sibmedСибирский научный медицинский журналСибирский научный медицинский журнал2410-25122410-2520ИЦиГ СО РАН10.15372/SSMJ20190201sibmed-127Research ArticleМЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИBIOMEDICINEПАТОГЕНЕЗ ПОВРЕЖДЕНИЯ ФРОНТАЛЬНОЙ КОРЫ ГОЛОВНОГО МОЗГА У МЫШЕЙ НА ФОНЕ ИНФИЦИРОВАНИЯ СЕЗОННЫМ ВИРУСОМ ГРИППА А/H1N1PATHOGENESIS OF MOUSE BRAIN FRONTAL CORTEX DAMAGE iN THE BACKGROUND OF SEASONAL INFLUENZA VIRUS A/H1N1 INFECTIONКовнерА. В.KovnerA. V.

к.б.н., старший научный сотрудник, и.о. зав. лабораторией структурных основ патогенеза социально значимых заболеваний

 630117, г. Новосибирск, ул. Тимакова, 2

candidate of biological sciences, senior researcher, acting head of special pathogens laboratory: socially significant diseases

630117, Novosibirsk, Timakov str., 2

anya.kovner@gmail.comКурскаяО. Г.KurskayaO. G.

к.м.н., старший научный сотрудник

630117, г. Новосибирск, ул. Тимакова, 2

candidate of medical sciences, senior researcher

630117, Novosibirsk, Timakov str., 2

kurskaya_og@mail.ruШестопаловА. М.ShestopalovA. M.

д.б.н., проф., рук. отдела

630117, г. Новосибирск, ул. Тимакова, 2

doctor of biological sciences, professor, head of department

630117, Novosibirsk, Timakov str., 2

shestopalov2@mail.ruНИИ экспериментальной и клинической медицины ФИЦ фундаментальной и трансляционной медициныРоссияResearch Institute for Experimental and Clinical Medicine of Federal Research Center for Fundamental and Translational MedicineRussian Federation201929042019392510Copyright © Ковнер А.В., Курская О.Г., Шестопалов А.М., 20192019Ковнер А.В., Курская О.Г., Шестопалов А.М.Kovner A.V., Kurskaya O.G., Shestopalov A.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sibmed.elpub.ru/jour/article/view/127

Помимо повреждения респираторного тракта, острая вирусная инфекция, обусловленная вирусом гриппа А, в организме человека может вызывать повреждение центральной нервной системы. Основываясь на предыдущих исследованиях, свидетельствующих о том, что высокопатогенный вирус гриппа А/H5N1A/Goose/Krasnoozerskoye/627/05 является нейротропным и индуцирует воспаление в ЦНС, в настоящей работе был исследован нейротропный и провоспалительный потенциал сезонного вируса гриппа А/H1N1 A/Tomsk/13/2010 на мышиной модели. Материал и методы. Работа проведена на двухмесячных мышах-самцах линии BALB/c, разделенных на две группы – интактные (5 животных) и инфицированные интраназально одной минимальной полулетальной дозой вируса гриппа А/H1N1 A/Tomsk/13/2010 (20 животных для вирусологических и 35 – для гистологических работ). Титрование вируса, полученного из гомогенатов легких и головного мозга, проводили на клетках MDCK, рассчитывали по методу Кербера в модификации Ашмарина и выражали в lgTCID50/мл. Гистологические работы включали в себя иммуногистохимический анализ легких и головного мозга для детекции вируса гриппа, маркеров воспаления и репарации ткани, а также морфологический анализ деструктивных изменений в тканях фронтальной коры головного мозга. Результаты и их обсуждение. Впервые показано, что сезонный вирус гриппа А/H1N1 A/Tomsk/13/2010 не обладает нейротропным потенциалом. Моделирование гриппозной инфекции с использованием выбранного штамма вызывает повреждение фронтальной коры головного мозга, выражающееся периваскулярным и перицеллюлярным отеком, мелкими очагами геморрагий и глиоцитозом. Инфицирование мышей линии BALB/c выбранным штаммом вируса гриппа А приводит к активации клеток микроглии фронтальной коры головного мозга. При этом классической смены фенотипа с М1 на М2 не происходит, на поздних сутках эксперимента (21–30) преобладает провоспалительный классический фенотип.

In addition to the respiratory tract damage, an acute viral infection caused by the influenza A virus in the human body can cause central nervous system damage. Based on previous studies suggesting that the highly pathogenic influenza virus A/H5N1 A/Goose/Krasnoozerskoye/627/05 is neurotropic and induces inflammation in the central nervous system, the neurotropic and proinflammatory potential of seasonal influenza virus A/H1N1 A/Tomsk/13/2010 was studied on the mouse model. Material and methods. Work was carried out on the 2 month male mice BALB/c line divided into two groups – intact (5 animals) and intranasal infected with influenza A/H1N1 A/Tomsk/13/2010 dose of 1 MLD50 (20 animals for virological and 35 animals for histological studies). Viral titration obtained from the homogenates of lungs and brain was performed on MDCK cells, calculated by the method of Kerber in the modification of Ashmarin and expressed in lgTCID50 /ml. Histological studies included an immunohistochemical analysis of the lungs and the brain to detect influenza virus, markers of inflammation and tissue repair, as well as a morphological analysis of destructive changes in the tissues of the brain frontal cortex. Results and discussion. It was shown for the first time that the seasonal influenza A/H1N1 virus A/Tomsk/13/2010 does not have neurotropic potential. Simulation of influenza infection using the selected strain causes damage to the brain frontal cortex, which is expressed by perivascular and pericellular edema, small foci of hemorrhages and gliocytosis. Infection of BALB/c mice with a selected strain of influenza A virus causes activation of microglial cells of the frontal cerebral cortex. At the same time, the classical change of the phenotype from M1 to M2 does not occur, in the late days of the experiment (21–30) the proinflammatory classical phenotype prevails.

вирус гриппа A/H1N1фронтальная кора головного мозгаотеквоспалениеполяризация клеток микроглииinfluenza virus A/H1N1frontal cerebral cortexedemainflammationpolarization of microglial cellsReferencesАвтандилов Г.Г. Медицинская морфометрия. М.: Медицина, 2001. 379 с.Автандилов Г.Г. Медицинская морфометрия. М.: Медицина, 2001. 379 с.Ашмарин И.П., Воробьев А.А. Статистические методы в микробиологических исследованиях. Л.: Медгиз, 1962. 180 с.Ашмарин И.П., Воробьев А.А. Статистические методы в микробиологических исследованиях. Л.: Медгиз, 1962. 180 с.Block M.L., Hong J.S. Chronic microglial activation and progressive dopaminergic neurotoxicity // Biochem. Soc. Trans. 2007. 35. (Pt. 5). 1127–1132.Block M.L., Hong J.S. Chronic microglial activation and progressive dopaminergic neurotoxicity // Biochem. Soc. Trans. 2007. 35. (Pt. 5). 1127–1132.Boktor S.W., Hafner J.W. Influenza. StatPearls Publishing, 2018. 15 p.Boktor S.W., Hafner J.W. Influenza. StatPearls Publishing, 2018. 15 p.Colton C.A. Heterogeneity of microglial activation in the innate immune response in the brain // J. Neuroimmune Pharmacol. 2009. 4. (4). 399–418.Colton C.A. Heterogeneity of microglial activation in the innate immune response in the brain // J. Neuroimmune Pharmacol. 2009. 4. (4). 399–418.Ekstrand J.J., Herbener A., Rawlings J., Turney B., Ampofo K., Korgenski E.K., Bonkowsky J.L. Heightened neurologic complications in children withEkstrand J.J., Herbener A., Rawlings J., Turney B., Ampofo K., Korgenski E.K., Bonkowsky J.L. Heightened neurologic complications in children withpandemic H1N1 influenza // Ann. Neurol. 2010. 68. (5). 762–766.pandemic H1N1 influenza // Ann. Neurol. 2010. 68. (5). 762–766.Hanisch U.K. Functional diversity of microglia – how heterogeneous are they to begin with? // Front. Cell Neurosci. 2013. 14. (7). 65.Hanisch U.K. Functional diversity of microglia – how heterogeneous are they to begin with? // Front. Cell Neurosci. 2013. 14. (7). 65.Hayakawa K., Okazaki R., Morioka K., Nakamura K., Tanaka S., Ogata T. Lipopolysaccharide preconditioning facilitates M2 activation of resident microglia after spinalcord injury // J. Neurosci. Res. 2014. 92. (12). 1647–1658.Hayakawa K., Okazaki R., Morioka K., Nakamura K., Tanaka S., Ogata T. Lipopolysaccharide preconditioning facilitates M2 activation of resident microglia after spinalcord injury // J. Neurosci. Res. 2014. 92. (12). 1647–1658.Jang H., Boltz D., McClaren J., Pani A.K., Smeyne M., Korff A., Webster R., Smeyne R.J. Inflammatory effects of highly pathogenic H5N1 influenza virus infection in the CNS of mice // J. Neurosci. 2012. 32. (5). 1545–1559.Jang H., Boltz D., McClaren J., Pani A.K., Smeyne M., Korff A., Webster R., Smeyne R.J. Inflammatory effects of highly pathogenic H5N1 influenza virus infection in the CNS of mice // J. Neurosci. 2012. 32. (5). 1545–1559.Kidd M. Influenza viruses: update on epidemiology, clinical features, treatment and vaccination // Curr. Opin. Pulm. Med. 2014. 20. (3). 242–246.Kidd M. Influenza viruses: update on epidemiology, clinical features, treatment and vaccination // Curr. Opin. Pulm. Med. 2014. 20. (3). 242–246.Kovner A.V., Potapova O.V., Shkurupy V.A. Morphofunctional changes in the lung vascular endotheliocytes in mice with influenza A/H5N1 A/goose/Krasnoozerskoye/627/05 // Bull. Exp. Biol. Med. 2013. 154. (4). 476–479.Kovner A.V., Potapova O.V., Shkurupy V.A. Morphofunctional changes in the lung vascular endotheliocytes in mice with influenza A/H5N1 A/goose/Krasnoozerskoye/627/05 // Bull. Exp. Biol. Med. 2013. 154. (4). 476–479.Madore C., Joffre C., Delpech J.C., De Smedt-Peyrusse V., Aubert A., Coste L., Layé S., Nadjar A. Early morphofunctional plasticity of microglia inMadore C., Joffre C., Delpech J.C., De Smedt-Peyrusse V., Aubert A., Coste L., Layé S., Nadjar A. Early morphofunctional plasticity of microglia inresponse to acute lipopolysaccharide // Brain Behav. Immun. 2013. 34. 151–158.response to acute lipopolysaccharide // Brain Behav. Immun. 2013. 34. 151–158.Majde J.A. Neuroinflammation resulting from covert brain invasion by common viruses – a potential role in local and global neurodegeneration // Med. Hypotheses. 2010. 75. (2). 204–213.Majde J.A. Neuroinflammation resulting from covert brain invasion by common viruses – a potential role in local and global neurodegeneration // Med. Hypotheses. 2010. 75. (2). 204–213.Muldoon L.L., Alvarez J.I., Begley D.J., Boado R.J., Del Zoppo G.J., Doolittle N.D., Engelhardt B., Hallenbeck J.M., Lonser R.R., Ohlfest J.R., Prat A., Scarpa M., Smeyne R.J., Drewes L.R., Neuwelt E.A. Immunologic privilege in the central nervous system and the blood-brain barrier // J. Cereb. Blood Flow Metab. 2013. 33. (1). 13–21.Muldoon L.L., Alvarez J.I., Begley D.J., Boado R.J., Del Zoppo G.J., Doolittle N.D., Engelhardt B., Hallenbeck J.M., Lonser R.R., Ohlfest J.R., Prat A., Scarpa M., Smeyne R.J., Drewes L.R., Neuwelt E.A. Immunologic privilege in the central nervous system and the blood-brain barrier // J. Cereb. Blood Flow Metab. 2013. 33. (1). 13–21.Potapova O.V., Kovner A.V., Anikina A.G., Cherdantseva L.A., Sharkova T.V., Shkurupy V.A., Vasil’eva E.V., Shestopalov A.M. Studies of influenza A/H1N1 A/Tomsk/13/2010 virus topology during development of infectious process in mammals // Bull. Exp. Biol. Med. 2016. 160. (5). 683–686.Potapova O.V., Kovner A.V., Anikina A.G., Cherdantseva L.A., Sharkova T.V., Shkurupy V.A., Vasil’eva E.V., Shestopalov A.M. Studies of influenza A/H1N1 A/Tomsk/13/2010 virus topology during development of infectious process in mammals // Bull. Exp. Biol. Med. 2016. 160. (5). 683–686.Redlberger-Fritz M., Aberle J.H., Popow-Kraupp T., Kundi M. Attributable deaths due to influenza: a comparative study of seasonal and pandemic influenza // Eur. J. Epidemiol. 2012. 27. (7). 567–575.Redlberger-Fritz M., Aberle J.H., Popow-Kraupp T., Kundi M. Attributable deaths due to influenza: a comparative study of seasonal and pandemic influenza // Eur. J. Epidemiol. 2012. 27. (7). 567–575.Sadasivan S., Zanin M., O’Brien K., Schultz-Cherry S., Smeyne R.J. Induction of microglia activation after infection with the non-neurotropic A/CA/04/2009 H1N1 influenza virus // PLoS One. 2015. 10. (4). e0124047.Sadasivan S., Zanin M., O’Brien K., Schultz-Cherry S., Smeyne R.J. Induction of microglia activation after infection with the non-neurotropic A/CA/04/2009 H1N1 influenza virus // PLoS One. 2015. 10. (4). e0124047.Taylor R.A., Sansing L.H. Microglial responses after ischemic stroke and intracerebral hemorrhage // Clin. Dev. Immunol. 2013. 2013. 746068.Taylor R.A., Sansing L.H. Microglial responses after ischemic stroke and intracerebral hemorrhage // Clin. Dev. Immunol. 2013. 2013. 746068.Wang G., Li R., Jiang Z., Gu L., Chen Y., Dai J., Li K. Influenza virus induces inflammatory response in mouse primary cortical neurons with limited viral replication // Biomed. Res. Int. 2016. 2016. 8076989.Wang G., Li R., Jiang Z., Gu L., Chen Y., Dai J., Li K. Influenza virus induces inflammatory response in mouse primary cortical neurons with limited viral replication // Biomed. Res. Int. 2016. 2016. 8076989.Xie L., Yang S.H. Interaction of astrocytes and T cells in physiological and pathological conditions // Brain Res. 2015. 1623. 63–73.Xie L., Yang S.H. Interaction of astrocytes and T cells in physiological and pathological conditions // Brain Res. 2015. 1623. 63–73.Zarruk J.G., Greenhalgh A.D., David S. Microglia and macrophages differ in their inflammatory profile after permanent brain ischemia // Exp. Neurol. 2018. 301. (Pt. B). 120–132.Zarruk J.G., Greenhalgh A.D., David S. Microglia and macrophages differ in their inflammatory profile after permanent brain ischemia // Exp. Neurol. 2018. 301. (Pt. B). 120–132.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.