Morphological and functional characteristics of LPS-stimulated microglial cells under the action of orexin A

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Interest to the orexin-containing neurons is caused by their recent discovery and perspectives of their usage for treatment of different diseases. The studies in this area were launched recently and are of special interest since the opportunity of modulating functional activity of the brain immune system is of pivotal significance for therapy of various central nervous system (CNS) disorders providing novel ways of search and promising data on therapeutic effects of orexins in inflammatory, autoimmune diseases as well as malignant tumors.

Some data from literature show that orexins may exert therapeutic effects in different disorders caused by altered neuroimmune interactions. Participation of this neuromediator system is shown in pathogenesis of narcolepsia, obesity, multiple sclerosis, Alzheimer disease, intestinal disorders, septic shock and cancer, due to involvement of orexins in functional regulation of various components of immune syste, e.g., microglial cell populations. Despite only scarce data on these effects, some experimental results obtained over last years, add to our understanding of orexin effects upon functional activity of the brain immune system.

A number of previous studies allowed to assess the orexin effects on morpho-functional features of microglial cells activated by lipopolysaccharide (LPS), thus presenting a prospective for development of novel approaches to therapy of infectious, inflammatory, neurodegenerative and autoimmune disorders affecting CNS. In the present study, we aimed for detecting the effects of neuromediator orexin A upon functional traits of of microglial cells activated by LPS (M1 phenotype) as evaluated by changes of their size and length of their processes, as well as density of cell distribution.

We have studied the changes of microglia cell numbers following intraperitoneal LPS injection. It was shown that, the LPS causes higher activation degree of these cells, i.e., the contents of microglial cells becomes increased in somatosensory area of the brain cortex. A series of these studies allowed us to demonstrate that intracerebroventricular injection of orexin A in animals following LPS injection does not cause detectable changes of the processes initiated by LPS. The comparative analysis did not detect any changes in length of microglial processes localized in somatosensory or motor cortical areas, and corpus striatum. Other parameters of the microglial cell activation will be studied in future.

Keywords

About the authors

A. P. Synchikova

Research Institute of Experimental Medicine

Author for correspondence.
Email: 9410206@gmail.com

Postgraduate Student, Department of General Pathology and Pathogolical Physiology

Russian Federation, St. Petersburg

E. A. Korneva

Research Institute of Experimental Medicine

Email: 9410206@gmail.com

Professor, Full Member, Russian Academy of Sciences, Chief Research Associate, Department of General Pathology and Pathogolical Physiology

Russian Federation, St. Petersburg

References

  1. Becquet L., Abad C., Leclercq M., Miel C., Jean L., Riou G., Couvineau A., Boyer O., Tan Y.-V. Systemic administration of orexin A ameliorates established experimental autoimmune encephalomyelitis by diminishing neuroinflammation. Neuroinflammation, 2019, Vol. 16, 64. doi: 10.1186/s12974-019-1447-y.
  2. Biber K., Möller T., Boddeke E., Prinz M. Central nervous system myeloid cells as drug targets: current status and translational challenges. Nat. Rev. Drug Discov., 2016, Vol. 15, no. 2, pp. 110-124.
  3. Daria A., Colombo A., Llovera G., Hampel H., Willem M., Liesz A., Haass C., Tahirovic S. Young microglia restore amyloid plaque clearance of aged microglia. EMBO J., 2016, Vol. 36, no. 5, pp. 583-603.
  4. DeCoursey T.E., Morgan D., Cherny V.V. The voltage dependence of NADPH oxidase reveals why phagocytes need proton channels. Nature, 2003, Vol. 422, no. 6931, pp. 531-534.
  5. Dheen S.T., Kaur C., Ling E.A. Microglial activation and its implications in the brain diseases. Curr. Med. Chem., 2007, Vol. 14, no. 11, pp. 1189-1197.
  6. España R.A., Baldo B.A., Kelley A.E., Berridge C.W. Wake-promoting and sleep-suppressing actions of hypocretin (orexin): basal forebrain sites of action. Neuroscience, 2001, Vol. 106, no. 4, pp. 699-715.
  7. Gaykema R.P.A., Goehler L.E. Lipopolysaccharide challenge-induced suppression of Fos in hypothalamic orexin neurons: their potential role in sickness behavior. Brain Behav. Immun., 2009, Vol. 23, no. 7, pp. 926-930.
  8. Kettenmann H., Hanisch U.K., Noda M., Verkhratsky A. Physiology of microglia. Physiol. Rev., 2011, Vol. 91, no. 2, pp. 461-553.
  9. Nishino S., Fujiki N., Ripley B., Sakurai E., Kato M., Watanabe T., Mignot E., Yanai K. Decreased brain histamine content in hypocretin/orexin receptor-2 mutated narcoleptic dogs. Neurosci. Lett., 2001, Vol. 313, no. 3, pp. 125-128.
  10. Paolicelli R.C., Bolasco G., Pagani F., Maggi L.,Scianni M. Synaptic pruning by microglia is necessary for normal brain development. Science, 2011, Vol. 333, no. 6048, pp. 1456-1458.
  11. Peyron C., Tighe D.K., van den Pol A.N., de Lecea L., Heller H.C., Sutcliffe J.G., Kilduff T.S. Neurons containing hypocretin (orexin) project to multiple neuronal systems. J. Neurosci., 1998, Vol. 18, no. 23, pp. 9996-10015.
  12. Ransohoff R.M. How neuroinflammation contributes to neurodegeneration. Science, 2016, Vol. 353, no. 6301, pp. 777-783.
  13. Rock R.B., Peterson P.K. Microglia as a pharmacological target in infectious and inflammatory diseases of the brain. Neuroimmun. Pharmacol., 2006, Vol. 1, no. 2, pp. 117-126.
  14. Thanos S. The Relationship of microglial cells to dying neurons during natural neuronal cell death and axotomy-induced degeneration of the rat retina. Eur. J. Neurosci., 1991, Vol. 3, pp. 1189-1207.
  15. Wei R., Jonakait G.M. Neurotrophins and the anti-inflammatory agents interleukin-4 (IL-4), IL-10, and IL-11 and transforming growth factor-B1 (TGF-B1) down-regulate T cell costimulatory molecules B7 and CD40 on cultured rat microglia. Neuroimmunol., 1999, Vol. 95, no. 1-2, pp. 8-18.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Figure 1. The length of processes of microglial cells localized in the somatosensory (A), motor cortex (B), and striatum (C)

Download (280KB)
3. Figure 2. Number of microglial cells in the somatosensory zone of the cerebral cortex after LPS administration (after 7 and 24 hours)

Download (172KB)

Copyright (c) 2022 Synchikova A.P., Korneva E.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

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».