Effect of a water-soluble form of dihydroquercetin on age-dependent LPS-induced gliovascular remodeling of the substantia nigra in rats

Cover Page


Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: Neuroinflammation is a key pathophysiological mechanism in age-related neurodegenerative diseases such as Parkinson's disease. Dihydroquercetin's water-soluble form (DHQ-WF) is considered a promising agent capable of inhibiting the neuroinflammatory process. Nevertheless, uncertainties persist regarding the cellular and molecular mechanisms governing its effects, taking into account nervous tissue's gliovascular organization.

AIM: To study structural changes of microcirculatory vessels and functional responses of micro- and astroglial cells in the substantia nigra of young and old rats in response to intranigral injection of lipopolysaccharide (LPS) and subsequent oral administration of DHQ-WF.

MATERIALS AND METHODS: Young (250–320 g) and old (390–450 g) Wistar rats were injected into the substantia nigra using a stereotaxic device with 2 μL of LPS solution at a concentration of 0.01 μL/mL (experimental groups; n=24) or 2 μL of sterile saline (control groups; n=12). Half of the animals in the experimental groups (6 animals of each age group) received 2 ml of a solution containing DHQ-WF ("Taxifolin aqua"; Advanced Technologies Ltd., Russia) at a concentration of 3 mg/mL by gavage daily for 8 weeks. At the end of the experiment, the animals were transcardially perfused with 4% paraformaldehyde, the brain was extracted and frozen on dry ice. Cryostat sections obtained on the cryotome were stained with FITC-labelled tomato lectin for the detection of vascular endothelium and antibodies against GFAP and CD-11β for the immunohistochemical detection of astrocytes and microglia, respectively. The length and number of vessels and their branches were counted using AngioTool software. The areas of glial cell bodies and their processes were measured using the morphometric software ImagePro Inside 8.0.

RESULTS: 8 weeks after LPS administration into the substantia nigra (SN) of old rats, a significant excess of areas occupied by cell bodies and processes of microglial and astroglial cells, as well as the number of vessels on the standard plot, was found both in young animals that had experienced similar effects and in old control animals. Oral administration of DHQ-WF to rats significantly reduced LPS-induced glial activation in young and old animals. In addition, administration of DHQ-WF to old animals reduced the intensity of microvascular SN remodeling induced by LPS administration.

CONCLUSIONS: Administration of LPS to the SN of rats of different ages causes neuroinflammation, which is maximally expressed in aged animals. In addition, LPS-induced microvessel angiogenesis is observed in aged animals. Administration of DHQ-WF for 8 weeks significantly reduces these LPS-induced changes, which allows us to consider it as a promising anti-neuroinflammatory agent.

Full Text

ОБОСНОВАНИЕ

Старение является важнейшим фактором риска развития целого ряда нейродегенеративных заболеваний, в том числе болезни Паркинсона [1]. Развитию нейродегенеративного процесса предшествует хроническое нейровоспаление. Для него характерны микро- и астроглиоз [2], повышение проницаемости гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) [3] и патологический ангиогенез, который по мере развития заболевания сменяется сосудистой регрессией [4].

Ранее мы обнаружили, что введение в область чёрной субстанции мозга бактериального липополисахарида (ЛПС) индуцирует у старых животных синтез свободнорадикальных производных кислорода и азота, вызывающих окислительное повреждение нейронов, в значительно большей степени, чем у молодых [5]. Обнаруженный факт согласуется с гипотезой о том, что патогенез болезни Паркинсона может быть обусловлен сочетанием процессов, которые развиваются в чёрной субстанции в ходе старения, и действием дополнительных эндо- и/или экзогенных провоспалительных факторов.

Поскольку нейровоспаление является ключевым патофизиологическим механизмом нейродегенеративных заболеваний [6], ранее предпринимались попытки применения противовоспалительной терапии для предотвращения их прогрессирования. Однако выяснилось, что традиционные средства, такие как нестероидные противовоспалительные препараты, могут оказывать как защитное, так и повреждающее действие [7]. Поиск новых препаратов для ингибирования нейровоспалительных процессов остаётся актуальной проблемой неврологии.

В последние годы всё больше внимания исследователей привлекает возможность использования в качестве антиоксидантных и противовоспалительных средств флавоноидов — полифенольных вторичных метаболитов растений [8]. В частности, дигидрокверцетин рассматривают в качестве потенциального терапевтического средства для облегчения тяжести нейродегенеративных заболеваний [9]. Ещё более выраженный цитопротективный эффект в условиях in vitro продемонстрировала инновационная водорастворимая форма дигидрокверцетина (ДГК-ВФ) [10].

Остаётся до конца не выясненным вопрос о репертуаре клеток-мишеней в ЦНС и молекулярных механизмах, которые могли бы опосредовать потенциальное противовоспалительное действие ДГК-ВФ. В настоящее время сформировано мнение о том, что на действие эндогенных и экзогенных стимулов в головном мозге реагируют не отдельные клетки, а региональные клеточные микросистемы, обозначаемые в литературе как нейроваскулярные единицы (НВЕ) [11]. Предполагается, что паракринные и контактные взаимодействия между эндотелиоцитами, перицитами, периваскулярными макрофагами, астроцитами, микроглиоцитами и нейронами, образующими НВЕ, лежат в основе системных реакций, обеспечивающих локальный тканевой гомеостаз в условиях физиологической нормы, а их нарушения, наблюдаемые с возрастом, могут лежать в основе нейровоспалительных и нейродегенеративных заболеваний [12]. Однако до последнего времени не проводилось комплексных исследований, учитывающих интегральный характер возрастзависимых реакций компонентов НВЕ на предполагаемое протективное действие ДГК-ВФ в модели ЛПС-индуцированного нейровоспаления.

Цель исследования — изучить структурные перестройки микроциркуляторного русла и реакции микро- и астроглиоцитов в чёрной субстанции мозга молодых и старых крыс в ответ на стереотаксическое введение в неё липополисахарида и последующий пероральный приём водорастворимой формы дигидрокверцетина.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Исследование выполнено на 18 молодых (возраст — 3 мес, масса тела — 250–300 г) и 18 старых (возраст — 18 мес, масса тела — 390–450 г) самцах крыс линии Вистар, содержащихся в стандартных условиях (12-часовой световой день, свободный доступ к пище и воде) в соответствии с Европейской конвенцией о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях (Страсбург, 2006), и с разрешения Этического комитета Ижевской государственной медицинской академии (протокол № 658 от 23.04.2018 г.).

Молодым и старым животным экспериментальных групп (в каждой по 12 крыс) вводили в область чёрной субстанции мозга унилатерально, при помощи стереотаксической установки 2 мкл раствора ЛПС (Sigma-Aldrich, США) в концентрации 0,01 мкл/мл по следующим координатам: 5,2 мм каудальнее брегмы, 2,0 мм латеральнее осевого шва на глубину 7,2 мм относительно твёрдой мозговой оболочки. Крысам контрольных групп (по 6 молодых и старых животных в каждой) аналогичным образом вводили 2 мкл стерильного физиологического раствора. Половине животных экспериментальных групп (по 6 животных разного возраста) ежедневно перорально при помощи зонда вводили 2 мл раствора, содержащего ДГК-ВФ в концентрации 3 мг/мл. В качестве источника ДГК-ВФ использовали биологическую активную добавку к пище «Таксифолин аква» (свидетельство о государственной регистрации № RU.77.99.11.003. E.003036.07.18, ООО «Продвинутые технологии», РФ). Оставшаяся половина животных получала аналогичным способом 2 мл стерильного физиологического раствора.

Через 8 нед после унилатерального введения в чёрную субстанцию мозга крыс физиологического раствора (контроль) или ЛПС (эксперимент) животным всех групп проводили транскардиальную перфузию 4% параформальдегидом, извлекали мозг, выдерживали его в 20% растворе сахарозы и замораживали с помощью сухого льда. Криостатные срезы толщиной 14 мкм окрашивали лектином томата, коньюгированного с ФИТЦ (1:100; Chamicon, CA), для гистохимического окрашивания эндотелиальной выстилки сосудов. Для иммуногистохимического выявления микро- и астроглии использовали антитела к CD-11β и GFAP — те и другие в концентрации 1:500 (Sigma-Aldrich, США).

Оцифрованные изображения препаратов получали при помощи люминесцентного микроскопа Nikon Eclipse E200 (Nikon Instruments Inc., Япония), совмещённого с цифровым фотоаппаратом MicroPublisher 3.3 RTV (QImaging, Канада). Измерение площадей иммунопозитивных структур (клеточных тел и их отростков) осуществляли при помощи морфометрической программы ImagePro Inside 8.0 (Media Cybernetics, США) на 8 стандартных прямоугольных площадках размером 620×480 мкм в области чёрной субстанции, получаемых с каждого животного. Для подсчёта числа сосудов и их бифуркаций, а также измерения их длины использовали компьютерную программу AngioTool [13]. Для статистического анализа отбирали посредством сегментации изображения сосуды с малым диаметром (от 4 до 12 мкм), что соответствует размерному диапазону капилляров и венул микроциркуляторного русла. Результаты представляли в процентах от уровня молодых контрольных животных, среднее арифметическое которых принимали за 100%.

Статистический анализ проводили в компьютерной программе Statistica 10.0 (США). Проверку данных на нормальность распределения выполняли с помощью теста Шапиро–Уилка. Поскольку анализируемые данные соответствовали нормальному распределению, множественное сравнение между исследованными группами проводили при помощи однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA) с постериорным анализом Тьюки. Различия считали статистически значимыми при р <0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Сравнительный анализ строения микрососудов, меченных лектином томата (рис. 1), и интенсивности иммунопозитивного мечения глиальных клеток в области чёрной субстанции мозга крыс в норме и в экспериментальных условиях показал значительные различия между животными разного возраста. Так, средняя длина сосудов у контрольных старых животных, подсчитанных на стандартной площадке, превышала этот показатель у молодых особей контрольной группы на 76,5% (р=0,00005), но число микрососудов при этом было меньшим на 24,1% (р=0,041) (рис. 2, а, б). Тенденция к более низкому числу бифуркаций у старых животных не достигала статистически значимого уровня.

 

Рис. 1. Строение микрососудов чёрной субстанции мозга молодых и старых крыс, меченных лектином томата, коньюгированного с ФИТЦ, через 8 нед после введения в неё физиологического раствора (контроль), липополисахарида (ЛПС) и липополисахарида с одновременным пероральным введением водорастворимой формы дегидрокварцетина (ЛПС + ДГК-ВФ). Ок. ×40. Бар — 120 мкм

Fig. 1. Microvascular structure of the substantia nigra of young and old rats labeled with FITC-conjugated tomato lectin 8 weeks after administration of physiological solution (control), lipopolysaccharide (LPS) and lipopolysaccharide with simultaneous oral administration of a water-soluble form of dehydroquercetin (LPS + DHA-VF). Oc. ×40. Bar — 120 µm

 

Рис. 2. Средняя длина сосудов (а), число сосудов (b) и бифуркаций сосудов (c), подсчитанных на стандартных площадках в области чёрной субстанции мозга у молодых и старых животных контрольной и экспериментальных групп в процентах относительно молодых контрольных животных, показатели которых принимались за 100%; * р <0,05; ** р <0,01; *** р <0,001

Fig. 2. Mean vessel length (a), number of vessels (b) and vessel bifurcations (c) counted on standard plots in the substantia nigra of the brain in young and old animals of the control and experimental groups as a percentage relative to young control animals, whose values were taken as 100%; * p <0.05; ** p <0.01; *** p <0.001

 

Через 8 нед после однократного введения ЛПС в область чёрной субстанции мозга молодых крыс в ней обнаруживалась незначительная тенденция к увеличению средней длины сосудов, числа сосудов и их бифуркаций относительно соответствующего контроля. В то же время у старых животных в этих условиях происходили значительные изменения в организации сосудистого русла. У них обнаружено снижение на 33,6% средней длины сосудов (р=0,038) на фоне значительного (на 69,2%) роста числа сосудов (р=0,00018) и на 57,4% (р=0,00019) — числа их бифуркаций относительно контрольных животных того же возраста.

Сравнение продемонстрировавших статистически значимые изменения морфометрических показателей микроциркуляторного русла у старых крыс после введения ЛПС в чёрную субстанцию (крысы получали перорально ежедневную дозу ДКГ-ВФ на протяжении 8 нед) свидетельствовало о нормализующем эффекте препарата. Число микрососудов в паренхиме старых животных после сочетания интранигрального введения ЛПС и приёмов ДКГ-ВФ было ниже на 48% (р=0,0068), чем у ЛПС-обработанных крыс, получавших перорально физиологический раствор. Кроме того, у этих животных была отмечена тенденция к снижению числа бифуркаций сосудов по сравнению с ЛПС-обработанными крысами соответствующего возраста, однако она не достигала уровня статистической значимости.

Площадь иммунореактивных к GFAP структур, соответствующих клеточным телам и отросткам астроглиоцитов (рис. 3), у контрольных старых крыс статистически значимо (р=0,025) превышала этот показатель у молодых контрольных животных на 37,4%.

 

Рис. 3. а —иммунореактивные к GFAP клеточные тела и отростки в области чёрной субстанции мозга молодых и старых животных через 8 нед после введения в неё физиологического раствора (контроль), липополисахарида (ЛПС) и липополисахарида с пероральным введением дегидрокверцетина (ЛПС + ДГК-ВФ); ок. ×40; бар — 80 мкм; b — площадь иммунореактивных к GFAP структур, подсчитанная на стандартных площадках животных контрольной и экспериментальных групп в процентах относительно молодых контрольных животных, показатели которых принимались за 100%; * p <0,05; ** p <0,01; *** p <0,001

Fig. 3. a — GFAP-immunoreactive cell bodies and processes in the substantia nigra of young and old animals 8 weeks after administration of physiological saline (control), lipopolysaccharide (LPS) and lipopolysaccharide with oral dehydroquercetin (LPS + DHA-VF); oc. ×40; bar — 80 μm; b — area of structures immunoreactive to GFAP, counted on standardised plots in substance nigra of animals of the control and experimental groops in per cent relative to young control animals, the values of which were taken as 100%; * p <0.05; ** p <0.01; *** p <0.001

 

У молодых и старых животных с введённым ЛПС в область чёрной субстанции отмечалось статистически значимое увеличение относительно контроля соответствующего возраста площадей клеточных тел и отростков, иммунопозитивных к GFAP: на 48% (р=0,012) и на 87,8% (р=0,00033) соответственно. Превышение площадей, занимаемых иммунопозитивными структурами, у старых животных по сравнению с молодыми при этом составило 80,5% (р=0,0029). Пероральное введение ДГК-ВФ старым животным с интранигральным введением ЛПС статистически значимо (р=0,0068) снижало на 58,9% площадь иммунопозитивных к GFAP структур по сравнению с животными, не принимавшими ДГК-ВФ; у молодых животных снижение этого показателя после приёма ДГК-ВФ на 18,3% не было статистически значимым.

Площадь, занимаемая иммунореактивными к CD-11β клеточными телами и отростками, у старых контрольных животных статистически значимо (р=0,012) превышала таковую у молодых на 40,1%. Введение ЛПС в чёрную субстанцию приводило к статистически значимому превышению относительно контроля соответствующего возраста площади иммунопозитивно окрашенной микроглии в обеих возрастных группах: на 64,7% (р=0,00047) — у молодых и на 111,8% (р=0,00051) — у старых крыс (рис. 4). Превышение экспрессии CD-11β у старых животных над молодыми составило 87,2% (р=0,0029).

 

Рис. 4. a — иммунореактивные к CD-11β клеточные тела и отростки в области чёрной субстанции мозга молодых и старых животных через 8 нед после введения в неё физиологического раствора (контроль), липополисахарида (ЛПС) и липополисахарида с пероральным введением водной формы дегидрокварцетина (ЛПС + ДГК-ВФ); ок. ×40; бар — 30 мкм; b — площадь иммунореактивных к CD-11β структур, подсчитанная на стандартных площадках животных контрольной и экспериментальных групп в процентах относительно молодых контрольных животных, показатели которых принимались за 100%. * р <0,05; ** р <0,01; *** р <0,001

Fig. 4. a — CD-11β-immunoreactive cell bodies and processes in the substantia nigra of young and old animals 8 weeks after administration of physiological saline (control), lipopolysaccharide (LPS) and lipopolysaccharide with oral dehydroquercetin (LPS + DHA-VF); oc. ×40; bar — 30 μm; b — area of structures immunoreactive to GFAP, counted on standardised plots in substance nigra of animals of the control and experimental groops in per cent relative to young control animals, the values of which were taken as 100%; * p <0.05; ** p <0.01; *** p <0.001

 

Пероральное введение ДГК-ВФ крысам с введённым в чёрную субстанцию мозга ЛПС статистически значимо снижало стимулирующее действие эндотоксина на микроглию как у молодых (на 48,5%; р=0,0042), так и у старых животных (на 77,3%; р=0,0083).

ОБСУЖДЕНИЕ

Анализ морфологии микроциркуляторного русла и экспрессии иммунопозитивных маркёров глиальных клеток в ЧС мозга у животных разного возраста продемонстрировал наличие значительных возрастзависимых отличий между ними как в контроле, так и после однократного введения ЛПС, который, как известно, способен индуцировать нейровоспаление [14]. Важно отметить, что у старых крыс даже в условиях физиологической нормы в области ЧС мы наблюдали признаки нейровоспалительного процесса: повышенную глиальную активность, о чём свидетельствовало статистически значимое превышение площадей, занимаемых клеточными телами и отростками микро- и астроглии; а также увеличенную извилистость сосудов на фоне их сниженной плотности относительно молодых животных. Подобное низкоуровневое нейровоспаление, вызываемое старением, получило в англоязычной литературе обозначение neuroinflammaging [15].

Введение ЛПС в чёрную субстанцию мозга крыс вызывало значительно более выраженные глиоваскулярные перестройки у старых животных по сравнению с молодыми. Вероятно, наличие нейровоспаления низкой интенсивности у старых животных в контроле облегчает клеточную активацию в ответ на воздействие дополнительного провоспалительного фактора. Ранее мы показали, что у контрольных молодых животных в отличие от старых в глиальных клетках ЧС выше синтез трофических факторов, но ниже активность ферментов, синтезирующих активные формы кислорода [5], что может ограничивать интенсивность их реагирования на введение ЛПС. Известно, что микроглия играет ключевую роль в опосредовании действия ЛПС на микроциркуляторное русло [16]. Исходя из полученных нами результатов, логично полагать, что ремоделирование микрососудистого русла может быть индуцировано в условиях высокого уровня провоспалительной глиальной активации, которая наиболее выражена у старых животных.

Принято считать, что эндотелиальные клетки и перициты микрососудов, нервные, микро- и астроглиальные клетки на основе паракринных и контактных взаимодействий образуют НВЕ-региональные микросистемы мозга, которые не только поддерживают локальный гомеостаз, но при определённых условиях могут формировать самоподдерживающийся патофизиологический цикл нейровоспаления [12]. Исследованные в нашем эксперименте элементы НВЕ проявили различную степень реактивности на введение ЛПС: наиболее выраженные изменения как у молодых, так и у старых животных относительно возрастного контроля продемонстрировали микро- и астроглия, тогда как значительная перестройка микрососудистого русла была обнаружена лишь у старых животных. Вероятной причиной такой возрастзависимой особенности может быть качественное различие морфофункциональных типов в составе ЛПС-активированной глии у крыс разного возраста. Известно, что как микроглия, так и астроглия в зависимости от интенсивности провоцирующего фактора могут дифференцироваться либо в нейропротективные (соответственно М2 и А2), либо в нейротоксичные (соответственно М1 и А1) морфофункциональные клеточные типы [17, 18]. Можно предположить, что хроническая активация глиоцитов у старых животных в ответ на введение ЛПС характеризуется не только большей интенсивностью, но и образованием преимущественно нейротоксических цитофенотипов М1 и А1, которые продуцируют провоспалительные факторы и цитокины. Высказанное предположение о ключевой роли провоспалительной поляризации микро- и астроглии в механизмах ремоделирования обменного русла у старых животных требует дальнейшей экспериментальной проверки и выяснения возможных молекулярных механизмов такой связи.

Ежедневный приём ДГК-ВФ на протяжении 8 нед приводил к значительному снижению признаков ЛПС-индуцированного нейровоспаления у испытуемых крыс, причём у старых животных снижение было более выраженным, чем у молодых. Несмотря на то, что полифенольные соединения начали рассматриваться в качестве потенциальных нейропротективных средств достаточно давно, возможность и предполагаемые пути проникновения полифенолов через ГЭБ в условиях in vivo остаются предметом дискуссий [19]. Однако ранее опубликованные данные о способности дигидрокверцетина ингибировать активность ферментов нервной ткани мозга крыс, участвующих в синтезе провоспалительных активных форм кислорода и азота (соответственно циклооксигеназы-2, локализующейся в эндотелии, и глиальной индуцибельной нитроксидсинтазы) [20], позволяют сделать предположение о том, что наблюдаемые эффекты могут быть следствием прямого воздействия циркулирующего полифенола (или его метаболитов) не только на эндотелий микрососудов, но и на микро- и астроглиальные клетки после его прохождения через ГЭБ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Через 8 нед после введения липополисахарида в чёрную субстанцию мозга старым крысам обнаружено статистически значимое превышение площадей, занимаемых клеточными телами и отростками микроглиальных и астроглиальных клеток, а также числа сосудов на стандартных площадках по сравнению как с молодыми животными, испытавшими аналогичное воздействие, так и с контрольными старыми животными. Пероральное введение крысам водорастворимой формы дигидрокверцетина статистически значимо снижало индуцированную липополисахаридом глиальную активацию у молодых и старых животных. Кроме того, приём старыми животными водорастворимой формы дигидрокверцетина снижал интенсивность ЛПС-индуцированного ремоделирования микрососудистого русла чёрной субстанции мозга. Описанные эффекты водорастворимой формы дигидрокверцетина позволяют рассматривать его в качестве перспективного средства, ингибирующего нейровоспаление, которое может быть использовано для снижения скорости прогрессирования болезни Паркинсона.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Источник финансирования. Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Вклад авторов. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией). Наибольший вклад распределён следующим образом: Е.С. Алалыкина, Т.Н. Сергеева — проведение экспериментов на животных, обзор литературы, сбор и анализ литературных источников; М.А. Ананян — разработка концепции, синтез водорастворимой формы дигидрокверцетина для эксперимента, сбор и анализ литературных источников; В.М. Чучков — сбор и анализ литературных источников, подготовка и написание текста статьи; В.Г. Сергеев — разработка концепции, курация, подготовка и написание текста статьи.

Благодарности. Авторы выражают свою признательность компании «Продвинутые технологии» за предоставленные реактивы для проведения эксперимента; доценту кафедры физиологии, клеточной биологии и биотехнологии Удмуртского государственного университета (Россия) С.П. Кожевникову за помощь в статистическом анализе данных; доценту кафедры физиологии, клеточной биологии и биотехнологии Удмуртского государственного университета (Россия) И.А. Черенкову за критические замечания в отношении финальной версии рукописи.

ADDITIONAL INFORMATION

Funding source. This study was not supported by any external sources of funding.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests

Authors’ contribution. All authors made a substantial contribution to the conception of the work, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the work, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the work.

E.S. Alalykina, T.N. Sergeyeva — surgical treatment of the rats, literature review, collection and analysis of literary sources; M.A. Ananyan — development of the concept, synthesis of a water soluble form of dihydroquercetin for the experiment, collection and analysis of literary sources; V.M. Chuchkov — collection and analysis of literary sources, preparation and writing of the text of the article; V.G. Sergeyev — development of the concept, curation, preparation and writing of the text of the article.

Acknowledgments. The authors express their gratitude to: the company “Advanced Technologies” for providing reagents for the experiment; Assistant Professor of the Department of Physiology, Cell Biology and Biotechnology of Udmurt State University (Russia) S.P. Kozhevnikov for assistance in statistical data analysis; Associate Professor of the Department of Physiology, Cell Biology and Biotechnology of Udmurt State University (Russia) I.A. Cherenkov for critical comments on the final version of the manuscript.

×

About the authors

Elena S. Alalykina

Udmurt State University

Email: alena-immun@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0006-3510-0337
SPIN-code: 5364-8013
Russian Federation, Izhevsk

Tatyana N. Sergeyeva

Udmurt State University

Email: tnbio@ya.ru
ORCID iD: 0000-0001-8273-8348
SPIN-code: 9300-2217
Russian Federation, Izhevsk

Michail А. Ananyan

Advanced Technologies Ltd.

Email: nanoindustry@mail.ru
ORCID iD: 0009-0007-9019-6981
SPIN-code: 5172-9152

Dr. Sci. (Engineering)

Russian Federation, Moscow

Victor M. Chuchkov

Udmurt State University

Email: vmchuchkov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-9959-689X
SPIN-code: 2347-2890

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Izhevsk

Valeriy G. Sergeyev

Udmurt State University; Izhevsk State Medical Academy

Author for correspondence.
Email: cellbio@ya.ru
ORCID iD: 0000-0002-5211-1832
SPIN-code: 1476-3236

Dr. Sci. (Biology), Assistant Professor

Russian Federation, Izhevsk; Izhevsk

References

  1. Coleman C, Martin I. Unraveling Parkinson’s disease neurodegeneration: does aging hold the clues? J Parkinsons Dis. 2022;12(8):2321–2338. doi: 10.3233/JPD-223363
  2. Basurco L, Abellanas MA, Ayerra L, et al. Microglia and astrocyte activation is region-dependent in the α-synuclein mouse model of Parkinson’s disease. Glia. 2023;71(3):571–587. doi: 10.1002/glia.24295
  3. Takata F, Nakagawa S, Matsumoto J, Dohgu S. Blood-brain barrier dysfunction amplifies the development of neuroinflammation: understanding of cellular events in brain microvascular endothelial cells for prevention and treatment of BBB dysfunction. Front Cell Neurosci. 2021;15:661838. doi: 10.3389/fncel.2021.661838
  4. Paul G, Elabi OF. Microvascular changes in Parkinson’s disease-focus on the neurovascular unit. Front Aging Neurosci. 2022;14:853372. doi: 10.3389/fnagi.2022.853372
  5. Zakolyukina ES, Chuchkov VM, Sergeeva TN, et al. Age-related differences in LPS-induced BDNF and iNOS expression in the substantia nigra in rats. Neuroscience and Behavioral Physiology. 2019;49(6):773–778. doi: 10.1007/s11055-019-00800-5
  6. Grotemeyer A, McFleder RL, Wu J, Wischhusen J, Ip CW. Neuroinflammation in Parkinson’s disease — putative pathomechanisms and targets for disease-modification. Front Immunol. 2022;13:878771. doi: 10.3389/fimmu.2022.878771
  7. Woodling NS, Andreasson KI. Untangling the web: toxic and protective effects of neuroinflammation and PGE2 signaling in Alzheimer’s disease. ACS Chem Neurosci. 2016;7(4):454–463. doi: 10.1021/acschemneuro.6b00016
  8. Zilli AMH, Zilli EM. Review of evidence and perspectives of flavonoids on metabolic syndrome and neurodegenerative disease. Protein Pept Lett. 2021;28(7):725–734. doi: 10.2174/0929866528666210127152359
  9. Yang R, Yang X, Zhang F. New perspectives of taxifolin in neurodegenerative diseases. Curr Neuropharmacol. 2023;21(10):2097–2109. doi: 10.2174/1570159X21666230203101107
  10. Varlamova EG, Uspalenko NI, Khmil NV, et al. A comparative analysis of neuroprotective properties of taxifolin and its water-soluble form in ischemia of cerebral cortical cells of the mouse. Int J Mol Sci. 2023;24(14):11436. doi: 10.3390/ijms241411436
  11. Schaeffer S, Iadecola C. Revisiting the neurovascular unit. Nat Neurosci. 2021;24(9):1198–1209. doi: 10.1038/s41593-021-00904-7
  12. Sergeeva TN, Sergeev VG, Chuchkov VM. Cellular mechanisms of chronic neuroinflammation. Morphological Newsletter. 2014;(4):26–31. EDN: VLBYJN
  13. Zudaire E, Gambardella L, Kurcz C, Vermeren S. A computational tool for quantitative analysis of vascular networks. PLoS One. 2011;6(11):e27385. doi: 10.1371/journal.pone.0027385
  14. Valenzuela-Arzeta IE, Soto-Rojas LO, Flores-Martinez YM, et al. LPS triggers acute neuroinflammation and Parkinsonism involving NLRP3 inflammasome pathway and mitochondrial CI dysfunction in the rat. Int J Mol Sci. 2023;24(5):4628. doi: 10.3390/ijms24054628
  15. Soraci L, Corsonello A, Paparazzo E, et al. Neuroinflammaging: a tight line between normal aging and age-related neurodegenerative disorders. Aging Dis. 2024. doi: 10.14336/AD.2023.1001
  16. Bowyer JF, Sarkar S, Burks SM, et al. Microglial activation and responses to vasculature that result from an acute LPS exposure. Neurotoxicology. 2020;77:181–192. doi: 10.1016/j.neuro.2020.01.014
  17. Darwish SF, Elbadry AMM, Elbokhomy AS, et al. The dual face of microglia (M1/M2) as a potential target in the protective effect of nutraceuticals against neurodegenerative diseases. Front Aging. 2023;4:1231706. doi: 10.3389/fragi.2023.1231706
  18. Fan YY, Huo J. A1/A2 astrocytes in central nervous system injuries and diseases: angels or devils? Neurochem Int. 2021;148:105080. doi: 10.1016/j.neuint.2021.105080
  19. Figueira I, Garcia G, Pimpão RC, et al. Polyphenols journey through blood-brain barrier towards neuronal protection. Sci Rep. 2017;7(1):11456. Corrected and republished from: Sci Rep. 2021;11(1):17112. doi: 10.1038/s41598-017-11512-6
  20. Liu Y, Shi X, Tian Y, et al. An insight into novel therapeutic potentials of taxifolin. Front Pharmacol. 2023;14:1173855. doi: 10.3389/fphar.2023.1173855

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Microvascular structure of the substantia nigra of young and old rats labeled with FITC-conjugated tomato lectin 8 weeks after administration of physiological solution (control), lipopolysaccharide (LPS) and lipopolysaccharide with simultaneous oral administration of a water-soluble form of dehydroquercetin (LPS + DHA-VF). Oc. ×40. Bar — 120 µm

Download (1MB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Mean vessel length (a), number of vessels (b) and vessel bifurcations (c) counted on standard plots in the substantia nigra of the brain in young and old animals of the control and experimental groups as a percentage relative to young control animals, whose values were taken as 100%; * p <0.05; ** p <0.01; *** p <0.001

Download (155KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. a — GFAP-immunoreactive cell bodies and processes in the substantia nigra of young and old animals 8 weeks after administration of physiological saline (control), lipopolysaccharide (LPS) and lipopolysaccharide with oral dehydroquercetin (LPS + DHA-VF); oc. ×40; bar — 80 μm; b — area of structures immunoreactive to GFAP, counted on standardised plots in substance nigra of animals of the control and experimental groops in per cent relative to young control animals, the values of which were taken as 100%; * p <0.05; ** p <0.01; *** p <0.001

Download (782KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. a — CD-11β-immunoreactive cell bodies and processes in the substantia nigra of young and old animals 8 weeks after administration of physiological saline (control), lipopolysaccharide (LPS) and lipopolysaccharide with oral dehydroquercetin (LPS + DHA-VF); oc. ×40; bar — 30 μm; b — area of structures immunoreactive to GFAP, counted on standardised plots in substance nigra of animals of the control and experimental groops in per cent relative to young control animals, the values of which were taken as 100%; * p <0.05; ** p <0.01; *** p <0.001

Download (717KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Eco-Vector

License URL: https://eco-vector.com/for_authors.php#07
Периодический печатный журнал зарегистрирован как СМИ Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор): № 0110212 от 08.02.1993.
Сетевое издание зарегистрировано как СМИ Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор): ЭЛ № ФС 77 - 84733 от 10.02.2023.