Universität zu Köln

Taiwo, Moyinoluwa Temitope (2020). Role of Platelet-Derived Growth Factor Receptor signalling in microglia-mediated neuroinflammation. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Neuroinflammation, associated with the onset and progression of neurodegenerative events, is predominantly orchestrated by microglia, the resident immune cells of the central nervous system. Microglia-mediated neuroinflammation, thus, results from dysregulation of its physiological functions, which are tightly controlled by several signalling pathways, including growth factor signalling. Despite the involvement of Platelet-Derived Growth Factor Receptor (PDGFR) signalling and microglia in physiologic and pathologic angiogenesis, this signalling remains uncharacterised in microglia. Thus, the role of PDGFR signalling in microglia-mediated neuroinflammatory responses have been investigated using BV-2 microglial cell line. The expression of PDGFs and their receptors were first characterised in microglia using quantitative polymerase chain reaction, immunocytochemistry, and western blot. Microglia functions, PDGF receptor’s role and intracellular signal transduction pathways were investigated using recombinant human PDGF ligands. Resting BV-2 cells expressed Pdgfa, Pdgfb, Pdgfc, Pdgfrα and Pdgfrβ genes. In Lipopolysaccharide (LPS) activated cells, Pdgfb and Pdgfrβ were significantly upregulated and sustained at protein levels, Pdgfa and Pdgfrα were not significantly altered, while Pdgfc was significantly downregulated. PDGF induced an amoeboid-like phenotype with concomitant downregulation of the homeostatic gene, P2Y purinoceptor-12 (P2ry12); however, migratory and phagocytic capacities were not significantly affected. Also, reactive oxygen species (ROS) levels were significantly decreased with an upregulation of the anti-oxidant genes, glutathione reductase (Gsr) and superoxide dismutase 2 (Sod2), though, the main ROS generating enzymes, Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH) oxidases, Nox1 and Nox2, were significantly upregulated. PDGF induced an inflammatory response in BV-2 cells; however, decreasing neurotoxicity effects on 661W photoreceptor cells cultured in microglia conditioned medium. Pharmacological inhibition and RNAi mediated silencing of Pdgfrβ gene reduced both LPS and PDGF-induced inflammatory responses while variable results were seen for Pdgfrα gene. Using small-molecule kinase inhibitors, a role for phosphatidylinositol-3-kinase/Akt (PI3K/Akt), extracellular-signal-regulated kinase -1/2 (ERK1/2) and c-Jun N-terminal kinase (JNK) pathways were defined in PDGF-induced inflammatory response in BV-2 cells. These results demonstrate a fundamental regulatory role of autocrine PDGFR signalling in microglia-mediated responses in resting and activated state.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated abstract:	Abstract Language Neuroinflammation, die mit dem Beginn und Fortschreiten neurodegenerativer Ereignisse verbunden ist, wird überwiegend von Mikrogliazellen, den lokalen Immunzellen des Zentralnervensystems, gesteuert. Eine durch Mikrogliazellen vermittelte Neuroinflammation resultiert aus einer Fehlregulation der physiologischen Zellfunktionen, welche durch mehrere Signalwege, einschließlich die der Wachstumsfaktoren, streng überwacht und gesteuert werden. Es ist bekannt, dass sowohl der PDGFR-Signalweg (Platelet-Derived Growth Factor Receptor) als auch die Mikrogliazellen bei der physiologischen und pathologischen Angiogenese eine Rolle spielen. Bisher ist allerding unbekannt, welche Rolle der PDGFR-Signalweg in Mikrogliazellen spielt. Daher wurde die Rolle des PDGFR-Signalwegs in der Miikroglia-vermittelten neuroinflammatorischen Reaktionen unter Verwendung der BV-2-Mikroglia-Zelllinie untersucht. Zunächst wurde die Expression von PDGFs und ihren Rezeptoren in Mikrogliazellen mittels quantitativer Polymerasekettenreaktion, der Immunhistochemie und dem Western Blot Analyseverfahren charakterisiert. Sowohl die Mikrogliazellfunktion, als auch die Rolle von PDGF-Rezeptoren und der intrazelluläre Signalwege wurden unter Verwendung rekombinanter menschlicher PDGF-Liganden untersucht. Ruhende BV-2-Zellen exprimierten die Gene Pdgfa, Pdgfb, Pdgfc, Pdgfrα und Pdgfrβ. In Lipopolysaccharid (LPS) -aktivierten Zellen waren die Gene, welche für Pdgfb und Pdgfrβ codieren, signifikant hochreguliert, blieben auf Proteinebene allerdings konstant. Expression von Pdgfa and Pdgfrα waren nicht signifikant verändert, während Pdgfc signifikant herunterreguliert war. PDGF Stimulation induzierte einen amöboid ähnlichen Mikrogliaphänotypen bei gleichzeitiger Herunterregulierung des homöostatischen Gens P2Y Purinoceptor-12 (P2ry12). Die Migrations- und Phagozytenkapazitäten wurden jedoch nicht signifikant beeinflusst. Auch die Konzentrationen an reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) wurden durch eine Hochregulation der antioxidativem Genes Glutathionreduktase (Gsr) und Superoxid-Dismutase 2 (Sod2) signifikant verringert, obwohl die Expression der wichtigsten ROS-generierenden Enzyme, Nicotinamidadenindinukleotidphosphat (NADPH) Oxidasen - Nox1 und Nox2 - signifikant hochreguliert waren. PDGF induzierte eine Entzündungsreaktion in BV-2-Zellen, verringerte jedoch die neurotoxischen Effekte in 661W-Photorezeptorzellen, die in Mikrogliazellen-konditioniertem Medium kultiviert wurden. Die pharmakologische Hemmung und RNAi-vermittelte Stummschaltung des Pdgfrβ-Gens reduzierte sowohl die LPS- als auch PDGF-induzierte Entzündungsreaktionen in Mikrogliazellen, während gleiche Versuche für das Pdgfrα-Gen zu variablen Ergebnissen führten. Mittels der Verwendung von niedermolekularen Kinase-Inhibitoren konnte festgestellt werden, dass Phosphoinositid-3-Kinasen/AKT (PI3K/Akt), extrazelluläre signalregulierte Kinase 1/2 (ERK1/2) und C-Jun-N-terminale Kinasen (JNK) eine Rolle in der PDGF-induzierten Entzündungsreaktion in BV-2-Zellen spielen. Diese Ergebnisse zeigen eine grundlegende regulatorische Rolle der autokrinen PDGFR-Signalübertragung bei Mikroglia-vermittelten Reaktionen im Ruhezustand und im reaktivem Zustand. German
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Taiwo, Moyinoluwa Temitope taiwomoyinoluwa@gmail.com UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-249474
Date:	22 October 2020
Language:	English
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Medicine > Augenheilkunde
Subjects:	Life sciences
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Microglia UNSPECIFIED PDGFR signalling UNSPECIFIED Neuroinflammation UNSPECIFIED
Date of oral exam:	2 October 2020
Referee:	Name Academic Title Kashkar, Hamid Prof. Dr. Pasparakis, Manolis Prof. Dr.
Funders:	German Academic Exchange Service (DAAD)
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/24947