Frontierele Ablația acută a pericitelor corticale duce la decuplarea neurologică rapidă celulară

Celule non-neuronale

Acest articol face parte din subiectul de cercetare

Rolul unității neurovasculare în neurodegenerare Vizualizați toate cele 15 articole

Editat de
Eng-King Tan

Institutul Național de Neuroștiințe (NNI), Singapore

Revizuite de
Hajime Hirase

Universitatea din Copenhaga, Danemarca

Farida Hellal

Helmholtz Center München, Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren (HZ), Germania

Afilierile editorului și ale recenzenților sunt cele mai recente oferite în profilurile lor de cercetare Loop și este posibil să nu reflecte situația lor în momentul examinării.

frontierele

  • Descărcați articolul
    • Descărcați PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Suplimentar
      Material
  • Citarea exportului
    • Notă finală
    • Manager de referință
    • Fișier TEXT simplu
    • BibTex
DISTRIBUIE PE

Scurt raport de cercetare ARTICOL

  • 1 Departamentul de Fiziologie și Neuroștiințe, Institutul Neurogenetic Zilkha, Școala de Medicină Keck a Universității din California de Sud, Los Angeles, CA, Statele Unite
  • 2 Departamentul de Neurobiologie, Institutul de Cercetări Biologice, Universitatea din Belgrad, Belgrad, Serbia

Introducere

Funcționarea corectă a creierului depinde de livrarea de oxigen și substanțe nutritive prin intermediul fluxul sanguin cerebral (CBF). Cuplarea neurovasculară, mecanismul unic de control al CBF în creierul mamiferelor, asigură o creștere rapidă a ratei de CBF și de livrare a oxigenului către structurile cerebrale activate (Kisler și colab., 2017a). Pericitele sunt celule murale perivasculare care învelesc capilarele creierului. Acestea sunt poziționate central în cadrul unității neurovasculare, o colecție de diferite tipuri de celule care la nivelul capilarelor creierului include pericite, celule endoteliale, astrocite și neuroni (Kisler și colab., 2017a). Grupul nostru și alții au arătat că pericitele joacă roluri vitale în reglementarea CBF (Bell și colab., 2010; Tachibana și colab., 2018; Nikolakopoulou și colab., 2019; Nortley și colab., 2019), cuplarea neurovasculară (Peppiatt și colab., 2006; Hall și colab., 2014; Biesecker și colab., 2016; Mishra și colab., 2016; Kisler și colab., 2017b; Cai și colab., 2018; Rungta și colab., 2018; Nortley și colab., 2019) și integritatea barierei hematoencefalice (BBB) ​​(Armulik și colab., 2010; Bell și colab., 2010; Daneman și colab., 2010).

Modelele studiate anterior de deficit congenital de pericite se bazează fie pe biodisponibilitatea redusă a factorului de creștere derivat din trombocite endoteliale-B (PDGF-BB; Armulik și colab., 2010; Keller și colab., 2013), fie pe receptorul factorului de creștere derivat din trombocite moștenit la nivel global- Deficiența β (PDGFRβ) în pericite (Bell și colab., 2010; Daneman și colab., 2010; Nikolakopoulou și colab., 2017). Pdgfrb-șoarecii deficienți dezvoltă o pierdere progresivă, dar lentă a pericitului în timp, asociată cu reducerea și dereglarea CBF, ducând în cele din urmă la disfuncție neuronală pe măsură ce îmbătrânesc și poate dura câteva luni până se dezvoltă (Bell și colab., 2010; Kisler și colab., 2017b; Montagne și colab., 2018). Deși am arătat anterior că pierderea moderată de pericite în Pdgfrb șoarecii cu deficit de pericite duc la decuplarea neurovasculară și la scăderea livrării de oxigen premergătoare modificărilor neuronale care apar târziu (Kisler și colab., 2017b), nu este clar dacă a apărut o compensare a dezvoltării în acest model care ar putea contribui la cuplarea neurovasculară aberantă. Folosind un in vivo tehnica de ablație cu laser, un alt studiu a arătat că ablația acută cu pericit unic duce la pierderea temporară localizată a tonusului vascular și dilatarea capilară (Berthiaume și colab., 2018). Cu toate acestea, niciunul dintre aceste studii nu a examinat efectul pierderii rapide și globale a pericitelor cerebrale asupra răspunsurilor hemodinamice, deoarece poate apărea în unele tulburări neurologice acute și cronice (Sweeney și colab., 2018a, b, 2019).

Pentru a dezlega modificările cuplării neurovasculare de aspectele de dezvoltare ale pierderii pericitelor și pentru a determina efectul pierderii globale de pericite acute asupra cuplării neurovasculare, am folosit un model recent dezvoltat de șoarece de ablație specifică pericitului pentru a epuiza rapid pericitele din creierul șoarecilor vii (Nikolakopoulou și colab., 2019). Am emis ipoteza că pierderea rapidă a acoperirii pericitului capilar ar duce la răspunsuri hemodinamice aberante rapide la stimulul neuronal.

Materiale și metode

Animale

Șoarecii au fost adăpostiți în cuști de plastic pe un ciclu de lumină de 12 ore cu ad libitum acces la apă și o dietă standard de laborator. Toate procedurile au fost aprobate de Comitetul instituțional de îngrijire și utilizare a animalelor de la Universitatea din California de Sud, cu instrucțiunile Institutului Național de Sănătate. Animalele de ambele sexe în vârstă de 2-3 luni au fost utilizate în experimente. Toate animalele au fost randomizate pentru informațiile despre genotip. Toate experimentele au fost orbite: operatorii responsabili pentru procedurile experimentale și analiza datelor au fost orbi și nu știau de alocarea grupului pe tot parcursul experimentelor.

Șoarecii Pericyte-CreER, care exprimă recombinaza Cre în mod specific în pericite după tratamentul cu inducție cu tamoxifen (TAM), au fost generați utilizând o abordare cu dublu promotor care combină un construct Pdgfrb-Flp care exprimă recombinaza Flp sub controlul promotorului Pdgfrb (Foo și colab. ., 2006; Cuttler și colab., 2011) și o construcție Cspg4-FSF-CreER care poartă o casetă Frt-Stop-Frt-CreER sub controlul promotorului Cspg4 (Zhu și colab., 2008, 2011), așa cum am descris anterior (Nikolakopoulou și colab., 2019). Acești șoareci au fost încrucișați cu șoareci iDTR (Laboratorul Jackson, Bar Harbor, ME, SUA #: 007900) pentru expresia dependentă de Cre a receptorului toxinei difterice (DT) (DTR; de la simian Hbegf; Buch și colab., 2005) în pericite. Tamoxifenul (TAM) a fost administrat intraperitoneal (i.p) la șoareci (40 mg/kg pe zi) timp de 7 zile pentru a induce expresia DTR. La două săptămâni după terminarea tratamentului TAM, Pericyte-CreER în vârstă de 2-3 luni; Șoarecii iDTR au fost administrați i.p. 0,1 μg DT (Sigma - Aldrich, St. Louis, MO, SUA # D0564) sau vehicul pe zi timp de 10 zile consecutive, așa cum am raportat anterior (Nikolakopoulou și colab., 2019). Animalele au fost studiate în ziua 0, 3, 6 și 9 a tratamentului DT sau a vehiculului, inclusiv fluxmetria cu laser doppler (LDF), imagistica semnalului intrinsec optic (IOS) și acoperirea pericitului) și la 3 zile după DT sau vehicul (LDF, IOS ) imagistică, acoperire pericite, răspuns neuronal prin colorare sensibilă la tensiune (VSD), densitate vasculară).