The role of the Wnt signaling pathway in the regeneration following ischemic brain injury

Abstract

The role of the Wnt signaling pathway in the regeneration following ischemic brain injury Focal cerebral ischemia results in the loss of neural cells, which may cause permanent disability. At the same time, there are precursor cells (neural stem/progenitor cells and NG2 glia) that naturally reside in the postnatal brain and may proliferate and give rise to other cell types. Their fate is to a large extent influenced by morphogens of the Wnt and Shh family. However, the role of these cellular pathways in differentiation of precursor cells is still enigmatic. For this reason, we employed transgenic mice that enabled us to inhibit or hyper-activate the canonical Wnt signaling pathway, or to map the fate of NG2 cells. The induction of ischemia was achieved by the occlusion of the middle cerebral artery. The changes in the differentiation potential were characterized at the mRNA, protein, and functional levels. First, we evaluated neural stem/progenitor cells isolated from neonatal mice under physiological conditions and found out that Wnt signaling promotes neurogenesis and suppresses gliogenesis. Next, we focused on adult mice and detected a smaller impact of Wnt signaling on their differentiation potential. Nonetheless, its effect was more profound after the induction of ischemia, as we identified...

Úloha Wnt signalizační dráhy v regeneraci ischemicky poškozené nervové tkáně Fokální mozková ischemie vede ke ztrátě nervových buněk, což může způsobit trvalé postižení. Současně se i v postnatálním mozku přirozeně nacházejí prekurzorové buňky (neurální kmenové/progenitorové buňky a NG2 glie), které mohou proliferovat a diferencovat v jiné buněčné typy. Jejich osud je do značné míry ovlivněn morfogeny Wnt a Shh, role těchto buněčných drah v diferenciaci prekurzorových buněk je však stále neznámá. Z tohoto důvodu jsme použili transgenní myši, které nám umožnily inhibovat či hyper-aktivovat Wnt signální dráhu, nebo sledovat osud NG2 buněk. Navození ischemie bylo dosaženo okluzí střední mozkové tepny. Změny v diferenciačním potenciálu byly charakterizovány na úrovni mRNA, proteinů a funkčních vlastností. Nejprve jsme posoudili neurální kmenové/progenitorové buňky izolované z neonatálních myší za fyziologických podmínek, kde jsme zjistili, že Wnt signalizace podporuje neurogenezi a potlačuje gliogenezi. Dále jsme se soustředili na dospělé myši a odhalili menší dopad Wnt signalizace na jejich diferenciační potenciál. Nicméně, její efekt byl výraznejší až po navození ischemie, kde jsme identifikovali změny podobné těm v neonatálních myších. Nakonec jsme potvrdili, že NG2 buňky slouží jako prekurzory...