Introduction. Cerebral endothelial cells express monocarboxylate transporters MCT1 for blood–brain barrier (BBB) transfer of lactate, which are regulated by CD147 activity, as well as lactate receptors GPR81 (HCAR1). Metabolism and intercellular transport of lactate is the crucial mechanism for regulating the function of BBB cells.
Objective. To study the effect of activity of GPR81 receptors in cerebral endothelial cells on expression of MCT1, CD147 and the mitochondrial dynamics, which will make it possible to explain the effect of local production of lactate by perivascular astrocytes on angiogenesis in the cerebral tissue.
Materials and methods. The culture of cerebral endothelial cells isolated from the brain of 15–17-day-old Wistar rat embryos was used in this study. Mitochondrial biogenesis of cerebral endothelial cells was studied using the standard MitoBiogenesis In-Cell ELISA Kit protocol (Abcam). Chemical hypoxia was induced by incubation in the presence of 50 μM iodoacetate for 30 min. 3Cl-5OH-BA (Calbiochem) at concentrations of 5, 50, and 500 μM was used as an agonist of GPR81 lactate receptors during 24 h. The number of cells expressing GPR81, CD147, and MCT1 molecules was evaluated using indirect double-antibody ELISA.
Results. It was found for the first time that prolonged dose-dependent stimulation of GPR81 receptors with 3Cl-5OH-BA intensifies mitochondrial biogenesis (up to 1.5-fold, р<0.05). Meanwhile, a statistically significant (p<0.05) inhibition of expression of monocarboxylate transporters MCT1 (from 81±1.6% to 40.7±4.4%) and the conjugated CD147 protein (from 57.4±3.3% to 48.3±2.9%) in cerebral endothelial cells in the study group compared to the control group.
Conclusions. The findings broaden the range of potential applications of GPR81 agonists for modulating intercellular interactions in a neurovascular unit and controlling the functional activity of cerebral microvessel endothelial cells.
Введение. Клетки церебрального эндотелия экспрессируют монокарбоксилатные транспортеры MCT1 для переноса лактата через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ), регулируемые активностью CD147, а также рецепторы лактата GPR81 (HCAR1). Метаболизм и межклеточный транспорт лактата – важный механизм регуляции функциональной активности клеток ГЭБ.
Цель исследования. Изучить влияние активности GPR81 рецепторов в клетках церебрального эндотелия на экспрессию MCT1, CD147 и митохондриальную динамику, что позволит объяснить эффект локальной продукции лактата периваскулярными астроцитами на процессы ангиогенеза в ткани головного мозга.
Материалы и методы. В работе использовалась культура клеток церебральных эндотелиоцитов, выделенных из головного мозга 15–17 дневных эмбрионов крыс линии Wistar. Изучение митохондриального биогенеза церебральных эндотелиоцитов проводили по стандартному протоколу «MitoBiogenesis In-Cell ELISA Kit» (Abcam). Химическую гипоксию создавали путем инкубации в присутствии 50 мкМ йодацетата в течение 30 мин. В качестве агониста рецепторов лактата GPR81 использовали 3Cl-5OH-BA (Calbiochem) в концентрации 5, 50 и 500 мкМ в течение 24 час. Количество клеток, экспрессирующих молекулы GPR81, CD147 и MCT1, оценивали с использованием двойного непрямого метода иммуноферментного окрашивания.
Результаты. Впервые обнаружено, что длительная стимуляция GPR81 рецепторов 3Cl-5OH-BA в дозозависимой манере приводит к интенсификации митохондриального биогенеза (до 1,5 раз, р<0,05). В то же время зафиксировано статистически значимое (р<0,05) подавление экспрессии монокарбоксилатных транспортеров MCT1 в опытной группе по сравнению с контрольной (с 81±1,6% до 40,7±4,4%) и сопряженного с ними белка CD147 (с 57,4±3,3% до 48,3±2,9%) в церебральных эндотелиоцитах.
Заключение. Полученные данные расширяют спектр возможных приложений действия агонистов GPR81 для модуляции межклеточных взаимодействий в нейроваскулярной единице и контроля функциональной активности клеток эндотелия церебральных микрососудов.