Effect of Specialized Pro-Resolving Mediators on BV2 Microglia Polarization
| Title: | Effect of Specialized Pro-Resolving Mediators on BV2 Microglia Polarization |
| Author(s): | Pihl, Enni-Eveliina |
| Contributor: | University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences |
| Degree program: | Master 's Programme in Neuroscience |
| Specialisation: | Neuroscience |
| Language: | English |
| Acceptance year: | 2023 |
| Abstract: |
Perifeerisiä makrofageja muistuttavat mikrogliat ovat tärkeä osa keskushermoston immuunipuolustusta. Ne tarkkailevat elinympäristöään jatkuvasti, ja ympäristössä tapahtuvat muutokset saavat aikaan mikrogliasolujen aktivoitumisen. Aktivoituneiden mikrogliasolujen geeniekspressio, morfologia ja toiminta muuttuvat. Aktivoituneet mikrogliat reagoivat keskushermoston vaurioihin ja tulehdukseen muun muassa liikkumalla vaurioalueelle, tuottamalla tulehdusta edistäviä sytokiineja sekä fagosytoimalla solujätettä ja patogeenejä. Tulehdusta edistävien mikrogliasolujen pitkittynyt aktivaatio voi lisätä soluvaurioiden määrää. Näin ollen keskushermoston tulehdustilan hillitseminen mikrogliasolujen aktivaatioon vaikuttamalla olisi kliinisesti relevanttia. Laboratoriomme tutkimus on keskittynyt keskushermostovaurioihin, niiden korjaamiseen sekä erityisesti iskeemisen aivoinfarktin hoitojen kehittämiseen. Monityydyttymättömistä rasvahapoista johdetut resoluutiota edistävät lipidimediaattorit (engl. specialized pro-resolving mediator; SPM) saattavat tarjota uudenlaisen lähestymistavan aivoinfarktin hoitamiseen. Niiden on aiemmissa tutkimuksissa osoitettu kykenevän vaikuttamaan mikrogliasoluja läheisesti muistuttavien makrofagien polarisaatioon siten, että makrofagit muuttuvat fenotyypiltään tulehdusta hillitseviksi. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, vähentävätkö SPM:t mikrogliasolujen sytokiinituotantoa, ja täten arvioida, vaikuttavatko SPM:t myös mikrogliasolujen polarisaatioon. Projektin tarkoituksena oli lisäksi määrittää optimaaliset olosuhteet mikrogliasolujen migraation tutkimiselle. Tuumorinekroositekijä alfan (TNF-α) ja interleukiini 6:n (IL-6) pitoisuudet määritettiin ELISA-vasta-ainetesteillä, ja migraation tutkimiseen käytettiin transwell-koetta. Kaikki tutkitut SPM:t (resolviinit E1 ja D1, protektiini D1 ja lipoksiinin A4 15-epimeeri) vähensivät TNF-α:n ja IL-6:n pitoisuuksia. Näistä resolviini E1:llä oli voimakkain vaikutus sytokiinien tuotantoon. Lisäksi seerumistarvaation havaittiin sekä vähentävän IL-6:n tuotantoa että vaikuttavan solujen migraatioon. Tutkimuksen tulokset tukevat käsitystä siitä, että SPM:t edistävät keskushermoston tulehdustilan resoluutiota, ja täten ne voisivat tarjota uudenlaisen vaihtoehdon aivoinfarktin hoitoon.
Microglia, the resident macrophage-like glial cells of the central nervous system (CNS), form the first line of defense against pathogens in the brain, and regulate both innate and adaptive immunity. Any abnormalities in their microenvironment lead to microglial activation, characterized by alterations in their gene expression, morphology, and functional behavior. Once activated, microglia respond to CNS injury and inflammation by, e.g., migrating to the site of damage, releasing pro-inflammatory cytokines, as well as phagocyting cell debris and pathogens. Prolonged activation of microglia expressing pro-inflammatory phenotypes can lead to exacerbated CNS damage. Hence, limiting CNS inflammation by stimulating microglial polarization towards their pro-resolving phenotypes would be of great clinical relevance. The research of our laboratory focuses on CNS injury and repair, as well as finding novel therapies for ischemic stroke. Specialized pro-resolving mediators (SPMs) derived from essential fatty acids have been proposed to offer a potential therapeutic approach for ischemic stroke via promoting resolution of post-stroke inflammation. Previous studies have revealed the ability of SPMs to induce a transformation of macrophages, the immune cells strongly resembling microglia, towards their anti-inflammatory phenotypes. The aim of this study was therefore to assess whether SPMs have similar effects on BV2 microglia, specifically on their lipopolysaccharide (LPS)-induced production of pro-inflammatory cytokines, tumor necrosis factor α (TNF-α) and interleukin 6 (IL-6). In addition to assessing the cytokine levels, our aim was to determine the optimal conditions for studying the effects of SPMs on microglial migration. In the present study, the levels of TNF-α and IL-6 were determined by specific ELISAs, and the transwell assay was used to measure microglial migration. Resolvins E1 (RvE1) and D1 (RvD1), as well as protectin D1 (PD1) and 15-epimer of lipoxin A4 (15-epi-LXA4) were all associated with decreased levels of TNF-α and IL-6, with RvE1 having the most potential as a resolving agent. In addition, we observed that serum starvation notably decreases the release of IL-6 and affects microglial migration. Overall, our results support the idea that SPMs could provide a novel therapeutic strategy for stroke therapy as they contribute to the resolution of CNS inflammation.
|
| Keyword(s): | microglia specialized pro-resolving mediators resolution stroke |
Files in this item
| Files | Size | Format | View |
|---|---|---|---|
| Pihl_Enni_thesis_2023.pdf | 779.9Kb |