Evaluation of angiogenesis and microvascular remodeling in the subventricular zone of the brain of mice with experimental Alzheimer’s disease

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

BACKGROUND: Under the influence of external factors (learning), processes of microvasculature remodeling occur in the neurogenic niche to meet the metabolic needs of activated cells. However, it remains unclear how these mechanisms of brain plasticity are disrupted during neurodegeneration.

AIM: To study the expression features of markers of angiogenesis and microvascular remodeling in the subventricular zone of the brain during training of animals, including against the background of the development of Alzheimer’s-type neurodegeneration in them.

MATERIAL AND METHODS: The studies were carried out on C57BL/6 mice at the age of 8 months. Modeling of Alzheimer’s disease was carried out by intrahippocampal injection of 2 μl of a 1 mM solution of β-amyloid Aβ25-35. To assess cognitive deficits, a conditioned passive avoidance test using an aversive stimulus was used. The expression of LC3B, ZO1, VEGFR2, VEGFR3, CD146, ICAM2, Dll4, Tie2 in the subventricular zone per 100 DAPI-positive cells was assessed. The test results were processed using one-way ANOVA and Fisher's test, the Mann–Whitney U test, the results were considered significant at p <0.05.

RESULTS: On the 9th day after the administration of β-amyloid, before the application of the aversive stimulus, an increase in the expression level of LC3 (7.95±5.83%, p=0.045), CD146 (18.35±0.01%, p=0.045) was recorded, as well as VEGFR3 (17.13±5.05%, p=0.045), which continued to increase after the presentation of the stimulus (26.61±0.01%, p=0.045). By the beginning of registration of cognitive impairment (38th day of the experiment), the expression level of VEGFR2 (20.61±2.8%, p=0.045) and ICAM2 (126.61±41.28%, p=0.045) increased, the content of Dll4 (29.66±8.72%, p=0.045) and Tie2 (36.39±7.8%, p=0.045) decreased in animals with experimental Alzheimer’s disease.

CONCLUSION: An aversive stimulus stimulates microvascular remodeling mechanisms in the subventricular zone of the animal’s brain, but when exposed to β-amyloid, these processes are significantly disrupted.

About the authors

Anton S. Averchuk

Research Center of Neurology

Author for correspondence.
Email: antonaverchuk@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1284-6711
SPIN-code: 7276-8713
Scopus Author ID: 57204197597
ResearcherId: I-1075-2018

Cand. Sci. (Biol.), Assoc. Prof., Researcher, Laboratory of Neurobiology and Tissue Engineering, Brain Science Institute

Russian Federation, Moscow

Maria V. Ryazanova

Research Center of Neurology

Email: mashenka.ryazanova@list.ru
ORCID iD: 0000-0003-0700-4912

Postgrad. Stud., Laboratory of Neurobiology and Tissue Engineering, Brain Science Institute

Russian Federation, Moscow

Alla V. Stavrovskaya

Research Center of Neurology

Email: alla_stav@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8689-0934

Cand. Sci. (Biol.), Head, Laboratory of Experimental Pathology of the Nervous System, Brain Science Institute

Russian Federation, Moscow

Svetlana V. Novikova

Research Center of Neurology

Email: levik_82@mail.ru
ORCID iD: 0009-0008-3905-1928

Junior Researcher, Laboratory of Experimental Pathology of the Nervous System, Brain Science Institute

Russian Federation, Moscow

Alla B. Salmina

Research Center of Neurology

Email: allasalmina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4012-6348

M.D., D. Sci. (Med), Prof., Chief Researcher, Head, Laboratory of Experimental Pathology of the Nervous System, Brain Science Institute

Russian Federation, Moscow

References

  1. Bogorad MI, DeStefano JG, Linville RM, Wong AD, Searson PC. Cerebrovascular plasticity: Processes that lead to changes in the architecture of brain microvessels. J Cereb Blood Flow Metab. 2019;39(8):1413–1432. doi: 10.1177/0271678X19855875.
  2. Ryazanova MV, Averchuk AS, Novikova SV, Salmina AB. Molecular mechanisms of angiogenesis: Brain is in the focus. Opera Medica et Physiologica. 2022;9(2):54–72. doi: 10.24412/2500-2295-2022-2-54-72.
  3. Tregub PP, Averchuk AS, Baranich TI, Ryazanova MV, Salmina AB. Physiological and pathological remodeling of cerebral microvessels. Int J Mol Sci. 2022;23(20):12683. doi: 10.3390/ijms232012683.
  4. Cutler RR, Kokovay E. Rejuvenating subventricular zone neurogenesis in the aging brain. Curr Opin Pharmacol. 2020;50:1–8. doi: 10.1016/j.coph.2019.10.005.
  5. Lin R, Cai J, Nathan C, Wei X, Schleidt S, Rosenwasser R, Iacovitti L. Neurogenesis is enhanced by stroke in multiple new stem cell niches along the ventricular system at sites of high BBB permeability. Neurobiol Dis. 2015;74:229–239. doi: 10.1016/j.nbd.2014.11.016.
  6. Steinman J, Sun HS, Feng ZP. Microvascular alterations in Alzheimer's disease. Front Cell Neurosci. 2021;14:618986. doi: 10.3389/fncel.2020.618986.
  7. Dong X, Wang YS, Dou GR, Hou HY, Shi YY, Zhang R, Ma K, Wu L, Yao LB, Cai Y, Zhang J. Influence of Dll4 via HIF-1α-VEGF signaling on the angiogenesis of choroidal neovascularization under hypoxic conditions. PLoS One. 2011;6(4):e18481. doi: 10.1371/journal.pone.0018481.
  8. Averchuk AS, Ryazanova MV, Baranich TI, Stavrovskaya AV, Rozanova NA, Novikova SV, Salmina AB. The neurotoxic effect of beta-amyloid is accompanied with changes in the mitochondrial dynamics and autophagy in neurons and brain endothelial cells in the experimental model of Alzheimer’s disease. Bulletin Exper Biol Med. 2023;175(3):291–297. (In Russ.) doi: 10.47056/0365-9615-2023-175-3-291-297.
  9. Amsellem V, Dryden NH, Martinelli R, Gavins F, Almagro LO, Birdsey GM, Haskard DO, Mason JC, Turowski P, Randi AM. ICAM-2 regulates vascular permeability and N-cadherin localization through ezrin-radixin-moesin (ERM) proteins and Rac-1 signalling. Cell Commun Signal. 2014;12:12. doi: 10.1186/1478-811X-12-12.
  10. Pang D, Wang L, Dong J, Lai X, Huang Q, Milner R, Li L. Integrin α5β1-Ang1/Tie2 receptor cross-talk regulates brain endothelial cell responses following cerebral ischemia. Exp Mol Med. 2018;50(9):1–12. doi: 10.1038/s12276-018-0145-7.
  11. Wang X, Bove AM, Simone G, Ma B. Molecular bases of VEGFR-2-mediated physiological function and pathological role. Front Cell Dev Biol. 2020;8:599281. doi: 10.3389/fcell.2020.599281.
  12. Heinolainen K, Karaman S, D'Amico G et al. VEGFR3 modulates vascular permeability by controlling VEGF/VEGFR2 signaling. Circ Res. 2017;120(9):1414–1425. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.116.310477.
  13. Moritz F, Schniering J, Distler JHW et al. Tie2 as a novel key factor of microangiopathy in systemic sclerosis. Arthritis Res Ther. 2017;19(1):105. doi: 10.1186/s13075-017-1304-2.
  14. González-Salinas S, Medina AC, Alvarado-Ortiz E, Antaramian A, Quirarte GL, Prado-Alcalá RA. Retrieval of inhibitory avoidance memory induces differential transcription of arc in striatum, hippocampus, and amygdala. Neuroscience. 2018;382:48–58. doi: 10.1016/j.neuroscience.2018.04.031.
  15. Lobov I, Mikhailova N. The role of Dll4/notch signaling in normal and pathological ocular angiogenesis: Dll4 controls blood vessel sprouting and vessel remodeling in normal and pathological conditions. J Ophthalmol. 2018;2018:3565292. doi: 10.1155/2018/3565292.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Changes in the expression level of LC3 (A) in endothelial cells (ZO1-immunopositive cells) and CD146 (B) in the brain subventricular zone of animals in the control group and in experimental Alzheimer's disease (AD) to 9th (dark columns) and 38th (light columns) days

Download (33KB)
3. Fig. 2. VEGFR2 (А) and VEGFR3 (Б) in the brain subventricular zone of animals in the control group and in experimental Alzheimer's disease on the 9th (dark columns) and 38th (light columns) days

Download (28KB)
4. Fig. 3. Changes in the expression level of ICAM2, Dll4, Tie2 in the brain subventricular zone of animals in the control group and in experimental Alzheimer's disease on the 9th (dark columns) and 38th (light columns) days

Download (22KB)
5. Fig. 4. Changes in the number of ICAM2-immunopositive cells in the brain subventricular zone of mice in control (A) and with experimental Alzheimer's disease on the 9th day of the experiment (B). Arrows indicate ICAM2-immunopositive cells; nuclei are stained with DAPI

Download (80KB)

© 2024 Eco-Vector





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».