Selektiver Transfer von Exosomen von Oligodendrozyten zu Mikroglia durch Makropinozytose

Selektiver Transfer von Exosomen von Oligodendrozyten zu Mikroglia durch Makropinozytose Oligodendrozyten sind die Myelin-bildenden Zellen des zentralen Nervensystems. Dieser Zelltyp bildet während der aktiven Phase der Myelinisierung große Mengen an Zellmembran aus. Zusätzlich werden Membranbestandteile in Form von kleinen Membranvesikeln in den extrazellulären Raum abgegeben, die eine Größe von 50 bis 100 nm haben und als Exosomen bezeichnet werden. Diese Studie befasst sich mit dem Verbleib und der Funktion dieser von Oligodendrozyten in den extrazellulären Raum abgegebenen Exosomen. Wir zeigen, dass Exosomen der Oligodendroglia-Vorläufer Zelllinie Oli-neu and Exosomen von primären Oligodendrozyten effizient und selektiv von Mikroglia internalisiert werden, ohne eine proinflammatorische Reaktion hervorzurufen. Die Aufnahme der Exosomen erfolgt durch Makropinozytose, deren Verlauf zum Teil vom exosomalen Lipid Phosphatidylserin abhängig ist. Typische Phagozytoserezeptoren hingegen sind nicht an der Aufnahme von Exosomen beteiligt. Nach Stimulation von Mikroglia mit inflammatorischen Zytokinen wurden zwei Mikroglia-Subpopulationen identifiziert. Eine der Populationen hat die Fähigkeit zur Antigen-Präsentation durch Expression von Haupthistokompatibilitätskomplex II (MHCII) Komplexen, wohingegen der verbliebene Anteil an Mikroglia keine MHCII Moleküle exprimiert. Interessanterweise erfolgt die Aufnahme von Exoso! men vor allem durch durch Mikroglia ohne Antigen-Präsentationsfähigkeiten. Von diesen Ergebnissen ausgehend schlagen wir vor, dass Oligodendrozyten während der Myelinisierung und der Membranerneuerung anfallende Membranbestandteile über Exosomen sekretieren, um die Degradation durch Mikroglia zu nutzen. Desweiteren unterstützt die Beobachtung einer funktionelle Spezialisierung von Mikroglia die Hypothese, dass eine Heterogenität in der Mikrogliapopulation des zentralen Nervensystems vorhanden ist. Dabei verbleibt es zu klären, ob diese funktionelle Spezialisierung von Mikroglia intrinsisch kodiert oder durch die lokale Umgebung bestimmt wird

MotiQ: an open-source toolbox to quantify the cell motility and morphology of microglia

Microglia are the primary resident innate immune cells of the central nervous system (CNS). They possess branched, motile cell processes that are important for their cellular functions. To study the pathways that control microglial morphology and motility under physiological and disease conditions, it is necessary to quantify microglial morphology and motility precisely and reliably. Several image analysis approaches are available for the quantification of microglial morphology and motility. However, they are either not automated, not freely accessible, and/or limited in the number of morphology and motility parameters that can be assessed. Thus, we have developed MotiQ, an open-source, freely accessible software for automated quantification of microglial motility and morphology. MotiQ allows quantification of a diverse set of cellular motility and morphology parameters, including the parameters that have become gold standard in the microglia field. We demonstrate that MotiQ can be applied to in vivo, ex vivo, and in vitro data from confocal, epifluorescence, or two-photon microscopy and we compare its results to other analysis approaches. We suggest MotiQ as a versatile and customizable tool to study microglia

Toll-like receptor activation reveals developmental reorganization and unmasks responder subsets of microglia

The sentinel and immune functions of microglia require rapid and appropriate reactions to infection and damage. Their Toll-like receptors (TLRs) sense both as threats. However, whether activated microglia mount uniform responses or whether subsets conduct selective tasks is unknown. We demonstrate that murine microglia reorganize their responses to TLR activations postnatally and that this process comes with a maturation of TLR4-organized functions. Although induction of MHCI for antigen presentation remains as a pan-populational feature, synthesis of TNFα becomes restricted to a subset, even within adult central nervous system regions. Response heterogeneity is evident ex vivo, in situ, and in vivo, but is not limited to TNFα production or to TLR-triggered functions. Also, clearance activities for myelin under physiological and pathophysiological conditions, IFNγ-enforced upregulation of MHCII, or challenged inductions of other proinflammatory factors reveal dissimilar microglial contributions. Notably, response heterogeneity is also confirmed in human brain tissue. Our findings suggest that microglia divide by constitutive and inducible capacities. Privileged production of inflammatory mediators assigns a master control to subsets. Sequestration of clearance of endogenous material versus antigen presentation in exclusive compartments can separate potentially interfering functions. Finally, subsets rather than a uniform population of microglia may assemble the reactive phenotypes in responses during infection, injury, and rebuilding, warranting consideration in experimental manipulation and therapeutic strategies