在病理?xiàng)l件下,組織巨噬細(xì)胞(如中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的小膠質(zhì)細(xì)胞)的復(fù)雜激活過(guò)程中,用經(jīng)典淋巴細(xì)胞細(xì)胞因子——干擾素-γ(IFN-γ)進(jìn)行預(yù)致敏(priming)至關(guān)重要。根據(jù)當(dāng)前的生物學(xué)概念,預(yù)致敏使得巨噬細(xì)胞在遇到繼發(fā)性炎癥刺激(如細(xì)菌成分)時(shí),能夠產(chǎn)生過(guò)度的免疫反應(yīng)。在此,我們證明,單用IFN-γ預(yù)致敏本身即可誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞增殖和適度激活,包括誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)的上調(diào)。重要的是,伴隨產(chǎn)生的適量一氧化氮(NO)足以干擾快速神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)振蕩(30–70 Hz),而這種振蕩是感知、注意力和記憶等高級(jí)腦功能的基礎(chǔ)。這一機(jī)制可能有助于解釋慢性腦部疾病(如多發(fā)性硬化和阿爾茨海默病)中的早期認(rèn)知障礙。
小膠質(zhì)細(xì)胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的常駐巨噬細(xì)胞,在大多數(shù)腦部疾病中會(huì)被激活,例如中風(fēng)、細(xì)菌性腦膜腦炎、多發(fā)性硬化和阿爾茨海默病。小膠質(zhì)細(xì)胞的激活過(guò)程復(fù)雜,其特征包括形態(tài)改變、抗原呈遞、細(xì)胞因子和自由基釋放,以及遷移和吞噬作用的變化;其后果范圍從神經(jīng)保護(hù)到神經(jīng)毒性不等。然而,不同激活表型對(duì)神經(jīng)元功能的影響在很大程度上尚不清楚。
II型干擾素(IFN-γ)是一種可溶性細(xì)胞因子,主要由1型輔助T(Th1)細(xì)胞、細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞釋放。值得注意的是,在多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病和動(dòng)物模型中,包括中風(fēng)、多發(fā)性硬化和阿爾茨海默病,均有T細(xì)胞浸潤(rùn)和/或IFN-γ升高的報(bào)道。IFN-γ參與小膠質(zhì)細(xì)胞的預(yù)致敏(priming),這與多種細(xì)胞適應(yīng)性改變相關(guān),包括形態(tài)變化、受體上調(diào)和促炎細(xì)胞因子水平升高。值得注意的是,預(yù)致敏通常被認(rèn)為能使小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)繼發(fā)性(且原本為閾下)炎癥刺激產(chǎn)生過(guò)度的反應(yīng)。例如,細(xì)菌脂多糖(LPS)通過(guò)Toll樣受體4(TLR4)作用后,會(huì)觸發(fā)促炎和細(xì)胞毒性物質(zhì)的釋放,如TNF-α、IL-6和一氧化氮(NO),最終導(dǎo)致神經(jīng)元死亡。然而,IFN-γ預(yù)致敏的小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)突觸活動(dòng)和神經(jīng)信息處理的影響尚未被廣泛探索。
我們?cè)诔錾竽X組織(原位)中,即器官型海馬腦片培養(yǎng)物中,探討了這一基本問(wèn)題。腦片培養(yǎng)物具有保存完好的細(xì)胞構(gòu)筑和功能性神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò),同時(shí)在實(shí)驗(yàn)暴露期間天然缺乏來(lái)自血管的白細(xì)胞浸潤(rùn)。膽堿能伽馬振蕩(30–70 Hz)被用作興奮性錐體神經(jīng)元和抑制性中間神經(jīng)元之間精確突觸傳遞的靈敏功能性讀數(shù)。
IFN-γ受體在功能上存在于小膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞,或許也存在于神經(jīng)元中。為了驗(yàn)證伽馬振蕩減慢是否由小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo),我們使用了脂質(zhì)體包裹的氯膦酸鹽(clodronate);這種無(wú)毒的雙膦酸鹽在被巨噬細(xì)胞/小膠質(zhì)細(xì)胞攝入并在細(xì)胞內(nèi)積聚后,能夠特異性誘導(dǎo)這些細(xì)胞凋亡。氯膦酸鹽處理后,未經(jīng)其他處理的腦片培養(yǎng)物中的小膠質(zhì)細(xì)胞幾乎被清除(圖6A)。殘余的小膠質(zhì)細(xì)胞表現(xiàn)出更強(qiáng)的Iba1染色,且形態(tài)上更為肥大。即使在氯膦酸鹽存在的情況下,IFN-γ仍然能夠誘導(dǎo)這些小膠質(zhì)細(xì)胞增殖。這可能反映了小膠質(zhì)細(xì)胞具有較高的自我更新能力。值得注意的是,在小膠質(zhì)細(xì)胞耗竭的腦片培養(yǎng)物中(CLOD+IFN-γ),IFN-γ無(wú)法誘導(dǎo)頻率的特異性下降(圖6A)。峰值功率和半高全寬(FWHM)仍然沒(méi)有變化。在對(duì)照實(shí)驗(yàn)中,排除了脂質(zhì)體對(duì)伽馬振蕩可能產(chǎn)生的副作用。這些數(shù)據(jù)表明,在原位條件下,減慢伽馬振蕩主要由小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo),而非星形膠質(zhì)細(xì)胞。

圖6.小膠質(zhì)細(xì)胞iNOS介導(dǎo)的伽馬振蕩減慢。 腦片培養(yǎng)物分別暴露于IFN-γ(1,000 ng/mL)、氯膦酸鹽(100 µg/mL)加IFN-γ(1,000 ng/mL)(CLOD+IFN-γ)、iNOS抑制劑1400W(10 µM)或IFN-γ加1400W(IFN-γ+1400W),處理時(shí)間為72小時(shí)。
論文信息:
論文題目:Priming of microglia with IFN-γ slows neuronal gamma oscillations in situ
期刊名稱:PNAS
時(shí)間期卷:116 (10) 4637-4642
DOI: 10.1073/pnas.1813562116
產(chǎn)品信息:
貨號(hào):CP-010-010
規(guī)格:10ml+10ml
品牌:Liposoma
產(chǎn)地:荷蘭
名稱:Clodronate Liposomes&Control Liposomes
辦事處:靶點(diǎn)科技
Clodronate Liposomes氯膦酸鹽脂質(zhì)體清除脾臟邊緣區(qū)巨噬細(xì)胞。荷蘭Liposoma巨噬細(xì)胞清除劑ClodronateLiposomes見(jiàn)刊于PNAS:干擾素?γ預(yù)激活小膠質(zhì)細(xì)胞可減慢原位神經(jīng)元γ振蕩。

Liposoma巨噬細(xì)胞清除劑Clodronate Liposomes氯膦酸二鈉脂質(zhì)體清除巨噬細(xì)胞的材料和方法:
In vivo macrophage depletion
Slice Cultures and Exposures.
Wistar rats (Charles River Laboratories) were handled in accordance with the European directive 2010/63/EU and with consent of the animal welfare officers at University of Heidelberg (licenses, T46/14 and T96/15). Hippocampal slice cultures were prepared from 9- to 10-d-old pups in sterile conditions and maintained on Biopore membranes at the interface between serum-containing culture medium (4 mM glucose) and humidified normal atmosphere enriched with 5% (vol/vol) CO2 (36.5 °C) . Cell culture materials were certified free of endotoxin and IFN-γ. Chemical depletion of microglia was achieved with liposome-encapsulated clodronate (Liposoma B.V.) . Exposures to recombinant IFN-γ (PeproTech), 1400W (Sigma-Aldrich), and LPS (Enzo Life Sciences) were done in the dark.
巨噬細(xì)胞清除材料和方法文獻(xiàn)截圖:


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