Подходы к экспериментальному моделированию нейровоспаления при нейродегенеративных заболеваниях: часть 3 — клеточные линии

Актуальность. Нейровоспаление является ключевым патогенетическим механизмом широкого спектра заболеваний центральной нервной системы, включая болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, рассеянный склероз и ишемический инсульт. Для изучения молекулярных механизмов нейровоспаления и скрининга потенциальных лекарственных средств исследователям доступен широкий арсенал in vitro моделей. Иммортализованные клеточные линии остаются незаменимым инструментом на начальных этапах фармакологических исследований, однако их выбор требует критической оценки преимуществ и ограничений каждой модели.
Цель. Провести критический анализ основных иммортализованных клеточных линий микроглии, астроцитов и нейронов, используемых для моделирования нейровоспаления, и на основе этого анализа сформулировать рекомендации по их выбору в зависимости от экспериментальных задач.
Методы. Проведён нарративный обзор литературы, обобщающий данные о происхождении, фенотипических характеристиках, функциональной активности и областях применения клеточных линий. Выполнен сравнительный анализ линий микроглии (BV-2, N9, N13, EOC, HAPI, HMC3, HMO6), астроцитов (U-87, U-251, U-373, A-172, T98G) и нейронов (SH-SY5Y, PC-12) с акцентом на их реакцию на воспалительные стимулы, продукцию медиаторов и сохранность специфических маркеров.
Результаты. Показано, что линия BV-2 сохраняет 90 % генов, индуцируемых в первичной микроглии, и является «золотым стандартом» для первичного скрининга противовоспалительных соединений, однако характеризуется повышенным базальным уровнем активации. Спонтанно иммортализованные линии EOC и HAPI/SIM-A9 фенотипически ближе к первичным клеткам и сохраняют функциональный фагоцитоз. Среди человеческих линий HMO6 демонстрирует TREM2-зависимый фагоцитоз β-амилоида и способность к M1/M2 поляризации, тогда как HMC3 не экспрессирует ключевые микроглиальные маркеры (P2RY12, TREM2) и экспрессирует маркеры перицитов, что существенно ограничивает её ценность. Астроцитарные линии дифференцированы по чувствительности к IL-1β: U-251 и U-373, демонстрируют выраженный ответ, тогда как T98G является резистентной. Нейрональные линии SH-SY5Y и PC-12 сохраняют чувствительность к нейротоксическим стимулам, однако их применение определяется спецификой патологии (болезнь Альцгеймера vs. болезнь Паркинсона).
Заключение. Оптимальная стратегия экспериментального моделирования нейровоспаления предполагает многоуровневый подход: первичный скрининг на стандартизованных клеточных линиях с последующей валидацией результатов на первичных культурах, системах сокультивирования и ИПСК-дифференцированных клетках. Представленный критический анализ позволяет исследователям обоснованно выбирать наиболее адекватную клеточную модель для решения конкретных задач, учитывая её преимущества и ограничения, а также границы трансляции результатов на in vivo системы.

1. Stansley B, Post J, Hensley K. A comparative review of cell culture systems for the study of microglial biology in Alzheimer's disease. J Neuroinflammation. 2012 May 31;9:115. doi: 10.1186/1742-2094-9-115.

2. Mason ER, Soni DM, Chu S. Microglial Phagocytosis/Cell Health High-Content Assay. Curr Protoc. 2023 Mar;3(3):e724. doi: 10.1002/cpz1.724.

3. Haenseler W, Rajendran L. Concise Review: Modeling Neurodegenerative Diseases with Human Pluripotent Stem Cell-Derived Microglia. Stem Cells. 2019 Jun;37(6):724-730. doi: 10.1002/stem.2995.

4. Lin MS. CISD2 Attenuates Inflammation and Regulates Microglia Polarization in EOC Microglial Cells-As a Potential Therapeutic Target for Neurodegenerative Dementia. Front Aging Neurosci. 2020 Aug 26;12:260. doi: 10.3389/fnagi.2020.00260.

5. Castellanos LCS, Montes MM, Malnati GOM, Weissmann C. Navigating the neuroinflammatory network: insights from diverse cell models. In Vitro Model. 2024 Mar 12;3(1):1-4. doi: 10.1007/s44164-024-00067-2.

6. Blasi E, Barluzzi R, Bocchini V, et al. Immortalization of murine microglial cells by a v-raf/v-myc carrying retrovirus. J Neuroimmunol. 1990 May;27(2-3):229-37. doi: 10.1016/0165-5728(90)90073-v.

7. Henn A, Lund S, Hedtjärn M, et al. The suitability of BV2 cells as alternative model system for primary microglia cultures or for animal experiments examining brain inflammation. ALTEX. 2009;26(2):83-94. doi: 10.14573/altex.2009.2.83.

8. Yang Z, Jin L, Li L, et al. Brain targeted lipid nanoparticles with Hv1 inhibitors alleviate neuroinflammation post-ischemic stroke. J Nanobiotechnology. 2025 Jul 1;23(1):464. doi: 10.1186/s12951-025-03540-6.

9. Liu J, Sheng D, Li X, et al. IFITM3-mediated neuroinflammation in epilepsy regulated by the let-7g-5p/STAT2 axis. Sci Rep. 2026 Mar 18;16(1):14077. doi: 10.1038/s41598-026-44357-z.

10. Wu Z, Tang W, Ibrahim FEEM, et al. Aβ Induces Neuroinflammation and Microglial M1 Polarization via cGAS-STING-IFITM3 Signaling Pathway in BV-2 Cells. Neurochem Res. 2023 Sep;48(9):2881-2894. doi: 10.1007/s11064-023-03945-5.

11. Brabazon F, Bermudez S, Shaughness M, et al. The effects of insulin on the inflammatory activity of BV2 microglia. PLoS One. 2018 Aug 27;13(8):e0201878. doi: 10.1371/journal.pone.0201878.

12. Corradin SB, Mauël J, Donini SD, et al. Inducible nitric oxide synthase activity of cloned murine microglial cells. Glia. 1993 Mar;7(3):255-62. doi: 10.1002/glia.440070309.

13. Ferrari D, Villalba M, Chiozzi P, et al. Mouse microglial cells express a plasma membrane pore gated by extracellular ATP. J Immunol. 1996 Feb 15;156(4):1531-9. doi: 10.4049/jimmunol.156.4.1531.

14. Asthana S, Pandey SK, Gautam AS, Singh RK. MK2 inhibitor PF- 3644022 shows protective effect in mouse microglial N9 cell line induced with cigarette smoke extract. Chem Biol Drug Des. 2024 Jul;104(1):e14592. doi: 10.1111/cbdd.14592.

15. Şaker D, Coşkun G, Polat S. INSL3 suppresses LPS-induced inflammation in N9 microglia cells. Cukurova Med J. 2024 Jun. 1;49(2): 489-96. doi: 10.17826/cumj.1455491.

16. Pereira-Santos AR, Candeias E, Magalhães JD, et al. Neuronal control of microglia through the mitochondria. Biochim Biophys Acta Mol Basis Dis. 2024 Jun;1870(5):167167. doi: 10.1016/j.bbadis.2024.167167.

17. Bodrato N, Franco L, Fresia C, et al. Abscisic acid activates the murine microglial cell line N9 through the second messenger cyclic ADPribose. J Biol Chem. 2009 May 29;284(22):14777-87. doi: 10.1074/jbc.M802604200.

18. Vaz AR, Pinto S, Ezequiel C, et al. Phenotypic Effects of Wild-Type and Mutant SOD1 Expression in N9 Murine Microglia at Steady State, Inflammatory and Immunomodulatory Conditions. Front Cell Neurosci. 2019 Apr 9;13:109. doi: 10.3389/fncel.2019.00109.

19. Pintado C, Revilla E, Vizuete ML, et al. Regional difference in inflammatory response to LPS-injection in the brain: role of microglia cell density. J Neuroimmunol. 2011 Sep 15;238(1-2):44-51. doi: 10.1016/j.jneuroim.2011.06.017.

20. Saba R, Gushue S, Huzarewich RL, et al. MicroRNA 146a (miR- 146a) is over-expressed during prion disease and modulates the innate immune response and the microglial activation state. PLoS One. 2012;7(2):e30832. doi: 10.1371/journal.pone.0030832.

21. Wenker SD, Chamorro ME, Vittori DC, Nesse AB. Protective action of erythropoietin on neuronal damage induced by activated microglia. FEBS J. 2013 Apr;280(7):1630-42. doi: 10.1111/febs.12172.

22. Cheepsunthorn P, Radov L, Menzies S, et al. Characterization of a novel brain-derived microglial cell line isolated from neonatal rat brain. Glia. 2001 Jul;35(1):53-62. doi: 10.1002/glia.1070.

23. Mayers RP, Jaber SM, Verhoeven N, et al. HAPI Cells are SIM-A9- related Mouse Microglial Cells Useful for In Vitro Modeling of Microglial Immunometabolism. bioRxiv [Preprint]. 2026 Feb 13:2026.02.11.705385. doi: 10.64898/2026.02.11.705385.

24. Timmerman R, Burm SM, Bajramovic JJ. An Overview of in vitro Methods to Study Microglia. Front Cell Neurosci. 2018 Aug 6;12:242. doi: 10.3389/fncel.2018.00242.

25. Mairuae N, Connor JR, Cheepsunthorn P. Increased cellular iron levels affect matrix metalloproteinase expression and phagocytosis in activated microglia. Neurosci Lett. 2011 Aug 1;500(1):36-40. doi: 10.1016/j.neulet.2011.06.001.

26. Zhang Y, Anoopkumar-Dukie S, Mallik SB, Davey AK. SIRT1 and SIRT2 modulators reduce LPS-induced inflammation in HAPI microglial cells and protect SH-SY5Y neuronal cells in vitro. J Neural Transm (Vienna). 2021 May;128(5):631-644. doi: 10.1007/s00702-021-02331-1.

27. Hernandez-Espinosa DR, Gale JR, Scrabis MG, Aizenman E. Microglial reprogramming by Hv1 antagonism protects neurons from inflammatory and glutamate toxicity. J Neurochem. 2023 Apr;165(1):29-54. doi: 10.1111/jnc.15760.

28. Feng X, Zhao Y, Yang T, et al. Glucocorticoid-Driven NLRP3 Inflammasome Activation in Hippocampal Microglia Mediates Chronic Stress-Induced Depressive-Like Behaviors. Front Mol Neurosci. 2019 Aug 29;12:210. doi: 10.3389/fnmol.2019.00210.

29. Janabi N, Peudenier S, Héron B, et al. Establishment of human microglial cell lines after transfection of primary cultures of embryonic microglial cells with the SV40 large T antigen. Neurosci Lett. 1995 Aug 4;195(2):105-8. doi: 10.1016/0304-3940(94)11792-h.

30. Dello Russo C, Cappoli N, Coletta I, et al. The human microglial HMC3 cell line: where do we stand? A systematic literature review. J Neuroinflammation. 2018 Sep 10;15(1):259. doi: 10.1186/s12974-018-1288-0.

31. Woolf Z, Stevenson TJ, Lee K, et al. In vitro models of microglia: a comparative study. Sci Rep. 2025 May 5;15(1):15621. doi: 10.1038/s41598-025-99867-z.

32. Nagai A, Mishima S, Ishida Y, et al. Immortalized human microglial cell line: phenotypic expression. J Neurosci Res. 2005 Aug 1;81(3):342-8. doi: 10.1002/jnr.20478.

33. Sarkar P, Wang X, Hu W, et al. Human Microglia Models for NeuroHIV. Viruses. 2025 Apr 29;17(5):641. doi: 10.3390/v17050641.

34. Sanjay, Kim JY. Anti-inflammatory effects of 9 cis retinoic acid on β amyloid treated human microglial cells. Eur J Inflamm. 2022;20. doi: 10.1177/1721727X221143651.

35. Tradtrantip L, Duan T, Yeaman MR, Verkman AS. CD55 upregulation in astrocytes by statins as potential therapy for AQP4-IgG seropositive neuromyelitis optica. J Neuroinflammation. 2019 Mar 9;16(1):57. doi: 10.1186/s12974-019-1448-x.

36. Tanaka S, Nagashima T, Manaka S, et al. Growth suppression and astrocytic differentiation of glioma cells by interleukin-1. J Neurosurg. 1994 Sep;81(3):402-10. doi: 10.3171/jns.1994.81.3.0402.

37. Nitta T, Steinman L, Sato K. [Expression of cytokine genes within astrocytoma cell lines and brain specimens]. No To Shinkei. 1991 Dec;43(12):1145-50. Japanese.

38. Nitta T, Steinman L, Sato K. [An analysis of lymphokine gene expression within astrocytoma]. No Shinkei Geka. 1992 Jul;20(7):763-8. Japanese.

39. Edwards JA, Denis F, Talbot PJ. Activation of glial cells by human coronavirus OC43 infection. J Neuroimmunol. 2000 Aug 1;108(1-2):73-81. doi: 10.1016/s0165-5728(00)00266-6.

40. Preato AM, Pinheiro EdS, Rosenstock TR et al. The relevance of astrocytic cell culture models for neuroinflammation in neurodegeneration research. Neuroglia. 2024;5(1):27-49. doi: 10.3390/neuroglia5010003.

41. Biedler JL, Helson L, Spengler BA. Morphology and growth, tumorigenicity, and cytogenetics of human neuroblastoma cells in continuous culture. Cancer Res. 1973 Nov;33(11):2643-52.

42. Kovalevich J, Santerre M, Langford D. Considerations for the Use of SH-SY5Y Neuroblastoma Cells in Neurobiology. Methods Mol Biol. 2021;2311:9-23. doi: 10.1007/978-1-0716-1437-2_2.

43. Xicoy H, Wieringa B, Martens GJ. The SH-SY5Y cell line in Parkinson's disease research: a systematic review. Mol Neurodegener. 2017 Jan 24;12(1):10. doi: 10.1186/s13024-017-0149-0.

44. Pandey M, Karmakar V, Majie A, et al. The SH-SY5Y cell line: a valuable tool for Parkinson's disease drug discovery. Expert Opin Drug Discov. 2024 Mar;19(3):303-316. doi: 10.1080/17460441.2023.2293158.

45. Targett IL, Crompton LA, Conway ME, Craig TJ. Differentiation of SH-SY5Y neuroblastoma cells using retinoic acid and BDNF: a model for neuronal and synaptic differentiation in neurodegeneration. In Vitro Cell Dev Biol Anim. 2024 Oct;60(9):1058-1067. doi: 10.1007/s11626-024-00948-6.

46. Peng Y, Chu S, Yang Y, et al. Neuroinflammatory In Vitro Cell Culture Models and the Potential Applications for Neurological Disorders. Front Pharmacol. 2021 Apr 23;12:671734. doi: 10.3389/fphar.2021.671734.

47. Zavatti M, Gatti M, Beretti F, et al. Exosomes Derived from Human Amniotic Fluid Mesenchymal Stem Cells Preserve Microglia and Neuron Cells from Aβ. Int J Mol Sci. 2022 Apr 29;23(9):4967. doi: 10.3390/ijms23094967.

48. Böröczky C, Paszternák A, Laufer R, et al. Neuroinflammation Based Neurodegenerative In Vitro Model of SH-SY5Y Cells-Differential Effects on Oxidative Stress and Insulin Resistance Relevant to Alzheimer's Pathology. Int J Mol Sci. 2025 Jul 9;26(14):6581. doi: 10.3390/ijms26146581.

49. Qiu L, Wang Y, Wang Y, et al. Ursolic Acid Ameliorated Neuronal Damage by Restoring Microglia-Activated MMP/TIMP Imbalance in vitro. Drug Des Devel Ther. 2023 Aug 22;17:2481-2493. doi: 10.2147/DDDT.S411408.

50. Zeng F, Wang M, Li Z, Zhang Y. Overexpression of the circadian gene Bmal1 regulates the Nrf2/HO-1 oxidative stress pathway to alleviate inflammation and apoptosis in PC12 cells following cerebral ischemiareperfusion injury. Medicine (Baltimore). 2025 Jun 13;104(24):e42763. doi: 10.1097/MD.0000000000042763.

51. Li HL, Shao LH, Chen X, et al. Anti-inflammatory and DNA Repair Effects of Astragaloside IV on PC12 Cells Damaged by Lipopolysaccharide. Curr Med Sci. 2024 Aug;44(4):854-863. doi: 10.1007/s11596-024-2912-0.

52. Jodeiri Farshbaf M, Forouzanfar M, Ghaedi K, et al. Nurr1 and PPARγ protect PC12 cells against MPP(+) toxicity: involvement of selective genes, anti-inflammatory, ROS generation, and antimitochondrial impairment. Mol Cell Biochem. 2016 Sep;420(1-2):29-42. doi: 10.1007/s11010-016-2764-4.

53. Tolstova T, Dotsenko E, Luzgina N, Rusanov A. Preconditioning of Mesenchymal Stem Cells Enhances the Neuroprotective Effects of Their Conditioned Medium in an Alzheimer's Disease In Vitro Model. Biomedicines. 2024 Oct 2;12(10):2243. doi: 10.3390/biomedicines12102243.

54. Owada R, Kakuta Y, Yoshida K, et al. Conditioned medium from BV2 microglial cells having polyleucine specifically alters startle response in mice. Sci Rep. 2022 Nov 4;12(1):18718. doi: 10.1038/s41598-022-23571-5.

55. Ihara S, Nakajima K, Fukada T, et al. Dual control of neurite outgrowth by STAT3 and MAP kinase in PC12 cells stimulated with interleukin-6. EMBO J. 1997 Sep 1;16(17):5345-52. doi: 10.1093/emboj/16.17.5345.

56. Hoffmann LF, Martins A, Majolo F, et al. Neural regeneration research model to be explored: SH-SY5Y human neuroblastoma cells. Neural Regen Res. 2023 Jun;18(6):1265-1266. doi: 10.4103/1673-5374.358621.