Influence of fibroblast growth factor-2 on the activation of mouse hippocampal microglia in a lipopolysaccharide-induced neuroinflammation model in vitro

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Introduction. Activation of the pro-inflammatory phenotype of microglia may be one of the causes of chronic neuroinflammation and, as a result, can lead to pathological conditions of the brain. The use of neurotrophic factors, such as FGF2, may become one of the promising methods for correcting neurodegenerative diseases, but the question of the influence of this factor on microglia activation is still open.

The purpose of this work was to study the effect of FGF2 on the activation of mouse hippocampal microglia in an in vitro model of neuroinflammation induced by lipopolysaccharide.

Material and methods. The study was carried out on a culture of primary mixed glial cells of the mouse hippocampus. To quantify, area, and morphological changes in microglial cells in response to the effects of LPS and FGF2, immunocytochemical analysis was performed for markers of astrocytes (GFAP) and microglia (Iba-1). Analysis of the expression level of IL-1β, IL-6, IL-10, TNF-α was carried out by quantitative PCR.

Results. In response to LPS exposure, there was an increase in the percentage of Iba-1+ cells, their surface area, changes in morphological characteristics, together with an increase in the level of expression of pro-inflammatory cytokines IL-1β, IL-6, TNF-α and anti-inflammatory cytokine IL-10 both within 6, so 12 hours of exposition. The addition of FGF2 led to a decrease in the percentage of Iba-1+ cells in culture and a decrease in the surface area of microglia. A decrease in the relative level of expression of IL-1β and IL-6 was noted in the groups where LPS and FGF2 were added, while the expression of TNF-α did not change. With an increase in cultivation time up to 12 hours, an increased expression of IL-10 was detected in this group.

Conclusion. Stimulation with LPS promotes the transition of microglia from a resting to an activated pro-inflammatory phenotype, as evidenced by increased proliferative activity of Iba-1+ cells in combination with an increase in the level of expression of pro-inflammatory cytokines. Inhibition of two of the three pro-inflammatory cytokines (IL-1β and IL-6) and a significant increase in the level of IL-10 in cell culture suggests an anti-inflammatory effect of FGF2.

About the authors

Margarita R. Shults

Immanuel Kant Baltic Federal University

Author for correspondence.
Email: margarita.r.schulz@gmail.com
ORCID iD: 0009-0000-0638-0911

master student High School of Life Sciences, Immanuel Kant Baltic federal University

Russian Federation, ul. Universitetskaya, 2, Kaliningrad, 236041

Anton S. Shults

Immanuel Kant Baltic Federal University

Email: anton.s.schulz@gmail.com
ORCID iD: 0009-0004-1844-554X

master student High School of Life Sciences, Immanuel Kant Baltic federal University

Russian Federation, ul. Universitetskaya, 2, Kaliningrad, 236041

Oksana P. Tuchina

Immanuel Kant Baltic Federal University

Email: otuchina@kantiana.ru
ORCID iD: 0000-0003-1480-1311

head of laboratory for Synthetic biology, High School of Life Sciences, Immanuel Kant Baltic federal University. PhD, docent

Russian Federation, ul. Universitetskaya, 2, Kaliningrad, 236041

References

  1. Zhou R., Ji B., Kong Y., Qin L., Ren W., Guan Y., Ni R. PET Imaging of Neuroinflammation in Alzheimer’s Disease. Frontiers in immunology. 2021; 12 (739130): 1–16. https://doi.org/10.3389/fimmu.2021.739130
  2. Rodriguez A.M., Rodriguez J., Giambartolomei G.H. Microglia at the Crossroads of Pathogen-Induced Neuroinflammation. ASN Neuro. 2022; 14: 1–15. https://doi.org/10.1177/17590914221104566
  3. Olah M., Biber K., Vinet J., Boddeke H.W. Microglia phenotype diversity. CNS Neurol Disord Drug Targets. 2011; 10: 108–18. https://doi.org/10.2174/187152711794488575
  4. Zhang Y., Xu S., Liang K.Y., Li K., Zou Z.P., Yang C.L., Tan K., Cao X., Jiang Y., Gao T.M., Bai X.C. Neuronal mTORC1 Is Required for Maintaining the Nonreactive State of Astrocytes. The J. of biological chemistry. 2017; 292: 100–11. https://doi.org/10.1074/jbc.M116.744482
  5. Hu J., Wang P., Wang Z., Xu Y., Peng W., Chen X., Fang Y., Zhu L., Wang D., Wang X., Lin L., Ruan L. Fibroblast-Conditioned Media Enhance the Yield of Microglia Isolated from Mixed Glial Cultures. Cell Mol Neurobiol. 2023; 43: 395–408. https://doi.org/10.1007/s10571-022-01193-9
  6. Schildge S., Bohrer C., Beck K., Schachtrup C. Isolation and culture of mouse cortical astrocytes. J. Vis Exp. 2013; 71: 1–7. https://doi.org/10.3791/50079
  7. Mecha M., Iñigo P.M., Mestre L., Hernangómez M., Borrell J.I., Guaza C. An easy and fast way to obtain a high number of glial cells from rat cerebral tissue: A beginners approach. Protocol exchange. 2011; 1–9. https://doi.org/10.1038/protex.2011.218
  8. He Y., Taylor N., Yao X., Bhattacharya A. Mouse primary microglia respond differently to LPS and poly(I:C) in vitro. Sci Rep. 2021; 11: 1–14. https://doi.org/10.1038/s41598-021-89777-1
  9. Tang M.M., Lin W.J., Pan Y.Q., Li Y.C. Fibroblast Growth Factor 2 Modulates Hippocampal Microglia Activation in a Neuroinflammation Induced Model of Depression. Front Cell Neurosci. 2018; 12: 1–14. https://doi.org/10.3389/fncel.2018.00255
  10. Cunha C., Gomes C., Vaz A.R., Brites D. Exploring New Inflammatory Biomarkers and Pathways during LPS-Induced M1 Polarization. Mediators Inflamm. 2016; 2016: 1–17. https://doi.org/10.1155/2016/6986175
  11. Leyh J., Paeschke S., Mages B., Michalski D., Nowicki M., Bechmann I., Winter, K. Classification of Microglial Morphological Phenotypes Using Machine Learning. Front Cell Neurosci. 2021; 15: 1–17. https://doi.org/10.3389/fncel.2021.701673
  12. Mecha M., Feliú A., Carrillo-Salinas F.J., Rueda-Zubiaurre A., Ortega-Gutiérrez S., de Sola R.G., Guaza C. Endocannabinoids drive the acquisition of an alternative phenotype in microglia. Brain Behav Immun. 2015; 49: 233–45. https://doi.org/10.1016/j.bbi.2015.06.002
  13. Ransohoff R.M. A polarizing question: do M1 and M2 microglia exist? Nat Neurosci. 2016; 19: 987–91. https://doi.org/10.1038/nn.4338
  14. Патлай Н.И., Сотников Е.Б., Тучина О.П. Роль микроглиальных цитокинов в модуляции нейрогенеза во взрослом мозге. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований 2020: 5: 15–23. doi: 10.17513/mjpfi.13062 [Patlay N.I., Sotnikov E.B., Tuchina O.P. The role of microglial cytokines in the modulation of neurogenesis in the adult brain. International J. of Applied and Basic Research 2020; 5: 15–23. doi: 10.17513/mjpfi.13062 (in Russian)]
  15. Виноградова А.В., Тучина О.П. Роль реактивной глии в модуляции нейро- и синаптогенеза in vitro. Молекулярная медицина. 2021; 19 (6): 59–64. doi.org/10.29296/24999490-2021-06-10 [Vinogradova A.V., Tuchina O.P. The role of reactive glia in the modulation of neuro- and synaptogenesis in vitro. Molecular Medicine. 2021; 19 (6): 59–64. doi.org/10.29296/24999490-2021-06-10 (in Russian)]
  16. Eves E.M., Skoczylas C., Yoshida K., Alnemri E.S., Rosner M.R. FGF induces a switch in death receptor pathways in neuronal cells. J. Neurosci. 2001; 21: 4996–5006. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.21-14-04996.2001
  17. Hobbs S., Reynoso M., Geddis A.V., Mitrophanov A.Y., Matheny R.W. Jr. LPS-stimulated NF-κB p65 dynamic response marks the initiation of TNF expression and transition to IL-10 expression in RAW 264.7 macrophages. Physiol Rep. 2018; 6 (21): 1–16. https://doi.org/10.14814/phy2.13914

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Area (a) and percentage of Iba+ cells (б) in primary mixed mouse glial culture. Data are presented as mean ± SD, n=3 (independent experiments). ANOVA

Download (38KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Dynamics of changes in IL-1β (a), IL-6 (б), IL-10 (в), and TNF-α (г) gene expression. Data are presented as mean ± SD, n=3 (independent experiments). ANOVA

Download (81KB)
Indexing metadata

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».