PhD (Сhemistry), Leading Researcher in the Field of “Immunobiology and biomedicine”, Scientific Center of Genetics and Life Sciences
к.х.н., ведущий научный сотрудник направления «Иммунобиология и биомедицина» Научного центра генетики и наук о жизни
Laboratory Research Assistant, Master’s Student (Immunobiology and Biomedicine)
лаборант-исследователь, студент магистратуры (направление «Иммунобиология и биомедицина»)
Laboratory Research Assistant, Master’s Student (Immunobiology and Biomedicine)
лаборант-исследователь, студент магистратуры (направление «Иммунобиология и биомедицина»)
Chief Research Engineer, Resource Center for Analytical Methods
главный инженер-исследователь ресурсного центра аналитических методов
Microglial cells play a leading role in development of neuroinflammation. Activation of microglia leads to the formation of reactive phenotypes that can both contribute to the development of neuroinflammation and ensure its relief. Microglia activation is accompanied by metabolic reprogramming or changes in the metabolic pathways activity and the content of specific metabolites supporting a particular phenotype. An opportunity of phenotype switching due to metabolomic reprogramming may have real therapeutic potential. However, currently there are limited data on changes in composition of metabolites and activity of metabolic pathways in microglial cells under the influence of neuroinflammatory factors. In this regard, the purpose of this work was to conduct a non-targeted metabolomic study to assess changes of metabolites profiles in microglial cell line SIM-A9 exposed to hypoxia, as well as during TLR4 activation. Metabolite profiling of cell extracts exposed to hypoxia or lipopolysaccharide was performed using high-performance liquid chromatography and high-resolution mass spectrometry, followed by bioinformatics analysis of the data. The performed studies have shown that hypoxia, as well as TLR4 stimulation, lead to noticeable changes in the metabolism of microglial cells. At the same time, the nature of these changes depends on the type of stress exposure and its duration. Changed activity of glutathione and arginine metabolic pathways may serve as a marker of the polarization of microglial cells after hypoxic exposure. The activation of TLR4 by lipopolysaccharide leads to modulation of pathways associated with energy metabolism, as well as changes in the metabolic pathways of aromatic amino acids. One may suggest that the analytic approach used in this work will allow us to further investigate the dynamics of metabolic changes under the influence of proinflammatory factors of various origin and to gain detailed data on their role in metabolic reprogramming of microglial cells at various stages of neuroinflammation.
В развитии нейровоспаления ведущую роль играют клетки микроглии. Активация микроглии приводит к формированию реактивных фенотипов, которые могут как способствовать развитию нейровоспаления, так и обеспечивать его разрешение. При активации микроглии происходит метаболическое репрограммирование или изменение активности путей метаболизма и содержания метаболитов, поддерживающих тот или иной фенотип. Возможность фенотипического переключения за счет метаболомного репрограммирования может иметь несомненный терапевтический потенциал, однако в настоящее время имеются ограниченные данные об изменении состава метаболитов и активности метаболических путей в клетках микроглии под действием нейровоспалительных факторов. В этой связи целью данной работы явилось проведение нетаргетного метаболомного исследования для оценки изменений профилей метаболитов в клетках линии микроглии SIM-A9 подвергнутых гипоксии, а также при активации TLR4. Профилирование метаболитов в экстрактах клеток, подвергнутых действию гипоксии или липополисахарида проводили с использованием высокоэффективной жидкостной хроматографии и масс-спектрометрии высокого разрешения, с последующим биоинформатическим анализом данных. Результаты проведенных исследований свидетельствуют о том, что гипоксическое воздействие, а также стимуляция TLR4 приводят к заметным перестройкам метаболизма клеток микроглии. При этом характер данных перестроек зависит от типа стрессорного воздействия и его длительности. Изменение активности путей метаболизма глутатиона и аргинина может служить маркером поляризации клеток микроглии после гипоксического воздействия. Активация TLR4 под действием липополисахарида приводит к модулированию путей, ассоциированных с энергетическим обменом, а также изменению путей метаболизма ароматических аминокислот. Можно заключить, что использованный в данной работе подход позволит в дальнейшем исследовать динамику метаболических изменений под действием провоспалительных факторов различной природы и детализировать их роль в метаболическом репрограммирования клеток микроглии на различных этапах развития нейровоспаления.