THE ROLE OF CHRONIC STRESS AND ZINC DEFICIENCY IN INDUCING INFLAMMATORY PROCESSES

Cynk jest ważnym pierwiastkiem odżywczym, odgrywającym kluczową rolę w funkcjonowaniu wielu układów w tym układu immunologicznego. Niedobór cynku może prowadzić do nadmiernej odpowiedzi immunologicznej i zwiększenia produkcji prozapalnych cytokin. Podobnie, chroniczny stres jest znanym czynnikiem wywołującym odpowiedź zapalną. Przewlekły stres prowadzi do nadmiernej aktywacji osi podwzgórze-przysadka-nadnercza (HPA), co z kolei zwiększa wydzielanie glikokortykoidów, które mogą promować stan zapalny zwiększając produkcję cytokin prozapalnych. Przewlekły stres, niedobór cynku i stała aktywność cytokin prozapalnych prowadzi do chronicznego neurozapalenia, które odgrywa istotną rolę w rozwoju i przebiegu depresji. Głównymi komórkami regulującymi stan zapalny w mózgu są komórki mikrogleju, ale w ten proces zaangażowane są również inne komórki glejowe w tym astrocyty. Celem niniejszej pracy było określenie czy chroniczny stres unieruchomienia (CRS), eksperymentalnie indukowany deficyt cynku (ZnD) a przede wszystkim jednoczesne zastosowanie obu tych czynników wywołuje zmiany w aktywności astrocytów i mikrogleju i wpływa na ich proliferację. Oznaczenia wykonano w korze przedczołowej (PFC) i hipokampie (Hp) mózgu myszy. Analizę poziomu markerów astrocytów (GFAP) i mikrogleju (Iba1) przeprowadzono metodą western blotting. Proliferację komórek analizowano przy użyciu markera Ki-67 w barwieniach immunohistochemicznych w PFC. Badania wykazały, że ZnD oraz CRS, zastosowane zarówno oddzielnie, jak i wspólnie (ZnD+CRS), wywołują spadek poziomu białka GFAP w PFC myszy. Nie zaobserwowano zmian w poziomie białka GFAP w Hp. Nie stwierdzono istotnych zmian w poziomie ekspresji białka Iba1 w PFC, natomiast w Hp zaobserwowano trend w kierunku osłabionej aktywności mikrogleju w grupie ZnD oraz ZnD+CRS. Nie wykazano istotnych różnic w liczbie komórek Ki-67 pozytywnych, choć zaobserwowano trend w kierunku zwiększonej liczy Ki-67 pozytywnych komórek w grupie ZnD+CRS. Wyniki sugerują, że astrocyty są bardziej wrażliwe na działanie CRS i ZnD niż komórki mikrogleju. Osłabiona funkcja astrocytów może być jednym z mechanizmów odpowiedzialnych za prodepresyjny fenotyp myszy indukowany przez ZnD i CRS. Co więcej efekty CRS i ZnD są zróżnicowane w zależności od struktury mózgu.

Zinc is an important nutritional element that plays a key role in the function of many systems, including the immune system. Zinc deficiency can lead to an excessive immune response and increased production of pro-inflammatory cytokines. Similarly, chronic stress is a known trigger of the inflammatory response. Chronic stress leads to excessive activation of the hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis, which in turn increases the secretion of glucocorticoids, which can promote inflammation by increasing the production of pro-inflammatory cytokines. Chronic stress, zinc deficiency, and constant activity of pro-inflammatory cytokines lead to chronic neuroinflammation, which plays an important role in the development and course of depression. Microglia cells regulate inflammation in the brain, but other glial cells, including astrocytes, are also involved in this process. The aim of the present study was to determine whether chronic restraint stress (CRS), experimentally induced zinc deficiency (ZnD), and, most importantly, the simultaneous application of both induce changes in astrocyte and microglia activity and affect their proliferation. The assays were performed in the mouse brain's prefrontal cortex (PFC) and hippocampus (Hp). Astrocyte (GFAP) and microglia (Iba1) markers were examined by western blotting, and cell proliferation analysis was performed using the Ki-67 marker in immunohistochemical staining in the PFC. The study showed that ZnD and CRS applied separately and together (ZnD+CRS), induced a decrease in GFAP protein levels in the PFC of mice. No changes were observed in GFAP protein levels in Hp. There were no significant changes in the level of Iba1 protein expression in PFC, while a trend toward attenuated microglia activity was observed in Hp in the ZnD and ZnD+CRS groups. There were no significant differences in the number of Ki-67 positive cells, although a trend toward increased Ki-67 positive cells was observed in the ZnD+CRS group. The results suggest that astrocytes are more sensitive to CRS and ZnD than microglia cells. The impaired function of astrocytes may be one of the mechanisms responsible for the pro-depressive phenotypes of mice induced by ZnD and CRS. Moreover, the effects of CRS and ZnD vary depending on the brain structure.