Regional differences in the inflammatory and heat shock response in glia: implications for ALS

doi:10.1007/s12192-019-01005-y

.2019年9月；24(5):857-870.

doi:10.1007/s12192-019-01005-y。 Epub 2019年6月5日。

胶质细胞炎症和热休克反应的区域差异：对ALS的影响

本杰明·克拉克^1 2, 丽贝卡·桑·吉尔^1 三, 京业¹, 伯纳德特·卡尔马⁴, 琳达·格林史密斯^1 2

附属公司

¹伦敦大学学院神经肌肉疾病系，伦敦皇后广场神经病学研究所，英国WC1N 3BG。
²MRC神经肌肉疾病中心，伦敦，WC1N 3BG，英国。
^三澳大利亚卧龙岗北菲尔德大道2522号卧龙岗大学生物科学学院伊拉瓦拉健康与医学研究所。
⁴伦敦大学学院神经肌肉疾病系，伦敦皇后广场神经病学研究所，英国WC1N 3BG。b.kalmar@ucl.ac.uk。

PMID： 31168740
预防性维修识别码： PMC6717175型
内政部： 10.1007/s12192-019-01005年

胶质细胞炎症和热休克反应的区域差异：对ALS的影响

本杰明·克拉克等。细胞应激伴侣. 2019年9月.

.2019年9月；24(5):857-870.

doi:10.1007/s12192-019-01005-y。 Epub 2019年6月5日。

作者

本杰明·克拉克^1 2, 丽贝卡·桑·吉尔^1 三, 京业¹, 伯纳德特·卡尔马⁴, 琳达·格林史密斯^1 2

附属公司

¹伦敦大学学院神经肌肉疾病系，伦敦皇后广场神经病学研究所，英国WC1N 3BG。
²MRC神经肌肉疾病中心，伦敦，WC1N 3BG，英国。
^三澳大利亚卧龙岗北菲尔德大道2522号卧龙岗大学生物科学学院伊拉瓦拉健康与医学研究所。
⁴伦敦大学学院神经肌肉疾病系，伦敦皇后广场神经病学研究所，英国WC1N 3BG。b.kalmar@ucl.ac.uk。

PMID： 31168740
预防性维修识别码： PMC6717175型
内政部： 10.1007/s12192-019-01005年

摘要

优先神经脆弱性是几种神经退行性疾病的特征，包括运动神经元病肌萎缩侧索硬化症（ALS）。众所周知，胶质细胞在ALS中起着关键作用，但尚不清楚胶质细胞支持运动神经元能力的区域差异是否有助于神经元退化的特定模式。在本研究中，使用来自不同小鼠中枢神经系统区域（脊髓和皮层）的原代混合胶质细胞培养物，我们检查了在促进或防止运动神经元变性的关键胶质通路中是否存在区域差异。具体而言，我们检测了NF-κB介导的炎症途径和细胞保护性热休克反应（HSR）。胶质培养物分别用促炎刺激、肿瘤坏死因子/脂多糖或热应激处理以刺激炎症和HSR。我们发现，与皮层胶质细胞相比，脊髓胶质细胞在炎症刺激下表达更多的iNOS并产生更多的NO。有趣的是，我们发现ALS的表达导致SOD1^G93A公司没有升高脊髓胶质细胞中的NO水平。然而，应激反应性HSR的激活在SOD1中减弱^G93A公司培养基中Hsp70诱导减少，以应对应激刺激。脊髓胶质细胞暴露于热休克和炎症刺激联合作用下会降低炎症反应的激活。本研究结果表明SOD1的热休克反应受损^G93A公司在ALS小鼠中观察到胶质细胞可能会加剧炎症反应。从野生型小鼠和表达ALS致突变人类SOD1的小鼠的皮层和脊髓区域建立混合原代胶质细胞培养物，并在这些培养物中研究炎症和热休克反应。在没有压力的情况下，所有培养物的细胞组成、炎症介质水平和热休克蛋白表达水平都相似。当受到刺激时，脊髓胶质细胞比皮质胶质细胞更具反应性，更容易激活炎症通路；这种反应在野生型和SOD1中相似^G93A公司胶质细胞培养。虽然脊髓和皮质胶质细胞的热休克反应相似，但SOD1^G93A公司脊髓和皮层均表达胶质细胞，热休克反应的诱导作用减弱。SOD1中的热休克反应受损^G93A公司因此，在ALS小鼠中，胶质细胞可能会加剧炎症反应。

关键词：ALS；星形胶质细胞；热休克蛋白70；热冲击响应；炎症；小胶质细胞；核因子-κB；不；iNOS中。

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**图形摘要**
从野生型小鼠和表达ALS（导致人类SOD1突变）的小鼠的皮层和脊髓区域建立混合原代胶质细胞培养物，并在这些培养物中研究炎症和热休克反应。在没有压力的情况下，所有培养物的细胞组成、炎症介质水平和热休克蛋白表达水平都相似。当受到刺激时，脊髓神经胶质细胞比皮层神经胶质细胞更具反应性，更容易激活炎症途径；这种反应在野生型和SOD1中相似^G93A公司胶质细胞培养。虽然脊髓和皮质胶质细胞的热休克反应相似，但SOD1^G93A公司脊髓和皮层均表达胶质细胞，热休克反应的诱导作用减弱。SOD1中的热休克反应受损^G93A公司因此，在ALS小鼠中，胶质细胞可能会加剧炎症反应。

图1
胶质细胞培养物的特征表明，来自皮层和脊髓的培养物具有相似的细胞组成。一体外培养12天的混合胶质细胞，对胶质标记物GFAP（红色，星形胶质细胞）和iba-1（绿色，小胶质细胞）进行染色。b条皮质和脊髓混合神经胶质细胞培养物中表达GFAP和iba-1的细胞的定量。**c（c）**ELISA法检测皮层和脊髓混合胶质细胞中GFAP的表达。d日通过对GFAP阳性（星形胶质细胞，Y轴）和CD11b（小胶质细胞，X轴）阳性细胞的FACS分析，对皮质和脊髓混合胶质细胞培养物进行特征分析。**e（电子）**皮层和脊髓混合胶质细胞培养的FACS分析定量。误差线 = S.E.M.标尺，20μM

图2
与皮层胶质细胞相比，脊髓源性胶质细胞培养物中对炎症刺激的NO生成和iNOS表达增加。LPS浓度增加时产生的亚硝酸盐/硝酸盐(一)或TNF-á(b条)和特异性iNOS抑制剂1400W(**c（c）**,d日)使用Griess分析进行测量。**e（电子）**暴露于LPS或TNF-α的皮质和脊髓混合胶质细胞培养物中iNOS表达的免疫印迹。f在暴露于LPS或TNF-α的皮质和脊髓混合胶质细胞培养物中iNOS免疫印迹定量。误差线 = S.E.M.公司。

图3
SOD1标准^G93A公司WT胶质细胞在炎症刺激下产生相似水平的NO和iNOS。一WT和SOD1的亚硝酸盐/硝酸盐产量^G93A公司80μg/ml LPS和/或1400W治疗后的胶质细胞(b条).c（c）免疫印迹法检测iNOS在WT和SOD1中的表达^G93A公司混合胶质细胞培养。d日WT和SOD1中iNOS表达的免疫印迹定量^G93A公司混合胶质细胞培养。误差线 = S.E.M.公司。

图4
SOD1热应激后Hsp70上调受损^G93A公司皮层和脊髓胶质细胞培养。一80μg/ml LPS或100 ng/ml TNF-α处理的皮质和脊髓胶质细胞中Hsp70的免疫印迹。b条80μg/ml LPS或100 ng/ml TNF-α处理的皮质和脊髓胶质细胞中Hsp70的免疫印迹定量。**c（c）**WT和SOD1中Hsp70的免疫印迹^G93A公司皮质和脊髓混合胶质细胞培养物用80μg/ml LPS或42°C热休克处理30分钟。d日WT和SOD1中Hsp70的免疫印迹定量^G93A公司皮质和脊髓混合胶质细胞培养物用80μg/ml LPS或42°C热休克处理30分钟。误差线 = S.E.M.公司。

图5
热应激降低脊髓混合胶质细胞培养物中LPS诱导的iNOS和pNF-κB水平。一在42°C热休克30分钟和/或80μg/ml LPS治疗后，免疫印迹检测iNOS和pNF-κB的表达。iNOS免疫印迹定量(b条)和pNF-κB(**c（c）**)在42°C下进行热休克处理30分钟和/或80μg/ml LPS。d日42°C热休克30分钟和/或80μg/ml LPS处理后，免疫印迹检测Hsp70表达。**e（电子）**42°C热休克30分钟和/或80μg/ml LPS治疗后，Hsp70的免疫印迹定量。误差线 = S.E.M.公司。

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[1] Akama KT，Van Eldik LJ。星形胶质细胞中诱导型一氧化氮合酶的β-淀粉样刺激依赖于白细胞介素-1β-和肿瘤坏死因子-α（TNF-α），并涉及TNF-β受体相关因子和NF-κB诱导激酶依赖的信号机制。生物化学杂志。2000;275:7918–7924. doi:10.1074/jbc.275.11.7918。-DOI程序-公共医学

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