Diisopropylfluorophosphate-induced status epilepticus drives complex glial cell phenotypes in adult male mice

Autor: Florian Nachon, Clémence Maupu, Rahma Hassan-Abdi, Grégory Dal Bo, Julie Enderlin, Nadia Soussi-Yanicostas, Xavier Brazzolotto, Myriam Oger, Stéphane Auvin, Nina Dupuis, Alexandre Igert
Přispěvatelé: Institut de Recherche Biomédicale des Armées (IRBA), Maladies neurodéveloppementales et neurovasculaires (NeuroDiderot (UMR_S_1141 / U1141)), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Paris (UP)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2021
Předmět:
Male
0301 basic medicine
Pathology
medicine.medical_specialty
DFP
Isoflurophate
Organophosphorus
[SDV]Life Sciences [q-bio]
Hippocampus
Status epilepticus
lcsh:RC321-571
Mice
Seizure
[SCCO]Cognitive science
03 medical and health sciences
Status Epilepticus
0302 clinical medicine
medicine
Animals
lcsh:Neurosciences. Biological psychiatry. Neuropsychiatry
SE
Neuroinflammation
Microglia
biology
business.industry
Neurodegeneration
medicine.disease
Organophosphates
3. Good health
Phenotype
030104 developmental biology
medicine.anatomical_structure
Neurology
[SDU]Sciences of the Universe [physics]
[SDE]Environmental Sciences
biology.protein
Immunohistochemistry
Cytokines
Neurotoxicity Syndromes
Cholinesterase Inhibitors
medicine.symptom
business
Astrocyte
Neuroglia
030217 neurology & neurosurgery
Neurotrophin
Zdroj: Neurobiology of Disease, Vol 152, Iss, Pp 105276-(2021)
Neurobiology of Disease
Neurobiology of Disease, Elsevier, 2021, 152, pp.105276. ⟨10.1016/j.nbd.2021.105276⟩
ISSN: 0969-9961
1095-953X
Popis: International audience; Organophosphate pesticides and nerve agents (OPs), are characterized by cholinesterase inhibition. In addition to severe peripheral symptoms, high doses of OPs can lead to seizures and status epilepticus (SE). Long lasting seizure activity and subsequent neurodegeneration promote neuroinflammation leading to profound pathological alterations of the brain. The aim of this study was to characterize neuroinflammatory responses at key time points after SE induced by the OP, diisopropylfluorophosphate (DFP). Immunohistochemistry (IHC) analysis and RT-qPCR on cerebral tissue are often insufficient to identity and quantify precise neuroinflammatory alterations. To address these needs, we performed RT-qPCR quantification after whole brain magnetic-activated cell-sorting (MACS) of CD11B (microglia/infiltrated macrophages) and GLAST (astrocytes)-positive cells at 1, 4, 24 h and 3 days post-SE. In order to compare these results to those obtained by IHC, we performed, classical Iba1 (microglia/infiltrated macrophages) and GFAP (astrocytes) IHC analysis in parallel, focusing on the hippocampus, a brain region affected by seizure activity and neurodegeneration. Shortly after SE (1-4 h), an increase in pro-inflammatory (M1-like) markers and A2-specific markers, proposed as neurotrophic, were observed in CD11B and GLAST-positive isolated cells, respectively. Microglial cells successively expressed immuno-regulatory (M2b-like) and anti-inflammatory (M2a-like) at 4 h and 24 h post-SE induction. At 24 h and 3 days, A1-specific markers, proposed as neurotoxic, were increased in isolated astrocytes. Although IHC analysis presented no modification in terms of percentage of marked area and cell number at 1 and 4 h after SE, at 24 h and 3 days after SE, microglial and astrocytic activation was visible by IHC as an increase in Iba1 and GFAP-positive area and Iba1-positive cells in DFP animals when compared to the control. Our work identified sequential microglial and astrocytic phenotype activation. Although the role of each phenotype in SE cerebral outcomes requires further study, targeting specific markers at specific time point could be a beneficial strategy for DFP-induced SE treatment.; Les pesticides organophosphorés et les agents neurotoxiques (OP) sont caractérisés par une inhibition de la cholinestérase. En plus des symptômes périphériques graves, des doses élevées d'OP peuvent entraîner des convulsions et un état de mal épileptique (ES). L'activité épileptique de longue durée et la neurodégénérescence subséquente favorisent la neuroinflammation conduisant à de profondes altérations pathologiques du cerveau. Le but de cette étude était de caractériser les réponses neuro-inflammatoires à des moments clés après SE induite par l'OP, le diisopropylfluorophosphate (DFP). L'analyse immunohistochimique (IHC) et la RT-qPCR sur le tissu cérébral sont souvent insuffisantes pour identifier et quantifier avec précision les altérations neuro-inflammatoires. Pour répondre à ces besoins, nous avons effectué une quantification RT-qPCR après un tri cellulaire activé magnétiquement (MACS) du cerveau entier de cellules positives CD11B (microglie/macrophages infiltrés) et GLAST (astrocytes) à 1, 4, 24 h et 3 jours après -SE. Afin de comparer ces résultats à ceux obtenus par IHC, nous avons effectué une analyse IHC classique Iba1 (microglie/macrophages infiltrés) et GFAP (astrocytes) en parallèle, en nous concentrant sur l'hippocampe, une région du cerveau affectée par l'activité épileptique et la neurodégénérescence. Peu de temps après SE (1-4 h), une augmentation des marqueurs pro-inflammatoires (de type M1) et des marqueurs spécifiques à A2, proposés comme neurotrophiques, a été observée dans les cellules isolées CD11B et GLAST-positives, respectivement. Les cellules microgliales ont exprimé successivement des immunorégulateurs (type M2b) et des anti-inflammatoires (type M2a) à 4 h et 24 h post-SE. A 24 h et 3 jours, les marqueurs spécifiques à A1, proposés comme neurotoxiques, étaient augmentés dans les astrocytes isolés. Bien que l'analyse IHC n'ait présenté aucune modification en termes de pourcentage de zone marquée et de nombre de cellules à 1 et 4 h après SE, à 24 h et 3 jours après SE, l'activation microgliale et astrocytaire était visible par IHC comme une augmentation de Iba1 et GFAP-positive et les cellules positives pour Iba1 chez les animaux DFP par rapport au témoin. Notre travail a identifié l'activation séquentielle des phénotypes microgliaux et astrocytaires. Bien que le rôle de chaque phénotype dans les résultats cérébraux SE nécessite une étude plus approfondie, le ciblage de marqueurs spécifiques à un moment précis pourrait être une stratégie bénéfique pour le traitement SE induit par DFP.
Databáze: OpenAIRE
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