Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.


Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

International neurological journal №5 (107), 2019

Back to issue

Influence of interleukin-10 on factors of immune and antioxidant protection of the brain, thymic function and behaviour in the cuprizone mouse model of demyelination

Authors: Лабунец И.Ф., Родниченко А.Е., Утко Н.А., Похоленко Я.А.
ГУ «Институт генетической и регенеративной медицины НАМН Украины», г. Киев, Украина

Categories: Neurology

Sections: Clinical researches

print version


Summary

Актуальність. Відома участь макрофагів, Т-лімфоцитів і факторів оксидативного стресу в ушкодженні нервових клітин, що може призвести до порушення їх функціонування. Гормон тимуса тимулін виявляє імуномодулюючі властивості, а інтерлейкін-10 (IL-10) — протизапальні та нейротропні властивості. Мета: дослідити зміни вмісту макрофагів, Т-лімфоцитів, малонового діальдегіду (МDА) та активності антиоксидантних ферментів у головному мозку, рівня тимуліну в крові, а також поведінкових реакцій у мишей, яким вводили нейротоксин купризон і рекомбінантний IL-10 людини (rhIL-10). Матеріали та методи. Дорослі миші лінії 129/Sv отримували з їжею купризон щоденно впродовж 3 тижнів, а з 7-ї доби купризонової дієти — ін’єкції rhIL-10 у дозі 5 мкг/кг (3 ін’єкції з інтервалом 3 доби). Результати. Встановлено, що у мишей під впливом купризону в головному мозку підвищувався вміст СD3+ Т-клітин, що фагоцитують латекс макрофагів і МDА, тоді як активність антиоксидантних ферментів знижувалась. Після ін’єкцій rhIL-10 спостерігалось зменшення числа СD3+ Т-клітин і функціональної активності макрофагів; активність супероксиддисмутази, каталази і глутатіонпероксидази ставала значно вищою. Під впливом цитокіну зростав також у крові рівень тимуліну. При оцінці поведінкових реакцій встановлено значне зниження горизонтальної рухової, емоційної та дослідницької активності мишей, які отримували купризон, тоді як після введення цитокіну значення досліджуваних показників суттєво підвищувались. Висновок. При вивченні рухової, емоційної та дослідницької активності показано, що rhIL-10 поліпшував функціонування центральної нервової системи у мишей, що отримували купризон. Ефекти rhIL-10 у мишей з купризоновою моделлю демієлінізації були в основному пов’язані зі змінами кількості Т-лімфоцитів головного мозку, активності макрофагів і антиоксидантних ферментів, а також ендокринної функції тимуса. Інтерлейкін-10 або речовини/методи, що підсилюють його синтез у центральній нервовій системі, можуть бути перспективними при лікуванні демієлінізуючої патології.

Актуальность. Известно участие макрофагов, Т-лимфоцитов и факторов оксидативного стресса в повреждении нервных клеток, что может привести к нарушению их функционирования. Гормон тимуса тимулин проявляет иммуномодулирующие свойства, а интерлейкин-10 (IL-10) — противовоспалительные и нейротропные свойства. Цель: исследовать изменения содержания макрофагов, Т-лимфоцитов, малонового диальдегида (МDА) и активности антиоксидантных ферментов в головном мозге, уровня тимулина в крови, а также поведенческих реакций у мышей, получавших нейротоксин купризон и рекомбинантный IL-10 человека (rhIL-10). Материалы и методы. Взрослые мыши линии 129/Sv получали с пищей купризон ежедневно в течение 3 недель, а с 7-го дня купризоновой диеты — инъекции rhIL-10 в дозе 5 мкг/кг (3 инъекции с интервалом 3 дня). Результаты. Установлено, что у мышей под влиянием купризона в головном мозге повышалось число СD3+ Т-клеток, фагоцитирующих латекс макрофагов и содержание МDА, тогда как активность антиоксидантных ферментов снижалась. После инъекций rhIL-10 наблюдалось снижение числа СD3+ Т-клеток и функциональной активности макрофагов, а активность супероксиддисмутазы, каталазы и глутатионпероксидазы становилась существенно выше. Под влиянием цитокина повышался также уровень в крови тимулина. При оценке поведенческих реакций установлено значительное снижение горизонтальной двигательной, эмоциональной и исследовательской активности мышей, получавших купризон, тогда как после введения цитокина значения исследованных показателей существенно увеличивались. Выводы. При изучении двигательной, эмоциональной и исследовательской активности показано, что rhIL-10 улучшал функционирование центральной нервной системы у мышей, получавших купризон. Эффекты rhIL-10 у мышей с купризоновой моделью демиелинизации были в основном связаны с изменениями количества Т-лимфоцитов головного мозга, активности макрофагов и антиоксидантных ферментов, а также эндокринной функции тимуса. Интерлейкин-10 или вещества/методы, усиливающие его синтез в центральной нервной системе, могут быть перспективными при лечении демиелинизирующей патологии.

Background. The role of macrophages, T-lymphocytes and factors of oxidative stress in damage to the nerve cells of the brain leading to disruption of their functioning is known. Thymic hormone thymulin exhibits immunomodulating properties whereas interleukin-10 possesses pronounced anti-inflammatory properties and affects neurogenesis. This work aimed to study changes in the content of macrophages, T-lymphocytes, malondialdehyde, activi-ty of antioxidant enzymes in the brain, blood thymulin levels, and behavioral reactions in mice with cuprizone demyelination model treated with recombinant human IL-10 (rhIL-10). Materials and methods. Adult 129/Sv mice received cuprizone daily with food for 3 weeks. Starting from day 7 of cuprizone diet, rhIL-10 was admini-stered intraperitoneally at a dose of 5 μg/kg (total of 3 injections, with an interval of 3 days). Results. The number of latex-phagocyting macrophages, CD3+ T-cells and malondialdehyde content increased while the activity of antioxidant enzymes decreased in the brain of cuprizone-treated mice. Following rhIL-10 injections, we observed a decrease in the number of CD3+ T-cells and macrophage activity and an increase in the superoxide dismutase, catalase and glutathione peroxidase activities. Besides, the thymulin blood level increased. Interestingly, after cytokine injection we observed an increase in the horizontal locomotor, emotional and exploratory acti-vities, being decreased by cuprizone. Conclusions. Locomotor, emotional and exploratory activity tests showed that rhIL-10 improved the central nervous system functioning in the cuprizone-treated mice. RhIL-10 effect in mice on cuprizone diet was mainly associated with changes in the number of brain T-lymphocytes, the acti-vity of macrophages and antioxidant enzymes, as well as the endocrine function of the thymus. Interleukin-10 or agents/approaches enhancing its synthesis in the central nervous system might be promising in the demyelinating pathology treatment schemes.


Keywords

нейротоксин купризон; інтерлейкін-10; макрофаги; Т-лімфоцити й антиоксидантні ферменти головного мозку; тимулін; поведенкові реакції

нейротоксин купризон; интерлейкин-10; макрофаги; Т-лимфоциты и антиоксидантные ферменты головного мозга; тимулин; поведенческие реакции

neurotoxin cuprizone; interleukin-10; macrophages, T-cells and antioxidant enzymes of the brain; thymulin; behavioral reactions


For the full article you need to subscribe to the magazine.


Bibliography

1. Abdurasulova I.N. The role of immune and glial cells in neurodegenerative processes. Med. akadem. zhurnal. 2011. Vol. 11. № 1. P. 12-29.

2. Gonzalez H. T-cell-mediated regulation of neuroinflammation involved in neurodegenerative diseases. J. Neuroinflammation. 2014. Vol. 11. № 201. 11 p. doi: 10.1186/s12974-014-0201-8.

3. Strle K. Interleukin-10 in the brain. Crit. Rev. Immunol. 2001. Vol. 21. № 5. P. 427-449. doi: 10.1615/CritRevImmunol.v21.i5.20.

4. Klose J. Suppression of experimental autoimmune encephalomyelitis by interleukin-10 transduced neural stem/progenitor cells. J. Neuroinflammation. 2013. Vol. 10. P. 117. doi: 10.1186/1742-2094-10-117.

5. Meng J. The Critical Role of IL-10 in the Antineuroinflammatory and Antioxidative Effects of Rheum tanguticum on Activated Microglia. Oxidative medicine and cellular longevity. 2018. Vol. 6. P. 1-12. doi: 10.1155/2018/1083596.

6. Labunets I.F. Capacity of bone marrow granylocyte and macrophage precursors in mice of different strains for in vitro colony formation under changes thymuline level in the organism and cell cultures. Genes & Cells. 2017. Vol. 12. № 2. P. 97-103. doi: 10.23868/201707021. [In Russian].

7. Csaba G. The immunoendocrine thymus as a pacemaker of lifespan. Acta Microbiol. Immunol. Hung. 2016. Vol. 63. № 2. Р. 139-158. doi: 10.1556/030.63.2016.2.1.

8. Perez-Asensio F.J. Interleukin-10 regulates progenitor differentiation and modulates neurogenesis in adult brain. J. Cell. Sci. 2013. Vol. 126. P. 4208-4219. doi: 10.1242/jcs.127803.

9. Labunets I.F. Changes of thymic endocrine function, brain macrophages and T-lymphocytes in mice of different age after admini-stration of neurotoxin cuprizone and cytokine. International Neurogical Journal. 2018. № 4(98). Р. 155-161. doi: 10.22141/2224-0713.4.98.2018.139434. [In Russian].

10. Kang Z. IL-17-induced Act1-mediated signaling is critical for cuprizone-induced demyelination. J. Neurosci. 2012. Vol. 32. № 4. P. 8284-8292. doi: 10.1523/JNEUROSCI.0841-12.2012.

11. Labunets I.F. Cuprizone-Induced Disorders of Central Nervous System Neurons, Behavioral Reactions, Brain Activity of Macrophages and Antioxidant Enzymes in the Mice of Different Ages: Role of Leukemia Inhibitory Factor in their Improvement. J. Aging Geriatr. Med. 2017. Vol. 1. № 2. 8 p. doi: 10.4172/AGM.1000104.

12. Praet J. Cellular and molecular neuropathology of the cuprizone mouse model: Clinical relevance for multiple sclerosis. J. Neubiorev. 2014. Vol. 47. P. 485-505. doi.org/10.1016/j.neubiorev.2014.10.004.

13. Labunets І.F., Mel'nik N.O., Rodnіchenko A.Є. ta іn. Influence of recombinant human interleukin-10 on structure of central nervous system neurons and behavioral reactions in mice with cuprizone model of multiple sclerosis. Conference abstracts. Innovative trends in genetic and regenerative medicine (November 9-10, 2017, Кyiv, Ukraine). Klіtinna ta organna transplantologіja Dodatok 2017. Vol. 5. № 2. P. 240-241.

14. Labunets I.F. Possibilities and prospects of the application of the in vivo and in vitro toxic cuprizone model for demyelination in experimental and clinical neurology (literature review and own research results). Ukrai'ns'kiy nevrologichniy zhurnal. Ukrainian Neurological Journal. 2018. № 2. P. 63-68. ISSN 1998-4235 (print), ISSN 2522-1183 (online); doi: https://doi.org/10.30978/UNZ2018263.

15. Walker J.M. The Protein Protocols Handbook. Totowa, New Jersey: Humana Press Inc. 2002. 1139 p.

16. Uchiyama M. Determination of malonaldehyde precursor in tissues by thiobarbituric acid test. Anal. Biochem. 1978. Vol. 86. № 1. P. 271-278.

17. Labunets I.F. Thymic hormones, antioxidant enzymes and neurogenesis of bulbus olfactorius in rats with parkinsonism: the effect of melatonin. Int. J. Phys. Pathophys. 2016. Vol. 7. № 4. P. 285-298.

18. Amikishieva A.V. Behavioral phenothyping: up-to date me-thods and equipment. Vestnik VOGiS. 2009. Vol.13. № 3. P. 529-542.

19. Guillemin G.J., Brew B.J. Microglial, macrophages, perivascular macrophages, and pericytes: a review of function and identification. Brew. Biol. 2004. Vol. 75. P. 288-239. doi: 10.1189/jlb.03.03114.

20. Ozenci V. Multiple sclerosis:levels of interleukin-10-secreting blood mononuclear cells are low in untreated patients but augmen-ted during interferon-beta-1b treatment. Scand. J. Immunol. 1999. Vol. 49. № 5. P. 554-61. PMID: 10320650.

21. Pichkur L.D. Influence of transplantation of mesenchymal stem cells and interleukin-10 on experimental allergic encephalomyelitis course. Ukrai'ns'kyj nevrologichnyj zhurnal. 2018. № 1. P. 56-63.

22. Gudi V. Glial response during cuprizon-induced de- and remyelination in the CNS: lessons learned. Front. Cell. Neurosci. 2014. 8 (Article 73). 24 p. doi: 10.3389/fncel.2014.00073.

23. Haddad J.J. The anti-inflammatory and immunomodulatory activity of thymulin peptide is NF-kB dependent and involves the downregulation of I kB-α. Am. J. Med. Biol. Res. 2013. Vol. 1. № 2. Р. 41-49. doi: 10.12691/ajmbr-1-2-2.

24. Koldric-Zivanovic N. Regulation of adrenal glucocorticoid synthesis by interleukin-10: a preponderance of IL-10 receptor in the adrenal zone fasciculate. Brain Behave Immun. 2006. Vol. 20. № 5. P. 460-468. doi: 10.1016/j.bbi.2005.09.003

25. Serra-de-Oliveira N. Behavioural changes observed in demyelination model shares similarities with white matter abnormalities in humans. Behav. Brain Res. 2015. Vol. 287. P. 265-275. doi: 10.1016/j.bbr.2015.03.038.

26. Labunets I.F. The thymus and adaptive changes of the function of the immune system in aging: the role of pineal gland factors. Bukov. med. visnyk. 2009. Vol. 13. № 4. P. 186-190.

27. Noorzehi G. Microglia polarization by methylprednizolone acetate accelerates cuprizone induced demyelination. J. Mol Histol. 2018. Vol. 49. № 5. P. 471-479. doi: 10.1007/s10735-018-9786-z.

28. Latorre E. IL-10 counteracts proinflammatory mediator evoked oxidative stress in Caco-2 cells. Mediators of Inflammation. 2014. Vol. 2014. Article ID 982639, 6 p. http://dx.doi.org/10.1155/2014/98.

29. Morreira A.P. Interleukin-10 but not transforming growth factor beta inhibits murine activated macrophages Paracoccidioides brasiliensis killing: effect on H2О2 and NO production. Cellular Immunology. 2010. Vol. 263. № 2. P. 196-203. doi: 10.1016/j.cellimm.2010.03.016.

30. Cymbaljuk V.І. Effects of human Wharton’s jelly-derived mesenchymal stem cells and interleukin-10 on behavioural responses of rats with experimental allergic encephalomyelitis. Klitynna ta organna transplantologija. 2015. Vol. 3. № 1. P. 40-45.

31. Labunets I.F. Neuroprotective effect of the recombinant human leukemia inhibitory factor in mice with an experimental cuprizone model of multiple sclerosis: possible mechanisms. Biopolymers and Cell. 2018. Vol. 34. № 5. P. 350-360. doi: http://dx.doi:org/10.7124/bc.000989.

Similar articles

Changes of thymic endocrine function, brain macrophages and T-lymphocytes in mice of different ages after administration of neurotoxin cuprizone and cytokine
Authors: Лабунец И.Ф.
ГУ «Институт генетической и регенеративной медицины НАМН Украины», г. Киев, Украина

International neurological journal №4 (98), 2018
Date: 2018.08.13
Categories: Neurology
Sections: Clinical researches
Diabetes mellitus and atherosclerosis. The role of inflammatory processes in pathogenesis (literature review)
Authors: Соколова Л.К., Пушкарев В.М., Пушкарев В.В., Ковзун Е.И., Тронько Н.Д.
ГУ «Институт эндокринологии и обмена веществ имени В.П. Комиссаренко НАМН Украины», г. Киев, Украина

International journal of endocrinology Том 13, №7, 2017
Date: 2017.11.27
Categories: Endocrinology
Sections: Specialist manual
Development of the immune response in pneumonia due to Staphylococcus aureus (part 6)
Authors: Абатуров А.Е., Никулина А.А.
ГУ «Днепропетровская медицинская академия МЗ Украины», г. Днепр, Украина

"Child`s Health" Том 12, №7, 2017
Date: 2017.12.22
Categories: Pediatrics/Neonatology
Sections: Specialist manual
Участие интерлейкинового семейства 1 в развитии воспалительной реакции при инфекционном процессе. 2. Роль IL-1F1 (IL-1a) и IL-1F2 (IL-1β)
Authors: Абатуров А.Е. - ГУ «Днепропетровская медицинская академия Министерства здравоохранения Украины»; Волосовец А.П. - Национальный медицинский университет им. А.А. Богомольца; Юлиш Е.И. - Донецкий национальный медицинский университет им. М. Горького
"Child`s Health" 3 (54) 2014
Date: 2014.06.24
Categories: Pediatrics/Neonatology

Back to issue