Метилен көгү жана сезгенүү сигналдары: инфламмасомалар, IL-6 жана STAT3

Үч лаборатория бир эле көк кошулманын сезгенүүгө каршы таасири бар экенин билдирди дейли. Бирөөсү макрофагдардан бөлүнгөн IL-1beta азайганын көрсөтөт. Экинчиси ошол эле клетка түрүндө iNOS ферменти азайганын көрсөтөт. Үчүнчүсү канда IL-6 азайганын жана мээде STAT3 активдүүлүгү төмөндөгөнүн көрсөтөт. Бул үчөөнү бир тыянакка бириктирүү азгырыгы пайда болот. Бирок мындай бириктирүү табылган натыйжанын өзгөчөлүгүн жашырат.

Ар бир натыйжа өзүнүн түрткүсү, чогулуу баскычы жана өлчөнүүчү көрсөткүчү бар башка сигналдык түшүнүккө тиешелүү. Метилен көгү алардын ар бирине башка чекитте таасир этет. Мунун кайсынысы болбосун ден соолук натыйжасын жакшыртабы деген суроо өзүнчө каралат; ал биздин метилен көгү жана сезгенүү тууралуу жалпы серепте талкууланат. Бул барак сигналдык жолдорго гана арналат.

1-жол: инфламмасоманын чогулушу жана каспаза-1

Инфламмасома — миелоиддик клетканын ичинде зарыл болгондо түзүлүүчү белоктук каркас. Анын бөлүктөрү — сенсор, ASC деп аталган адаптер жана каспаза-1 деп аталган эффектордук фермент. Каркас чогулгандан кийин каспаза-1 pro-IL-1beta менен pro-IL-18ди кесип, аларды бөлүнүп чыгуучу формаларына айлантат жана клетка өлүмүнүн сезгенүү менен коштолгон түрү болгон пироптозду башташы мүмкүн. Инфламмасоманын түрүн сенсор аныктайт: NLRP3 кристаллдарга жана нигерицин, ATP сыяктуу тешикче пайда кылуучу токсиндерге жооп берет, NLRC4 бактериялык флагеллинге, AIM2 цитозолдогу кош чынжырлуу ДНКга жооп берет, ал эми канондук эмес жол клетка ичиндеги липополисахаридге жооп берет.

Активдешүү үчүн эки сигнал керек. Биринчи сигнал — алдын ала даярдоо: Toll сымал рецептордун лиганды NLRP3 менен pro-IL-1betaнын NF-kBге көз каранды транскрипциясын күчөтүп, керектүү бөлүктөрдүн пайда болушун камсыздайт. Экинчи сигнал — чогулуу: экинчи түрткү ASCнин олигомерлешип, чекит сымал топтолмолорду түзүшүнө, каспаза-1дин кесилип, p20 фрагментине айланышына жана жетилген IL-1beta p17нин бөлүнүп чыгышына алып келет. Митохондриялык кычкылтектин реактивдүү түрлөрү жана кристаллдардын клеткага жутулушу NLRP3 үчүн экинчи сигналга салым кошору белгилүү.

Инфламмасомалардын кеңири басылышын изилдеген 2017-жылкы макрофаг изилдөөсүндө метилен көгү эки сигналда тең текшерилген. Липополисахарид менен алдын ала даярдалган чычкандын жилик чучугунун макрофагдарында нигерицин, ATP жана натрий моноуратынын кристаллдарынын ар бири IL-1beta менен каспаза-1дин бөлүнүп чыгышын жана ASCнин чекит сымал топтолмолорунун пайда болушун шарттаган. Метилен көгү 20дан 200 микромолярга чейинки концентрацияларда клеткаларды өлтүрбөстөн, бул үч көрсөткүчтү тең дозага көз каранды түрдө азайткан. NLRC4 үчүн флагеллин менен Salmonella, AIM2 үчүн кош чынжырлуу ДНК менен Listeria, канондук эмес жол үчүн трансфекция аркылуу киргизилген липополисахарид же тирүү E. coli колдонулганда да ушундай көрүнүш байкалган. Кошулма өзү бөлүнүп чыгууну козгогон эмес, ал эми контролдук планшеттерде бактерияга каршы таасир байкалган эмес. Демек, натыйжа кожоюн организмдин жообуна тиешелүү.

Жолдун жогорку баскычтарында үч таасир өлчөнгөн. Ротенон шарттаган митохондриялык супероксид метилен көгүнүн катышуусунда азайган, аны менен кошо ротенон шарттаган IL-1betaнын бөлүнүп чыгышы да азайган. Флуоресценттик шарчалардын жутулушу азайган; бул кристаллдарды таанууга чейин фагоцитоздун азайышына шайкеш келет. Эки NF-kB байланышуучу участогу бар NLRP3 промотору башкарган репортер метилен көгүнүн катышуусунда төмөн активдүүлүк көрсөткөн, ал эми бул участоктору жок кыскартылган промотор жооп берген эмес. Клеткасыз пробиркада метилен көгү адамдын рекомбинанттык каспаза-1инин активдүүлүгүн да түздөн-түз төмөндөткөн. Кошулманы алдын ала даярдоо учурунда гана же активдешүү учурунда гана кошкондо да IL-1beta, IL-18 жана каспаза-1дин бөлүнүп чыгышы азайган. Демек, эки баскыч тең катышат.

Чычкандардагы сыноолор да бул тандалмалуулукка шайкеш келген. Липополисахариддин өлүмгө алып келүүчү дозасы контролдук чычкандарды бир нече сааттын ичинде өлтүргөн, ал эми метилен көгү аман калууну жогорулаткан; ич көңдөйүндөгү IL-1beta азайган, бирок ошол эле суюктуктагы IL-6 азайган эмес. Listeria перитонитинин моделинде ич көңдөйүндөгү IL-1beta азайып, клеткалардын жалпы саны өзгөргөн эмес. Адамдын THP-1 моноциттери инфламмасоманын төрт түрүндө тең чычкан макрофагдарына окшош жооп берген. Инфламмасомага байланыштуу натыйжа бардык цитокиндерди эмес, IL-1beta менен IL-18дин жетилишин түшүндүрөт. Ошондуктан микроглия жана астроциттер менен жүргүзүлгөн эксперименттерде мээнин иммундук клеткаларынын формасы каркастын чогулушуна караганда башка суроого жооп берет.

2-жол: NF-kB жана STAT1дин байланышуусу аркылуу iNOS транскрипциясы

Индукциялануучу азот оксиди синтазасы, же iNOS, тынч абалда дээрлик жок жана зарыл болгондо транскрипцияланат. Липополисахарид муну негизинен IkB-alphaнын ыдырашы, андан кийинки NF-kBнин фосфорлонушу жана ядрого кириши аркылуу шарттайт. Интерферон-гамма муну негизинен Янус-киназа аркылуу STAT1дин фосфорлонушу, андан кийинки STAT1дин ядрого кириши аркылуу шарттайт. Андан соң ар бир фактор iNOS промоторундагы өз участогуна байланышат. Ферменттин активдүүлүгү менен гендин индукциясы өзүнчө жөнгө салуу чекиттери болуп саналат; дары алардын бирине же экөөнө тең таасир этиши мүмкүн.

Макрофагдарда жана эндотоксемиясы бар чычкандарда iNOS индукциясын изилдеген 2015-жылкы эмгек таасирдин мРНК деңгээлинде экенин көрсөткөн. RAW 264.7 клеткаларында жана чычкандын баштапкы макрофагдарында липополисахаридден, интерферон-гаммадан же экөөнөн тең 30 мүнөт мурда берилген 1 микромоляр метилен көгү 8ден 24 саатка чейинки аралыкта iNOS белогун жана мРНКсын азайткан. Чөйрөдөгү нитрит да азайып, клеткалардын жашоого жөндөмдүүлүгү төмөндөгөн эмес. Ар бир kg салмакка 25 mg липополисахарид берилген чычкандарда андан бир саат мурда бир жолу берилген, ар бир kg салмакка 5 mg доза өпкөдө, боордо жана жүрөктө iNOS белогун жана мРНКсын азайткан.

Бул жердеги өзгөчө жагдай — кайсы көрсөткүчтөр өзгөрбөгөнү. IkB-alphaнын ыдырашы, NF-kBнин фосфорлонушу, STAT1дин фосфорлонушу жана эки фактордун тең ядродо топтолушу сакталган. Үзгүлтүк андан бир баскыч кийин болгон: ядролук экстракттарда липополисахаридден кийин NF-kBнин өзүнүн ДНК элементине байланышуусу, ал эми интерферон-гаммадан кийин STAT1дин байланышуусу азайган. Хроматинди иммунопреципитациялоо клеткалардын ичиндеги iNOS промоторуна эки фактордун тең байланышы азайганын ырастаган. Промотору да NF-kBни колдонгон шишик некрозунун альфа-фактору да азайган. Факторлор активдешип, керектүү жерге жеткен, бирок бута ДНКга начар байланышкан.

1-жол менен айырмасын белгилеңиз. Бул фактордун ДНКга байланышуусуна тиешелүү, STAT3тү эмес, STAT1ди колдонот жана ASCнин чекит сымал топтолмолору менен каспаза-1 фрагменттерин эмес, мРНКны, белокту жана нитритти өлчөйт. Биздин клетка моделдериндеги метилен көгүнүн буталарынын картасы бул транскрипциялык деңгээлди ферменттерди түздөн-түз жана митохондриялык көрсөткүчтөрдү өлчөөдөн өзүнчө карайт.

3-жол: кан сары суусундагы IL-6 жана ткандардагы STAT3 активдешүүсү

IL-6 gp130 рецепторлорунун үй-бүлөсү аркылуу Янус-киназадан STAT3кө өтүүчү каскадга сигнал берет. Фосфорлонгон STAT3 димер түзүп, ядрого кирет жана сезгенүү программаларын иштетет. IL-6 өзү болсо NF-kBнин бутасы болгондуктан, экөө көбүнчө IL-6–STAT3 огу деп аталган кайтарым байланыш айлампасын түзөт. Стандарттык өлчөнүүчү көрсөткүчтөр — жолдун жогорку баскычындагы кан сары суусунун IL-6сы, фосфорлонгон STAT3түн жалпы STAT3кө катышы жана төмөнкү баскычтагы iNOS, COX2 сыяктуу эффектордук ферменттер.

Липополисахаридден кийин IL-6 менен STAT3тү изилдеген 2023-жылкы чычкан изилдөөсүндө бул ок организмдин ар башка бөлүктөрүндө өлчөнгөн. Эркек C57BL/6 чычкандарына үч күн бою күн сайын ар бир kg салмакка 1 mg липополисахарид берилген, ар бир дозадан 30 мүнөт кийин ар бир kg салмакка 5 же 10 mg метилен көгү берилген. Үчүнчү күнү метилен көгү берилген эки топто тең кан сары суусундагы IL-6 липополисахарид гана берилген топко караганда төмөн болгон, ал эми өлчөнгөн башка цитокиндердин көбү кошулма берилгенде өзгөргөн эмес. Мээ кыртышында, гиппокампта жана кулактын терисинде фосфорлонгон STAT3түн жалпы STAT3кө катышы төмөн болгон. Муну менен кошо микроглиянын Iba-1 боюнча боёлушу, iNOS жана COX2 азайып, салмак жоготуу жарым-жартылай басаңдаган.

Бул жерде эки эскертүү маанилүү. Кан сары суусундагы IL-6нын жана ткандардагы STAT3 фосфорлонушунун бирге төмөндөшү октун өзгөрүшүнө шайкеш келет, бирок негизги таасир чекитин өзүнчө аныктабайт. Анткени жогорку баскычтагы цитокиндин азайышы, рецептордук сигналдын төмөндөшү же фосфатазанын активдүүлүгүнүн өзгөрүшү бир эле катышка алып келиши мүмкүн. Ал эми курч таасирдин үч күнүндө өлчөнгөн салмак — симптомдун же ремиссиянын баасы эмес, бүтүндөй жаныбарга тиешелүү көрсөткүч. Ал блоттук өлчөөгө кошумча контекст берет, бирок сигналдык натыйжаны дарылоо тууралуу тыянакка айландырбайт. Митохондриялык кычкылдануу-калыбына келүү процесстеринин өзүнчө химиясы бул цитокиндик көрүнүшкө параллелдүү жүрөт жана аны менен бириктирилбеши керек.

Жолдорду салыштыруу: таасир этүү чекиттери жана өлчөнүүчү көрсөткүчтөр

Таблица үч негизсиз жалпылоого жол бербейт. ASCнин чекит сымал топтолмолору боюнча натыйжа STAT3 боюнча натыйжаны далилдебейт. STAT1дин iNOS промоторуна байланышуусу боюнча натыйжа да STAT3 боюнча натыйжаны далилдебейт, бирок эки белок тең STAT үй-бүлөсүнө кирет. Кан сары суусундагы IL-6 боюнча натыйжа инфламмасоманын чогулушу азайганын далилдебейт: ич көңдөйүнө байланыштуу экспериментте IL-1beta азайган, ал эми IL-6 азайган эмес. Ар бир сап үчүн өзүнүн түрткүсү жана өлчөнүүчү көрсөткүчү керек. Ошондуктан метилен көгү тууралуу клеткалык, жаныбардык жана клиникалык изилдөөлөрдү окууда ар бир тыянакты анын өлчөнгөн деңгээлине шайкеш келтирүү зарыл.

Булардын эч бири адамдар үчүн дозалоону, коопсуздукту же пайданы аныктабайт. Липополисахарид моделдери өнөкөт оорунун көчүрмөсү эмес, механизмди текшерүү үчүн колдонулган көзөмөлдөнгөн түрткүлөр. Ал эми түрткү менен катар кошулма берүү калыптанып калган ооруну артка кайтарууну эмес, атайын шартталган өзгөрүүнүн алдын алууну текшерет. Бул механизмдер тууралуу түшүндүрмөнү бейтаптардагы натыйжалардан өзүнчө караңыз жана ден соолукка байланыштуу ар кандай ырастоону анын негизиндеги бейтаптар катышкан изилдөө боюнча баалаңыз.