Uticaj imunskih faktora na odgovor astrocita i mikroglije u inflamacijskim procesima centralnog nervnog sistema

Abstract

Neuroinflamacija je inflamacijski odgovor koji se odigrava u centralnom nervnom sistemu (CNS) u toku bolesti ili povrede CNS, a posredovan je komunikacijom izmeĊu CNS i imunskog sistema. Odlikuje se regrutovanjem tj. infiltracijom imunskih ćelija i imunskih faktora sa periferije u CNS i njihovom interakcijom sa astrocitima i mikroglijom. Cilj ove doktorske disertacije je ispitivanje interakcije astrocita i mikroglije sa komponentama imunskog sistema u multiploj sklerozi (MS) i amiotrofiĉnoj lateralnoj sklerozi (ALS). Naši rezultati u pacovskom modelu MS – eksperimentalnom autoimunskom encefalomijelitisu (EAE) pokazuju da je ćelija-ćelija interakcija izmeĊu astrocita i imunskih ćelija infiltriranih u CNS (CNS-IIĆ) u kiĉmenoj moţdini posredovana spregom astroglijalnih purinskih P2X7 receptora (P2X7R), koneksin-43 hemikanala i β3-integrina. TakoĊe, kontrolni astrociti reaguju brzim Ca2+ odgovorom na prisustvo CNS-IIĆ izolovanih iz kiĉmene moţdine EAE pacova posredstvom P2X7R koji se aktiviraju autokrino/parakrino osloboĊenim ATP kroz hemikanale, kao i da je αVβ3-integrin vaţan za otpoĉinjanje dok su mitohondrijalni Ca2+ transporteri vaţni za završetak ovog odgovora. Rezultati ove doktorske disertacije pokazuju da astrociti izolovani iz hSOD1G93A pacova, modela za ALS, imaju poremećenu Ca2+ homeostazu (povećan nivo skladištenog Ca2+ u endoplazmatiĉnom retikulumu) usled ĉega pokazuju izraţeniji Ca2+ odgovor na imunoglobuline G (IgG) iz seruma ALS pacijenata u odnosu na kontrolne astrocite. Sa druge strane, mikroglija ne pokazuje promene u Ca2+ aktivnosti nakon izlaganja ALS IgG. U ovoj doktorskoj disertaciji su predstavljena nova otkrića o neuroinflamacijskim procesima u ţivotinjskim modelima MS i ALS, kao i novi koncept istraţivanja o interakciji glije sa imunskim faktorima koji se moţe primeniti u dizajniranju novih terapeutskih pristupa za tretman ovih neizleĉivih bolesti CNS.

Neuroinflammation is an inflammatory response of the central nervous system (CNS) during a CNS disease or an insult. It is characterized by the recruitment of immune cells and immune factors and their infiltration into the CNS where they interact with astrocytes and microglia. The aim of this doctoral dissertation was to investigate astrocytes’ and microglia’s interaction with the components of the immune system in multiple sclerosis (MS) and amyotrophic lateral sclerosis (ALS). By using a rat model of MS - experimental autoimmune experimental encephalomyelitis (EAE) we show that cell-to-cell interaction between astrocytes and CNS-infiltrated immune cells (CNS-IIC) is mediated through the coupling of the astroglial purinergic P2X7 receptors (P2X7R), connexin-43 chemichannels, and β3-integrin in the spinal cord. Control astrocytes respond to the presence of CNS-IICs isolated form the spinal cord of EAE rat with a fast and transient Ca2+ response through the hemichannel-dependent ATP release that activates P2X7R in an autocrine/paracrine manner. Initation of this cell-to-cell interaction is mediated by astroglial αVβ3-integrins, while mitochondria facilitate the termination of this response. Data presented in this doctoral dissertation show that astrocytes isolated from a hSOD1G93A rat – an animal model of ALS show Ca2+ homeostasis dysregulation (increased sequestering of Ca2+ in the endoplasmic reticulum) that causes increased Ca2+ response to immunoglobulin G (IgG) from ALS patients’ sera compared to control astrocytes. On the other hand, microglia does not show changes in Ca2+ activity following the exposure to ALS IgG. This doctoral dissertation presents novel findings concerning the neuroinflammatory processes underlying MS and ALS and offers new conceptual framework for investigating glial interaction with immune factors that can be used for designing new therapeutic strategies to treat these incurable CNS diseases.