Methylenblo an entzündlech Signalweeër: Inflammasomen, IL-6 a STAT3

Stellt Iech vir, dräi Laboratoiren berichten, datt déi selwecht blo Verbindung entzündungshemmend ass. Een weist manner IL-1beta aus Makrophagen. Een weist manner iNOS-Enzym am selwechten Zelltyp. Een weist manner IL-6 am Blutt a manner STAT3-Aktivitéit am Gehier. Et ass verlockend, déi dräi Resultater zu enger eenzeger Ausso zesummenzefaassen. Mee domat geet déi eigentlech Erkenntnis verluer.

All Resultat gehéiert zu engem anere Konzept vun der Signaliwwerdroung mat engem eegenen Ausléiser, engem eegene Schrëtt vun der Zesummesetzung an engem eegene Miessparameter. Methylenblo gräift bei all Konzept op engem anere Punkt an. Ob eppes dovun e gesondheetlecht Resultat verbessert, ass eng getrennte Fro, déi an eisem Iwwerbléck iwwer Methylenblo an Entzündung behandelt gëtt. Dës Säit bleift bei de Signalweeër.

Signalwee 1: Zesummesetzung vum Inflammasom a Caspase-1

En Inflammasom ass e Proteingerüst, dat bei Bedarf bannent enger myeloider Zell opgebaut gëtt. D'Bestanddeeler sinn e Sensor, en Adapter mam Numm ASC an en Effektorenzym mam Numm Caspase-1. No der Zesummesetzung spalt Caspase-1 Pro-IL-1beta a Pro-IL-18 an hir sekretéiert Formen a kann Pyroptos ausléisen, eng entzündlech Form vum Zelldoud. De Sensor bestëmmt den Typ: NLRP3 reagéiert op Kristaller a porenbildend Toxine wéi Nigericin an ATP, NLRC4 reagéiert op bakteriellt Flagellin, AIM2 reagéiert op zytosolesch duebelsträngeg DNA, an den net-kanonesche Signalwee reagéiert op intrazelluläre Lipopolysaccharid.

D'Aktivéierung brauch zwee Signaler. Dat éischt Signal ass d'Virbereedung: E Ligand vun engem Toll-like-Rezeptor dreift d'NF-kB-ofhängeg Transkriptioun vun NLRP3 a Pro-IL-1beta un, sou datt d'Bestanddeeler disponibel sinn. Dat zweet Signal ass d'Zesummesetzung: En zweeten Ausléiser bewierkt, datt ASC zu punktfërmegen Aggregater oligomeriséiert, Caspase-1 a säi p20-Fragment gespalte gëtt a reift IL-1beta p17 fräigesat gëtt. Mitochondrial reaktiv Sauerstoffspezies an d'Opnam vu Kristaller si bekannt Facteuren, déi zum zweete Signal fir NLRP3 bäidroen.

D'Makrophagestudie vun 2017 iwwer déi breet Hemmung vun Inflammasomen huet Methylenblo bei béide Signaler getest. A Knachemarksmakrophage vu Mais, déi mat Lipopolysaccharid virbereet gi waren, hunn Nigericin, ATP a Mononatriumuratkristaller all d'Fräisetzung vun IL-1beta a Caspase-1 souwéi d'Bildung vun ASC-Aggregater ausgeléist. Methylenblo bei 20 bis 200 micromolar huet all dräi dosisofhängeg reduzéiert, ouni d'Zellen ëmzebréngen. Flagellin a Salmonella fir NLRC4, duebelsträngeg DNA a Listeria fir AIM2, an transfektéierte Lipopolysaccharid oder lieweg E. coli fir den net-kanonesche Signalwee hunn dat selwecht Muster gewisen. D'Verbindung eleng huet keng Fräisetzung ausgeléist, an d'Kontrollplacken hu keen antibakteriellen Effekt gewisen. D'Resultat ass also der Reaktioun vum Wiert zouzeuerdnen.

Op virgeschalte Schrëtt goufen dräi Agrëffer gemooss. De mitochondrialen Superoxid, dee vu Rotenon ausgeléist gouf, huet mat Methylenblo ofgeholl, an déi duerch Rotenon ausgeléist IL-1beta-Fräisetzung huet och ofgeholl. D'Opnam vu fluoreszéierende Kugele war reduzéiert, wat mat enger reduzéierter Phagozytos virun der Erkennung vu Kristaller iwwereneestëmmt. E Reporter, dee vum NLRP3-Promoter mat zwou NF-kB-Bindungsplaze gesteiert gouf, huet mat Methylenblo eng méi niddreg Aktivitéit gewisen, wärend e verkierzte Promoter ouni déi Bindungsplazen net reagéiert huet. An engem zellfräie Reagenzglas huet Methylenblo och direkt d'Aktivitéit vu rekombinanter mënschlecher Caspase-1 reduzéiert. Wann d'Verbindung nëmme bei der Virbereedung oder nëmme bei der Aktivéierung derbäigesat gouf, war d'Fräisetzung vun IL-1beta, IL-18 a Caspase-1 ëmmer nach reduzéiert. Béid Schrëtt si also bedeelegt.

D'Tester u Mais hunn dës Selektivitéit bestätegt. Eng déidlech Lipopolysaccharid-Dosis huet d'Kontrolldéieren innerhalb vu Stonnen ëmbruecht, wärend Methylenblo d'Iwwerliewe verbessert huet; peritonealt IL-1beta huet ofgeholl, mee IL-6 an der selwechter Flëssegkeet net. An engem Listeria-Peritonitis-Modell huet peritonealt IL-1beta ofgeholl, wärend d'Gesamtzuel vun den Zellen onverännert bliwwen ass. Mënschlech THP-1-Monozyten hu sech bei alle véier Inflammasomtypen wéi Mausmakrophage verhalen. En Inflammasomresultat erkläert d'Reifung vun IL-1beta an IL-18, net all Zytokin. Dofir beäntwert och d'Form vun den Immunzellen am Gehier an den Experimenter mat Mikroglia an Astrozyten eng aner Fro wéi d'Zesummesetzung vum Gerüst.

Signalwee 2: iNOS-Transkriptioun iwwer d'Bindung vun NF-kB a STAT1

Induzéierbar Stickstoffmonoxid-Synthase, oder iNOS, ass am Rouzoustand kaum präsent a gëtt bei Bedarf transkribéiert. Lipopolysaccharid dreift dëst haaptsächlech iwwer den Ofbau vun IkB-alpha un, gefollegt vun der Phosphoryléierung vun NF-kB a sengem Antrëtt an den Zellkär. Interferon-gamma dreift et haaptsächlech iwwer d'Phosphoryléierung vu STAT1 duerch Januskinasen un, gefollegt vum Antrëtt vu STAT1 an den Zellkär. All Facteur bënnt dann u seng Bindungsplaz um iNOS-Promoter. Enzymaktivitéit a Geninduktioun si getrennte Kontrollpunkten, an e Medikament kann op deem engen, deem aneren oder op béiden awierken.

D'Studie vun 2015 iwwer d'iNOS-Induktioun a Makrophagen an endotoxemesche Mais huet den Effekt um Niveau vun der Messenger-RNA lokaliséiert. A RAW 264.7-Zellen a primäre Mausmakrophagen huet 1 micromolar Methylenblo, 30 Minutte viru Lipopolysaccharid, Interferon-gamma oder béide ginn, iNOS-Protein a mRNA iwwer 8 bis 24 Stonne reduzéiert, mat manner Nitrit am Medium an ouni Verloscht vun der Zellviabilitéit. Bei Mais, déi 25 mg pro kg Lipopolysaccharid kruten, huet eng eenzel Dosis vu 5 mg pro kg eng Stonn virdrun iNOS-Protein a mRNA an der Long, der Liewer an dem Häerz reduzéiert.

De markanten Detail ass dat, wat sech net verännert huet. Den Ofbau vun IkB-alpha, d'Phosphoryléierung vun NF-kB, d'Phosphoryléierung vu STAT1 an d'Akkumulatioun vun deenen zwee Facteuren am Zellkär sinn intakt bliwwen. D'Ënnerbriechung koum ee Schrëtt méi spéit: Zellkärenextrakter hu manner Bindung vun NF-kB u säin DNA-Element no Lipopolysaccharid a manner Bindung vu STAT1 no Interferon-gamma gewisen. D'Chromatin-Immunoprezipitatioun huet bestätegt, datt béid Facteuren den iNOS-Promoter bannent den Zelle manner besat hunn. Den Tumornekrosefacteur alpha, deem säi Promoter och NF-kB benotzt, huet och ofgeholl. D'Facteure goufen aktivéiert a koumen un, hunn awer nëmme schwaach un hir Zil-DNA gebonnen.

Notéiert de Kontrast mam Signalwee 1. Hei geet et ëm d'Bindung vu Facteuren un DNA, et gëtt STAT1 amplaz vu STAT3 benotzt, an et gi mRNA, Protein an Nitrit gemooss amplaz vun ASC-Aggregater a Caspase-1-Fragmenter. Eis Kaart vun den Zilstrukture vu Methylenblo a verschiddenen Zellmodeller hält dësen Transkriptiounsniveau getrennt vun direkten Enzym- a mitochondriale Miessungen.

Signalwee 3: IL-6 am Serum a STAT3-Aktivéierung am Gewëss

IL-6 vermëttelt Signaler iwwer d'gp130-Rezeptorfamill un d'Januskinase-STAT3-Kaskad. Phosphoryléierte STAT3 dimeriséiert, trëtt an den Zellkär an a dreift entzündlech Programmer un. IL-6 selwer ass dobäi en NF-kB-Zil, soudatt déi zwee eng Réckkopplungsschleef bilden, déi dacks IL-6-STAT3-Achs genannt gëtt. Déi üblech Miessparameter sinn IL-6 am Serum op der virgeschalter Säit, d'Verhältnis vu phosphoryléiertem zu Gesamt-STAT3 an Effektorenzymen wéi iNOS a COX2 op der nogeschalter Säit.

D'Mausstudie vun 2023 iwwer IL-6 a STAT3 no Lipopolysaccharid huet d'Achs a verschiddene Kompartimenter gemooss. Männlech C57BL/6-Mais kruten dräi Deeg laang all Dag 1 mg pro kg Lipopolysaccharid, mat 5 oder 10 mg pro kg Methylenblo 30 Minutten no all Dosis. Um drëtten Dag war IL-6 am Serum a béide Methylenblo-Gruppen méi niddreg wéi mat Lipopolysaccharid eleng, wärend sech déi meescht aner Zytokinen am Panel duerch d'Behandlung net verännert hunn. D'Verhältnisser vu phosphoryléiertem zu Gesamt-STAT3 ware méi niddreg am Cortex, am Hippocampus an an der Haut vum Ouer, mat manner Iba-1-Fierwung vun der Mikroglia, manner iNOS a COX2 an engem deelweis ofgeschwächte Gewiichtsverloscht.

Zwou Virsiichtsnotize gehéieren heihinner. Manner IL-6 am Serum zesumme mat manner STAT3-Phosphoryléierung am Gewëss passt zu enger Modulatioun vun der Achs, isoléiert awer net de primären Ugrëffspunkt. Manner virgeschalt Zytokin, manner Signaliwwerdroung iwwer de Rezeptor oder eng verännert Phosphataseaktivitéit kéinten all dat selwecht Verhältnis erginn. Ausserdeem ass d'Gewiicht iwwer dräi Deeg vun enger akuter Belaaschtung e Miessparameter fir dat ganzt Déier, net e Symptom- oder Remissiounsscore. Et liwwert Kontext, deen iwwer e Blot erausgeet, ouni e Resultat vun der Signaliwwerdroung an eng Ausso iwwer eng Behandlung ëmzewandelen. Déi getrennte Chimie vun de mitochondriale Redoxprozesser leeft parallel zu dëser Duerstellung vun den Zytokinen a soll net domat vermëscht ginn.

Verglach vun de Signalweeër: Ugrëffspunkten a Miessparameter

D'Tabell verhënnert dräi ongëlteg Iwwerdroungen. E Resultat iwwer ASC-Aggregater beweist kee STAT3-Resultat. E Resultat iwwer d'Bindung vu STAT1 un den iNOS-Promoter beweist kee STAT3-Resultat, och wann déi zwee Proteine Membere vun der STAT-Famill sinn. E Resultat iwwer IL-6 am Serum beweist keng reduzéiert Zesummesetzung vum Inflammasom: Am peritonealen Experiment huet IL-1beta ofgeholl, wärend IL-6 net ofgeholl huet. All Zeil brauch hiren eegenen Ausléiser a Miessparameter. Dofir muss een, wann een Zell-, Déieren- a klinesch Studie mat Methylenblo liest, all Ausso mat deem Niveau ofgläichen, deen tatsächlech gemooss gouf.

Näischt dovu etabléiert eng Doséierung, Sécherheet oder en Notze fir Mënschen. Lipopolysaccharid-Modeller si kontrolléiert Ausléiser, fir e Mechanismus ze testen, keng Replike vu chronesche Krankheeten. Wann d'Doséierung zesumme mam Ausléiser stattfënnt, gëtt d'Verhënnerung vun enger induzéierter Verännerung getest, net d'Réckgängegmaache vun enger scho bestoender Krankheet. Haalt dës Duerstellung vun de Mechanisme getrennt vu Resultater bei Patienten, a beurteelt all Gesondheetsausso no der Patientestudie, déi dohannert steet.