ሜቲሊን ብሉ እና የእብጠት ምልክት ስርጭት፦ ኢንፍላማሶሞች፣ IL-6 እና STAT3

ሦስት ላቦራቶሪዎች አንድ ዓይነት ሰማያዊ ውህድ እብጠትን እንደሚቀንስ ሪፖርት አደረጉ ብለን እናስብ። አንዱ ከማክሮፋጆች የሚወጣው IL-1beta እንደቀነሰ ያሳያል። ሌላው በዚያው የሕዋስ ዓይነት ውስጥ የiNOS ኢንዛይም እንደቀነሰ ያሳያል። ሦስተኛው በደም ውስጥ IL-6 እና በአንጎል ውስጥ የSTAT3 እንቅስቃሴ እንደቀነሱ ያሳያል። ሦስቱንም አንድ ማረጋገጫ አድርጎ ለማቅረብ ሊያጓጓ ይችላል። ነገር ግን እንዲህ ማዋሃድ የእያንዳንዱን ግኝት ትርጉም ይሸፍናል።

እያንዳንዱ ውጤት የራሱ አነሳሽ፣ የስብስብ መፈጠር ደረጃ እና የሚለካ ውጤት ላለው የተለየ የምልክት ስርጭት ሂደት ይመለከታል። ሜቲሊን ብሉ እያንዳንዱን ሂደት በተለየ ነጥብ ይነካል። ከእነዚህ ማንኛውም የጤና ውጤትን ያሻሽላል ወይስ አያሻሽልም የሚለው ሌላ ጥያቄ ሲሆን፣ በሜቲሊን ብሉ እና እብጠት ላይ ባለን አጠቃላይ ግምገማ ተዳስሷል። ይህ ገጽ በመንገዶቹ ላይ ብቻ ያተኩራል።

መንገድ 1፦ የኢንፍላማሶም ስብስብ መፈጠር እና caspase-1

ኢንፍላማሶም በማይሎይድ ሕዋስ ውስጥ እንደ አስፈላጊነቱ የሚገነባ የፕሮቲን ማዕቀፍ ነው። ክፍሎቹ አነፍናፊ፣ ASC የሚባል አገናኝ እና caspase-1 የሚባል ፈጻሚ ኢንዛይም ናቸው። ስብስቡ ከተፈጠረ በኋላ፣ caspase-1 ፕሮ-IL-1beta እና ፕሮ-IL-18ን ወደ ሚመነጩ ቅርጾቻቸው ይቆርጣቸዋል፤ በተጨማሪም ፓይሮፕቶሲስ የሚባለውን እብጠት አስከታይ የሕዋስ ሞት ሊያስነሳ ይችላል። ዓይነቱን የሚወስነው አነፍናፊው ነው፦ NLRP3 ለክሪስታሎች እና እንደ ኒጀሪሲን እና ATP ላሉ ቀዳዳ ፈጣሪ መርዞች ምላሽ ይሰጣል፤ NLRC4 ለባክቴሪያ ፍላጀሊን፣ AIM2 በሳይቶሶል ውስጥ ላለ ድርብ ሰንሰለት ያለው DNA፣ ከመደበኛው የተለየው መንገድ ደግሞ በሕዋስ ውስጥ ላለ ሊፖፖሊሳካራይድ ምላሽ ይሰጣሉ።

ንቃት ሁለት ምልክቶችን ይፈልጋል። የመጀመሪያው ምልክት ቅድመ ዝግጅት ነው፦ ከToll መሰል ተቀባይ ጋር የሚያያዝ ሊጋንድ፣ ክፍሎቹ እንዲኖሩ በNF-kB ላይ የተመሠረተ የNLRP3 እና የፕሮ-IL-1beta ትራንስክሪፕሽን ያስነሳል። ሁለተኛው ምልክት የስብስብ መፈጠር ነው፦ ሁለተኛ አነሳሽ ASC ተያይዞ ነጥብ መሰል ክምችቶችን እንዲፈጥር፣ caspase-1 ወደ p20 ቁርጥራጩ እንዲቆረጥ እና የበሰለ IL-1beta p17 እንዲለቀቅ ያደርጋል። የማይቶኮንድሪያ ምላሽ ሰጪ የኦክስጅን ዝርያዎች እና የክሪስታል ወደ ሕዋስ መወሰድ ለNLRP3 ሁለተኛው ምልክት አስተዋጽኦ እንደሚያደርጉ ይታወቃል።

በ2017 በማክሮፋጆች ላይ የተካሄደው ሰፊ የኢንፍላማሶም መገታት ጥናት ሜቲሊን ብሉን በሁለቱም ምልክቶች ላይ ፈትኗል። በሊፖፖሊሳካራይድ ቅድመ ዝግጅት በተደረገላቸው ከአይጥ የአጥንት መቅኒ የተገኙ ማክሮፋጆች ውስጥ፣ ኒጀሪሲን፣ ATP እና ሞኖሶዲየም ዩሬት ክሪስታሎች እያንዳንዳቸው IL-1beta እና caspase-1 እንዲለቀቁ፣ እንዲሁም የASC ነጥብ መሰል ክምችቶች እንዲፈጠሩ አድርገዋል። ከ20 እስከ 200 micromolar የሆነ ሜቲሊን ብሉ ደግሞ ሕዋሶቹን ሳይገድል ሦስቱንም ከመጠኑ ጋር በተያያዘ ሁኔታ ቀንሷል። ለNLRC4 ፍላጀሊን እና ሳልሞኔላ፣ ለAIM2 ድርብ ሰንሰለት ያለው DNA እና ሊስቴሪያ፣ ከመደበኛው ለተለየው መንገድ ደግሞ ወደ ሕዋስ ውስጥ የገባ ሊፖፖሊሳካራይድ ወይም ሕያው E. coli ተመሳሳይ ንድፍ አሳይተዋል። ውህዱ ብቻውን ልቀትን አላስነሳም፤ የመቆጣጠሪያ ሳህኖችም ባክቴሪያን የሚገታ ተፅዕኖ አላሳዩም። ስለዚህ ውጤቱ ከአስተናጋጁ ምላሽ ጋር ይያያዛል።

ከዚህ በፊት ባሉ ደረጃዎች ላይ ሦስት የተፅዕኖ ነጥቦች ተለክተዋል። በሮቴኖን የተነሳው የማይቶኮንድሪያ ሱፐርኦክሳይድ በሜቲሊን ብሉ ቀንሷል፤ በሮቴኖን የሚነሳው የIL-1beta ልቀትም አብሮ ቀንሷል። ፍሎረሰንት ዶቃዎች ወደ ሕዋስ የመወሰዳቸው መጠን ቀንሷል፤ ይህም ክሪስታል ከመለየቱ በፊት ፋጎሳይቶሲስ ከመቀነሱ ጋር የሚስማማ ነው። ሁለት የNF-kB መያዣ ቦታዎች ባሉት የNLRP3 ፕሮሞተር የሚቆጣጠር ሪፖርተር በሜቲሊን ብሉ ዝቅተኛ እንቅስቃሴ አሳይቷል፤ እነዚያ ቦታዎች የሌሉት የተቆረጠ ፕሮሞተር ግን ምላሽ አልሰጠም። ሕዋስ በሌለበት የሙከራ ቱቦ ውስጥ፣ ሜቲሊን ብሉ በሪኮምቢናንት ቴክኖሎጂ የተመረተ የሰው caspase-1 እንቅስቃሴንም በቀጥታ ቀንሷል። ውህዱን በቅድመ ዝግጅት ጊዜ ብቻ ወይም በንቃት ጊዜ ብቻ መጨመርም የIL-1beta፣ IL-18 እና caspase-1 ልቀትን ቀንሷል፤ ስለዚህ ሁለቱም ደረጃዎች ተካተዋል።

በአይጦች ላይ የተደረጉት ሙከራዎች ከዚህ መራጭ ተፅዕኖ ጋር ተስማምተዋል። ገዳይ መጠን ያለው ሊፖፖሊሳካራይድ የመቆጣጠሪያ ቡድኑን አይጦች በሰዓታት ውስጥ ገድሏል፣ ሜቲሊን ብሉ ግን በሕይወት የመቆየት ውጤትን አሻሽሏል፤ በፔሪቶኒየም ውስጥ IL-1beta ቀንሷል፣ በዚያው ፈሳሽ ውስጥ ያለው IL-6 ግን አልቀነሰም። በሊስቴሪያ የፔሪቶኒየም እብጠት ሞዴል ውስጥ፣ የፔሪቶኒየም IL-1beta ቀንሷል፣ አጠቃላይ የሕዋስ ብዛት ግን አልተለወጠም። የሰው THP-1 ሞኖሳይቶች በአራቱም የኢንፍላማሶም ዓይነቶች ላይ እንደ አይጥ ማክሮፋጆች ምላሽ ሰጥተዋል። የኢንፍላማሶም ውጤት የIL-1beta እና IL-18 መብሰልን ያብራራል እንጂ ሁሉንም ሳይቶካይኖች አያብራራም። በማይክሮግሊያ እና አስትሮሳይት ሙከራዎች ውስጥ የአንጎል የበሽታ መከላከያ ሕዋሶች ቅርጽ፣ ከማዕቀፍ ስብስብ መፈጠር የተለየ ጥያቄ የሚመልሰውም ለዚህ ነው።

መንገድ 2፦ በNF-kB እና STAT1 መያያዝ በኩል የሚካሄድ የiNOS ትራንስክሪፕሽን

በማነሳሳት የሚፈጠረው ናይትሪክ ኦክሳይድ ሲንቴዝ፣ ወይም iNOS፣ በእረፍት ጊዜ እጅግ አነስተኛ ሲሆን እንደ አስፈላጊነቱ ትራንስክሪፕሽን ይደረግበታል። ሊፖፖሊሳካራይድ በዋነኝነት IkB-alpha እንዲፈርስ፣ ከዚያም NF-kB ፎስፎሪሌሽን እንዲደረግበት እና ወደ ኒውክሊየስ እንዲገባ በማድረግ ይህን ያስነሳል። ኢንተርፌሮን-ጋማ ደግሞ በዋነኝነት ጃኑስ ኪኔዝ STAT1ን ፎስፎሪሌሽን እንዲያደርግበት፣ ከዚያም STAT1 ወደ ኒውክሊየስ እንዲገባ በማድረግ ያስነሳዋል። ከዚያ እያንዳንዱ የትራንስክሪፕሽን አስተባባሪ በiNOS ፕሮሞተር ላይ ካለው የራሱ ቦታ ጋር ይያያዛል። የኢንዛይም እንቅስቃሴ እና የጄን ማነሳሳት የተለያዩ የቁጥጥር ነጥቦች ናቸው፤ አንድ መድኃኒት በአንዱ ወይም በሁለቱም ላይ ሊሠራ ይችላል።

በ2015 በማክሮፋጆች እና በደማቸው ውስጥ ኤንዶቶክሲን ባላቸው አይጦች ላይ የተካሄደው የiNOS ማነሳሳት ጥናት ተፅዕኖው በጄን መልእክት ደረጃ እንዳለ አሳይቷል። በRAW 264.7 ሕዋሶች እና በቀጥታ ከአይጥ በተገኙ ማክሮፋጆች ውስጥ፣ ከሊፖፖሊሳካራይድ፣ ከኢንተርፌሮን-ጋማ ወይም ከሁለቱም 30 ደቂቃዎች በፊት የተሰጠ 1 micromolar ሜቲሊን ብሉ፣ ከ8 እስከ 24 ሰዓታት ውስጥ የiNOS ፕሮቲንን እና mRNAን ቀንሷል። በማሳደጊያ ፈሳሹ ውስጥ ያለው ናይትራይትም ቀንሷል፣ የሕዋሶች በሕይወት የመቆየት ችሎታ ግን አልተጎዳም። 25 mg per kg ሊፖፖሊሳካራይድ በተሰጣቸው አይጦች ውስጥ፣ ከአንድ ሰዓት በፊት የተሰጠ አንድ ጊዜ የ5 mg per kg መጠን፣ በሳንባ፣ በጉበት እና በልብ ውስጥ የiNOS ፕሮቲንን እና mRNAን ቀንሷል።

ልዩ የሆነው ዝርዝር ያልተለወጠው ነገር ነው። የIkB-alpha መፍረስ፣ የNF-kB ፎስፎሪሌሽን፣ የSTAT1 ፎስፎሪሌሽን እና የሁለቱም አስተባባሪዎች በኒውክሊየስ ውስጥ መከማቸት እንዳሉ ቀጥለዋል። መቋረጡ የታየው ከዚያ አንድ ደረጃ በኋላ ነው፦ ከኒውክሊየስ የተወሰዱ ናሙናዎች፣ ከሊፖፖሊሳካራይድ በኋላ NF-kB ከDNA መያዣ ክፍሉ ጋር ያለው መያያዝ እንደቀነሰ፣ ከኢንተርፌሮን-ጋማ በኋላም የSTAT1 መያያዝ እንደቀነሰ አሳይተዋል። የክሮማቲን ኢሚውኖፕሪሲፒቴሽን ምርመራም በሕዋሶች ውስጥ ሁለቱም አስተባባሪዎች በiNOS ፕሮሞተር ላይ የሚይዙት መጠን እንደቀነሰ አረጋግጧል። ፕሮሞተሩ NF-kBን የሚጠቀመው የዕጢ ኔክሮሲስ ፋክተር አልፋም ቀንሷል። አስተባባሪዎቹ ነቅተው ወደ ቦታው ደርሰዋል፣ ነገር ግን ከዒላማቸው DNA ጋር በደካማ ሁኔታ ተያይዘዋል።

ከመንገድ 1 ያለውን ልዩነት ልብ ይበሉ። ይህ አስተባባሪዎች ከDNA ጋር መያያዛቸውን ይመለከታል፤ STAT3ን ሳይሆን STAT1ን ይጠቀማል፣ እንዲሁም የASC ነጥብ መሰል ክምችቶችን እና የcaspase-1 ቁርጥራጮችን ሳይሆን mRNAን፣ ፕሮቲንን እና ናይትራይትን ይለካል። በሕዋስ ሞዴሎች ውስጥ ያሉ የሜቲሊን ብሉ ዒላማዎች ካርታችን ይህን የትራንስክሪፕሽን ደረጃ ከቀጥታ የኢንዛይም እና የማይቶኮንድሪያ መለኪያዎች ለይቶ ያቀርባል።

መንገድ 3፦ የደም ሴረም IL-6 እና የቲሹ STAT3 ንቃት

IL-6 በgp130 ተቀባይ ቤተሰብ በኩል ከጃኑስ ኪኔዝ ወደ STAT3 የሚሄደውን ተከታታይ ሂደት ያስነሳል። ፎስፎሪሌሽን የተደረገበት STAT3 ጥንድ ይፈጥራል፣ ወደ ኒውክሊየስ ይገባል፣ የእብጠት ፕሮግራሞችንም ያስነሳል። IL-6 ራሱ የNF-kB ዒላማ ስለሆነ፣ ሁለቱ ብዙውን ጊዜ ከIL-6 ወደ STAT3 የሚሄድ ዘንግ ተብሎ የሚጠራ የግብረመልስ ዑደት ይፈጥራሉ። የተለመዱት የውጤት መለኪያዎች በመነሻ ደረጃ ያለው የደም ሴረም IL-6፣ ፎስፎሪሌሽን የተደረገበት STAT3 ከጠቅላላው STAT3 ጋር ያለው ሬሾ፣ እና በቀጣይ ደረጃ ያሉ እንደ iNOS እና COX2 ያሉ ፈጻሚ ኢንዛይሞች ናቸው።

በ2023 ከሊፖፖሊሳካራይድ በኋላ IL-6 እና STAT3ን የመረመረው የአይጥ ጥናት ዘንጉን በተለያዩ የሰውነት ክፍሎች ለክቷል። ወንድ C57BL/6 አይጦች ለሦስት ቀናት በየቀኑ 1 mg per kg ሊፖፖሊሳካራይድ ተቀብለዋል፤ ከእያንዳንዱ መጠን 30 ደቂቃዎች በኋላም 5 ወይም 10 mg per kg ሜቲሊን ብሉ ተሰጥቷቸዋል። በሦስተኛው ቀን፣ በሁለቱም የሜቲሊን ብሉ ቡድኖች ውስጥ የደም ሴረም IL-6፣ ሊፖፖሊሳካራይድ ብቻ ከተሰጠው ቡድን ያነሰ ነበር። በምርመራው ስብስብ ውስጥ ከነበሩት ሌሎች ሳይቶካይኖች አብዛኞቹ ግን በዚህ ጣልቃ ገብነት አልተለወጡም። ፎስፎሪሌሽን የተደረገበት STAT3 ከጠቅላላው STAT3 ጋር ያለው ሬሾ በአንጎል ኮርቴክስ፣ በሂፖካምፐስ እና በጆሮ ቆዳ ውስጥ ዝቅተኛ ነበር፤ የማይክሮግሊያ Iba-1 ማቅለም፣ iNOS እና COX2ም ቀንሰዋል፣ የክብደት መቀነሱም በከፊል ተገትቷል።

እዚህ ሁለት ጥንቃቄዎች ያስፈልጋሉ። የደም ሴረም IL-6 መቀነስ እና የቲሹ STAT3 ፎስፎሪሌሽን መቀነስ፣ የዘንጉ እንቅስቃሴ ከመለወጡ ጋር ይስማማሉ፤ ነገር ግን ዋናውን የተፅዕኖ ነጥብ ለይተው አያሳዩም። ምክንያቱም በመነሻ ደረጃ ያለው ሳይቶካይን መቀነስ፣ የተቀባይ ምልክት ስርጭት መቀነስ ወይም የፎስፋቴዝ እንቅስቃሴ መለወጥ እያንዳንዳቸው ተመሳሳይ ሬሾ ሊያመጡ ይችላሉ። እንዲሁም በሦስት ቀናት አጣዳፊ ማነሳሳት ወቅት የሚለካ ክብደት የመላው እንስሳ ውጤት ነው እንጂ የምልክት ወይም የሕመም ማስታገስ ነጥብ አይደለም። የምልክት ስርጭት ውጤትን ወደ ሕክምና ማረጋገጫ ሳይቀይር፣ ከብሎት ምርመራ በላይ ተጨማሪ አውድ ይሰጣል። የማይቶኮንድሪያ ሬዶክስ አያያዝ የተለየ ኬሚስትሪ ከዚህ የሳይቶካይን ማብራሪያ ጋር በትይዩ የሚሠራ ሲሆን፣ ከእሱ ጋር መዋሃድ የለበትም።

የመንገዶች ንጽጽር፦ የተፅዕኖ ነጥቦች እና የውጤት መለኪያዎች

ሠንጠረዡ ሦስት ትክክል ያልሆኑ የድምዳሜ ሽግግሮችን ይከላከላል። የASC ነጥብ መሰል ክምችት ውጤት የSTAT3 ውጤትን አያረጋግጥም። STAT1 ከiNOS ፕሮሞተር ጋር የመያያዝ ውጤት፣ ሁለቱም ፕሮቲኖች የSTAT ቤተሰብ አባላት ቢሆኑም፣ የSTAT3 ውጤትን አያረጋግጥም። የደም ሴረም IL-6 ውጤትም የኢንፍላማሶም ስብስብ መፈጠር እንደቀነሰ አያረጋግጥም፦ በፔሪቶኒየም ሙከራው IL-1beta ቀንሷል፣ IL-6 ግን አልቀነሰም። እያንዳንዱ ረድፍ የራሱን አነሳሽ እና የውጤት መለኪያ ይፈልጋል። ስለዚህ በሕዋስ፣ በእንስሳ እና በሰው ላይ የተካሄዱ የሜቲሊን ብሉ ጥናቶችን ሲያነቡ፣ እያንዳንዱን ማረጋገጫ ከተለካበት ደረጃ ጋር ማዛመድ ያስፈልጋል።

ከዚህ ሁሉ ማንኛውም ለሰዎች የሚሰጥ መጠንን፣ ደኅንነትን ወይም ጥቅምን አያረጋግጥም። የሊፖፖሊሳካራይድ ሞዴሎች አንድን ስልት ለመፈተን የሚያገለግሉ ቁጥጥር የተደረገባቸው አነሳሾች ናቸው እንጂ የሥር የሰደደ ሕመም ቅጂዎች አይደሉም። ውህዱን ከአነሳሹ ጋር አብሮ መስጠትም የሚፈትነው ቀድሞ የተመሠረተ በሽታን መቀልበስ ሳይሆን፣ የተነሳ ለውጥን መከላከል ነው። ይህን የስልት ማብራሪያ ከታካሚዎች ውጤቶች ለይተው ይያዙ፣ ማንኛውንም የጤና ማረጋገጫም ከኋላው ባለው የታካሚ ጥናት መሠረት ይገምግሙ።