The effect of prenatal stress on expression of chosen chemokines and their receptors in primary astroglial cultures

Depresja jest chorobą heterogenną obejmującą symptomy zarówno poznawcze, emocjonalne jak i wegetatywne. I chociaż tylko niektóre z nich (wegetatywne symptomy, anhedonia i aktywność psychomotoryczna) mogą być obiektywnie oceniane u zwierząt procedura stresu prenatalnego, jest jednym z najbardziej uznanych zwierzęcych modeli tego schorzenia. W modelu tym obserwuje się zmiany nie tylko behawioralne ale także dysfunkcje układu neuro-immuno-endokrynnego. Ostatnio coraz więcej danych sugeruje, że odpowiedź zapalna może pełnić ważną rolę w patofizjologii depresji. Najnowsze doniesienia wskazują, że cytokiny chemotaktyczne - chemokiny oprócz funkcji chemotaktycznej, poprzez udział w modulacji procesów neurobiologicznych uczestniczą w utrzymaniu homeostazy mózgu. Tym samym deficyty chemokin i ich receptorów mogą być istotne w podłożu chorób psychiatrycznych. Wśród wielu chemokin, CXCL12 i CX3CL1 jako jedyne konstytutywnie wydzielane i szeroko obecne w mózgu, stanowią ostatnio przedmiot zainteresowania. Z drugiej strony, ponieważ wykazano, że komórki gleju w tym astrocyty są istotnym źródłem chemokin w mózgu, dysfunkcje tych komórek mogą prowadzić do zaburzeń depresyjnych. Dlatego w badaniach stanowiących przedmiot niniejszej pracy oceniono wpływ stresu prenatalnego na ekspresję wybranych chemokin CXCL12, CX3CL1 i ich receptorów w pierwotnych hodowlach pierwotnych. Badania wykazały, że prenatalny stres obniża żywotność/aktywność metaboliczną, zwiększa nekrozę, zwiększa aktywność indukowalnej syntazy tlenku azotu oraz produkcję tlenku azotu przez astrocyty. Co więcej, obserwowano podniesioną ekspresję mRNA CXCL12 i jej receptora CXCR4. Co szczególnie interesujące, pokazano że ten rodzaj stresu prowadzi również do znacznego wzrostu ekspresji CX3CL1 nie zmieniając poziom jej receptora - CX3CR1. Podsumowując, stres podczas ciąży może nasilać procesy toksyczne oraz zaburzać układy chemokin i ich receptorów w hodowlach astrocytów pozyskanych od prenatalnie stresowanego potomstwa, co może być przyczyną zaburzeń w zachowaniu, obserwowanych w późniejszych etapach życia.

Depression is heterogeneous disorder, characterized by cognitive, emotional and vegetative symptoms. In spite of the fact that only a subset of depressive symptoms (vegetative symptoms, anhedonia and psychomotor behavior) can be measured objectively in rodents, animal models of this disease are among the most welldocumented. Not only behavioral alternations are observed, but also dysfunctions of the neuro-immuno-endocrine system. A growing body of data suggests that inflammatory responses have an important role in the pathophysiology of depression. Recent evidence indicates that chemotactic cytokines - chemokines - apart from their chemotactic function take part in maintaining brain homeostatis by modulating various neurobiological processes. Therefore, deficits in chemokine signalling may be relevant to psychiatric disorders. Among many chemokines, CXCL12 and CX3CL1 are the only ones constitutively and widely expressed in the brain, which makes them interesting targets for research. It is documented that glia, including astrocytes, are the main source of chemokines in the brain and dysfunctions in these cells may contribute to the development of depressive disorders. This study aimed to evaluate the impact of prenatal stress on the expression of CXCL12, CX3CL1 and their receptors in primary astroglial cultures. The study found that the prenatal stress decreases the astrocytes’ viability/metabolic activity, increases necrosis, inducible nitric oxide synthase activity and the production of nitric oxide. Moreover, an increase in CXCL12 and CXCR4 mRNA expression was observed. What is particularly interesting, that this model of stress also leads to an increased expression of CX3CL1 mRNA, but not the mRNA of its receptor, CX3CR1. To sum up, stress during pregnancy may intensify toxic processes as well as distort of network of chemokines and their receptors in astroglial cultures from prenatally stressed pups, what may be the cause of disturbances in behavior, which can be observed later in life.