teplov I.Y., Mal'tseva V.N., Kosenkov A.M. 2020. Activation of alpha-2 adrenergic receptors stimulates GABA release by astrocytes. Glia. 68 (6), 1114–1130.
  16. Cuní-López C., Stewart R., Quek H., White A.R. 2022. Recent advances in microglia modelling to address translational outcomes in neurodegenerative diseases. Cells. 11 (10), 1662.
  17. Spittau B., Dokalis N., Prinz M. 2020. The role of TGFβ signaling in microglia maturation and activation. Trends Immunol. 41 (9), 836–848.
  18. Elmore M.R.P., 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. 82 (2), 380–397.
  19. Stanley E.R., Biundo F., Gökhan Ş., Chitu V. 2023. Differential regulation of microglial states by colony stimulating factors. Front. Cell Neurosci. 17, 1275935.
  20. Mouihate A. 2014. TLR4-mediated brain inflammation halts neurogenesis. Front. Cell Neurosci. 8, 146.
  21. Nimmervoll B., White R., Yang J.-W., An S., Henn C., Sun J.-J., Luhmann H.J. 2013. LPS-induced microglial secretion of TNFα increases activity-dependent neuronal apoptosis in the neonatal cerebral cortex. Cereb. Cortex. 23 (7), 1742–1755.
  22. Zheng Z.V., Chen J., Lyu H., Lam S.Y.E., Lu G., Chan W.Y., Wong G.K.C. 2022. Novel role of STAT3 in microglia-dependent neuroinflammation after experimental subarachnoid haemorrhage. Stroke Vasc. Neurol. 7 (1), 62–70.
  23. Yun J.-H., Lee D.-H., Jeong H.-S., Kim H.S., Ye S.-K., Cho C.-H. 2021. STAT3 activation in microglia exacerbates hippocampal neuronal apoptosis in diabetic brains. J. Cell Physiol. 236 (10), 7058–7070.
  24. Takamori Y., Mori T., Wakabayashi T., Nagasaka Y., Matsuzaki T., Yamada H. 2009. Nestin-positive microglia in adult rat cerebral cortex. Brain Res. 1270, 10–18.
  25. Krishnasamy S., Weng Y.-C., Thammisetty S.S., Phaneuf D., Lalancette-Hebert M., Kriz J. 2017. Molecular imaging of nestin in neuroinflammatory conditions reveals marked signal induction in activated microglia. J. Neuroinflammation. 14 (1), 45.
  26. Blaschke S.J., Demir S., König A., Abraham J.-A., Vay S.U., Rabenstein M., Olschewski D.N., Hoffmann C., Hoffmann M., Hersch N., Merkel R., Hoffmann B., Schroeter M., Fink G.R., Rueger M.A. 2020. Substrate elasticity exerts functional effects on primary microglia. Front. Cell Neurosci. 14, 590500.
  27. Jiang S.X., Slinn J., Aylsworth A., Hou S.T. 2012. Vimentin participates in microglia activation and neurotoxicity in cerebral ischemia. J. Neurochem. 122 (4), 764–774.
  28. Bernal A., Arranz L. 2018. Nestin-expressing progenitor cells. Cell Mol. Life Sci. 75 (12), 2177–2195.
  29. Bott C.J., Johnson C.G., Yap C.C., Dwyer N.D., Litwa K.A., Winckler B. 2019. Nestin in immature embryonic neurons affects axon growth cone morphology and Semaphorin3a sensitivity. Mol. Biol. Cell. 30 (10), 1214–1229.
  30. Boyne L.J., Fischer I., Shea T.B. 1996. Role of vimentin in early stages of neuritogenesis in cultured hippocampal neurons. Int. J. Dev. Neurosci. 14 (6), 739–748.
  31. Gao J., Su G., Liu J., Shen M., Zhang Z., Wang M. 2024. Formyl peptide receptors in the microglial activation. FASEB J. 38 (21), e70151.
  32. Simpson D.S.A., Oliver P.L. 2020. ROS Generation in Microglia. Antioxidants (Basel). 9 (8), 743.
  33. Korvers L., Andrade Costa A. de, Mersch M., Matyash V., Kettenmann H., Semtner M. 2016. Spontaneous Ca2+ transients in mouse microglia. Cell Calcium. 60 (6), 396–406.
  34. Zhang L., Wei W., Ai X., Kilic E., Hermann D.M., Venkataramani V., Bähr M., Doeppner T.R. 2021. Extracellular vesicles from hypoxia-preconditioned microglia promote angiogenesis and repress apoptosis in stroke mice via the TGF-β/Smad2/3 pathway. Cell Death. Dis. 12 (11), 1068.
  35. Koellhoffer E.C., d’Aigle J., McCullough L.D. 2017. Abstract WP101: Hypoxia drives anti-inflammatory polarization of microglia in ischemic stroke. Stroke. 48 (suppl 1), AWP101.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».