Метилен хөх ба үрэвслийн дохиолол: инфламмасом, IL-6, STAT3

Гурван лаборатори нэг ижил хөх нэгдлийг үрэвслийн эсрэг үйлдэлтэй гэж мэдээлсэн гэж бодъё. Нэг нь макрофагаас ялгарах IL-1beta багассаныг харуулжээ. Нөгөө нь мөн тэр төрлийн эс дэх iNOS фермент багассаныг харуулжээ. Гурав дахь нь цусан дахь IL-6 болон тархины STAT3-ийн идэвх буурсныг харуулжээ. Эдгээр гурвыг нэг дүгнэлт болгон нэгтгэх хүсэл төрж болно. Гэвч ингэж нэгтгэх нь олдворын мөн чанарыг бүдгэрүүлдэг.

Үр дүн бүр өөрийн өдөөгч, угсралтын шат, хэмжих үзүүлэлттэй тусдаа дохиоллын механизмд хамаарна. Метилен хөх механизм тус бүрийн өөр өөр цэгт үйлчилдэг. Эдгээрийн аль нэг нь эрүүл мэндийн үр дүнг сайжруулдаг эсэх нь тусдаа асуулт бөгөөд үүнийг манай метилен хөх ба үрэвслийн тойм-д авч үзсэн. Энэ хуудас зөвхөн дохиоллын замуудад төвлөрнө.

Зам 1: инфламмасомын угсралт ба caspase-1

Инфламмасом нь миелоид эсийн дотор шаардлагатай үед үүсдэг уургийн тулгуур бүтэц юм. Үүний бүрэлдэхүүнд мэдрэгч, ASC хэмээх адаптор, caspase-1 хэмээх эффектор фермент орно. Угсралт дууссаны дараа caspase-1 нь pro-IL-1beta болон pro-IL-18-ийг огтолж, ялгарах хэлбэрт нь хувиргадаг бөгөөд үрэвсэл дагалдсан эсийн үхлийн хэлбэр болох пироптозыг өдөөж болно. Мэдрэгч нь инфламмасомын төрлийг тодорхойлно: NLRP3 нь талстууд болон нигерицин, ATP зэрэг нүх үүсгэгч хорт бодист, NLRC4 нь бактерийн флагеллинд, AIM2 нь цитозол дахь хос гинжит DNA-д, харин каноник бус зам нь эс доторх липополисахаридэд хариу үйлдэл үзүүлдэг.

Идэвхжихэд хоёр дохио шаардлагатай. Эхний дохио нь бэлтгэл үе юм: Toll-төст рецепторын лиганд нь NLRP3 болон pro-IL-1beta-ийн NF-kB-ээс хамаарах транскрипцийг өдөөж, бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг бий болгодог. Хоёр дахь дохио нь угсралт юм: хоёр дахь өдөөгчийн нөлөөгөөр ASC олигомержиж бөөгнөрөл үүсгэн, caspase-1 огтлогдож p20 фрагментээ үүсгэж, боловсорсон IL-1beta p17 ялгардаг. Митохондрийн хүчилтөрөгчийн идэвхт хэлбэрүүд болон талстыг эсэд оруулах үйл явц нь NLRP3-ийн хоёр дахь дохионд оролцдог нь мэдэгдсэн.

Инфламмасомыг өргөн хүрээнд дарангуйлах тухай 2017 оны макрофагийн судалгаа-нд метилен хөхийг хоёр дохионы аль алинд нь туршсан. Липополисахаридаар урьдчилан бэлтгэсэн хулганы ясны чөмөгний макрофагт нигерицин, ATP, натрийн моноуратын талст тус бүр IL-1beta болон caspase-1-ийн ялгаралт, мөн ASC-ийн бөөгнөрөл үүсэхийг өдөөсөн. Метилен хөхийг 20-оос 200 micromolar концентрацаар хэрэглэхэд эсүүдийг үхүүлэхгүйгээр эдгээр гурван үзүүлэлтийг концентрацаас хамааран бууруулсан. NLRC4-ийн хувьд флагеллин ба Salmonella, AIM2-ийн хувьд хос гинжит DNA ба Listeria, каноник бус замын хувьд трансфекцээр оруулсан липополисахарид эсвэл амьд E. coli ашиглахад ижил хэв шинж ажиглагдсан. Нэгдлийг дангаар нь хэрэглэхэд ялгаралт өдөөгдөөгүй бөгөөд хяналтын өсгөврийн хавтангуудад бактерийн эсрэг үйлдэл илрээгүй тул энэ үр дүн нь эзэн биеийн хариу урвалтай холбоотой.

Үүнээс өмнөх шатанд гурван үйл явцад үзүүлэх нөлөөг хэмжсэн. Ротеноноор өдөөгдсөн митохондрийн супероксид метилен хөхийн нөлөөгөөр буурч, түүнтэй хамт ротеноноор өдөөгдсөн IL-1beta-ийн ялгаралт ч буурсан. Флюоресцент бичил бөмбөлгийг эсэд оруулах нь багассан нь талстыг мэдрэхээс өмнөх фагоцитоз буурсантай нийцэж байв. NF-kB холбогдох хоёр хэсэгтэй NLRP3 промотороор удирдуулсан репортерын идэвх метилен хөхийн нөлөөгөөр буурсан бол эдгээр хэсэггүй, богиносгосон промотор хариу үзүүлээгүй. Эсгүй хуруу шилний туршилтад метилен хөх мөн хүний рекомбинант caspase-1-ийн идэвхийг шууд бууруулсан. Нэгдлийг зөвхөн бэлтгэл үед эсвэл зөвхөн идэвхжих үед нэмсэн ч IL-1beta, IL-18, caspase-1-ийн ялгаралт буурсан тул хоёр шат хоёулаа оролцож байна.

Хулганд хийсэн туршилтууд ч энэхүү сонгомол нөлөөтэй нийцсэн. Липополисахаридын үхэлд хүргэх тунгийн нөлөөгөөр хяналтын хулгад хэдхэн цагийн дотор үхсэн бол метилен хөх амьд үлдэх үзүүлэлтийг сайжруулсан; хэвлийн хөндийн IL-1beta буурсан ч мөн тэр шингэн дэх IL-6 буураагүй. Listeria-гаар үүсгэсэн хэвлийн гялтангийн үрэвслийн загварт хэвлийн хөндийн IL-1beta буурсан боловч эсийн нийт тоо өөрчлөгдөөгүй. Хүний THP-1 моноцитууд инфламмасомын дөрвөн төрөлд бүгдэд нь хулганы макрофагтай адил хариу үзүүлсэн. Инфламмасомын үр дүн нь бүх цитокиныг бус, IL-1beta болон IL-18-ийн боловсролтыг тайлбарладаг. Мөн ийм учраас микрогли ба астроцитын туршилтууд-д ажигласан тархины дархлааны эсийн хэлбэр нь тулгуур бүтцийн угсралтаас өөр асуултад хариулдаг.

Зам 2: NF-kB ба STAT1-ийн холболтоор дамжих iNOS-ийн транскрипц

Өдөөгдөх азотын ислийн синтаз буюу iNOS нь тайван төлөвт бараг байдаггүй бөгөөд шаардлагатай үед транскрипц явагддаг. Липополисахарид үүнийг голчлон IkB-alpha-ийн задрал, улмаар NF-kB-ийн фосфоржилт ба бөөмд нэвтрэх үйл явцаар өдөөдөг. Интерферон-гамма үүнийг голчлон Janus киназаар STAT1 фосфоржих, улмаар STAT1 бөөмд нэвтрэх үйл явцаар өдөөдөг. Дараа нь хүчин зүйл тус бүр iNOS-ийн промотор дээрх өөрийн холбогдох хэсэгт холбогдоно. Ферментийн идэвх болон генийн индукц нь тусдаа зохицуулалтын цэгүүд бөгөөд эм эдгээрийн аль нэгэнд эсвэл хоёуланд нь үйлчилж болно.

Макрофаг болон эндотоксемитэй хулганд iNOS өдөөгдөхийг судалсан 2015 оны судалгаа-нд нөлөө нь мэдээллийн РНХ-ийн түвшинд байгааг тогтоосон. RAW 264.7 эсүүд болон хулганы анхдагч макрофагт липополисахарид, интерферон-гамма эсвэл хоёуланг нь өгөхөөс 30 минутын өмнө 1 micromolar метилен хөх хэрэглэхэд 8-аас 24 цагийн хугацаанд iNOS уураг болон mRNA буурсан. Үүний зэрэгцээ орчин дахь нитрит багасаж, эсийн амьдрах чадвар алдагдаагүй. Липополисахаридыг 25 mg per kg тунгаар өгсөн хулганд нэг цагийн өмнө метилен хөхийг 5 mg per kg нэг удаагийн тунгаар өгөхөд уушги, элэг, зүрх дэх iNOS уураг болон mRNA буурсан.

Энд онцлох зүйл нь өөрчлөгдөөгүй үзүүлэлтүүд юм. IkB-alpha-ийн задрал, NF-kB-ийн фосфоржилт, STAT1-ийн фосфоржилт, мөн эдгээр хоёр хүчин зүйлийн бөөм дэх хуримтлал хэвийн үргэлжилсэн. Харин нэг шатны дараа саатал гарсан: бөөмийн ханданд липополисахаридын дараа NF-kB өөрийн DNA хэсэгт холбогдох нь, интерферон-гаммагийн дараа STAT1 холбогдох нь тус тус багассан. Хроматины иммунопреципитацийн аргаар эс доторх iNOS промоторт эдгээр хүчин зүйл тус бүрийн холбогдсон хэмжээ багассаныг баталсан. Промотор нь мөн NF-kB ашигладаг хавдрын үхжилийн хүчин зүйл альфа ч буурсан. Хүчин зүйлүүд идэвхжиж, бөөмд хүрсэн боловч бай DNA-тайгаа сул холбогдсон.

Үүнийг 1-р замтай харьцуулж анхаараарай. Энэ нь хүчин зүйл DNA-тай холбогдох үйл явцад хамаарах бөгөөд STAT3 бус STAT1-ийг ашиглаж, ASC-ийн бөөгнөрөл болон caspase-1-ийн фрагмент бус mRNA, уураг, нитритийг хэмждэг. Манай эсийн загварууд дахь метилен хөхийн үйлчлэх байнуудын зураглал энэ транскрипцийн түвшнийг ферментийн шууд болон митохондрийн хэмжилтээс тусад нь авч үздэг.

Зам 3: ийлдэс дэх IL-6 ба эдийн STAT3-ийн идэвхжил

IL-6 нь gp130 рецепторын бүлгээр дамжуулан Janus киназаас STAT3 руу чиглэсэн каскадад дохио өгдөг. Фосфоржсон STAT3 димержиж, бөөмд нэвтрэн, үрэвслийн хөтөлбөрүүдийг өдөөдөг. Харин IL-6 өөрөө NF-kB-ийн бай тул эдгээр нь ихэвчлэн IL-6–STAT3 тэнхлэг гэж нэрлэгддэг эргэх холбооны гогцоо үүсгэнэ. Стандарт хэмжих үзүүлэлтүүд нь урд шатны ийлдэс дэх IL-6, фосфоржсон STAT3-ийн нийт STAT3-д харьцуулсан харьцаа, мөн дараагийн шатны iNOS болон COX2 зэрэг эффектор ферментүүд юм.

Липополисахаридын дараах IL-6 ба STAT3-ийг хулганд судалсан 2023 оны судалгаа-нд уг тэнхлэгийг биеийн өөр өөр хэсэгт хэмжсэн. Эр C57BL/6 хулганд липополисахаридыг 1 mg per kg тунгаар гурван өдөр дараалан өдөр бүр өгч, тун бүрийн дараа 30 минутын дараа метилен хөхийг 5 эсвэл 10 mg per kg тунгаар өгсөн. Гурав дахь өдөр метилен хөх хэрэглэсэн хоёр бүлгийн ийлдэс дэх IL-6 зөвхөн липополисахарид хэрэглэсэн бүлгийнхээс бага байсан бол шинжилгээнд хамруулсан бусад цитокины ихэнх нь уг хэрэглээний нөлөөгөөр өөрчлөгдөөгүй. Тархины бор гадарга, гиппокамп, чихний арьсанд фосфоржсон STAT3-ийн нийт STAT3-д харьцуулсан харьцаа буурч, микроглийн Iba-1 будалт, iNOS болон COX2 багассан бөгөөд жингийн алдагдал хэсэгчлэн саарсан.

Энд хоёр зүйлийг анхаарах хэрэгтэй. Ийлдэс дэх IL-6 багасаж, эдийн STAT3-ийн фосфоржилт буурах нь тэнхлэгийн зохицуулалттай нийцэж байгаа ч үйлчлэлийн үндсэн цэгийг дангаар нь тогтоохгүй. Учир нь урд шатны цитокин багасах, рецепторын дохиолол буурах, эсвэл фосфатазын идэвх өөрчлөгдөх нь тус бүр ижил харьцааг үүсгэж болно. Мөн хурц өдөөлтийн гурван өдрийн турших жин нь бүхэл амьтны түвшний үзүүлэлт болохоос шинж тэмдэг эсвэл намжмал байдлын оноо биш юм. Энэ нь блот шинжилгээнээс илүү өргөн нөхцөл байдлыг харуулах боловч дохиоллын үр дүнг эмчилгээний үр дүнгийн тухай дүгнэлт болгон хувиргахгүй. Митохондрийн исэлдэн-ангижрах үйл явцын тусдаа хими нь энэ цитокины тайлбартай зэрэгцэн явагддаг бөгөөд хооронд нь нэгтгэж болохгүй.

Замуудын харьцуулалт: үйлчлэх цэгүүд ба хэмжих үзүүлэлтүүд

Энэ хүснэгт үр дүнг үндэслэлгүйгээр шилжүүлэн тайлбарлах гурван тохиолдлоос сэргийлнэ. ASC-ийн бөөгнөрлийн үр дүн нь STAT3-ийн үр дүнг нотлохгүй. Хоёр уураг хоёулаа STAT бүлгийн гишүүн боловч STAT1 iNOS промоторт холбогдохтой холбоотой үр дүн нь STAT3-ийн үр дүнг нотлохгүй. Ийлдэс дэх IL-6-ийн үр дүн нь инфламмасомын угсралт буурсныг нотлохгүй: хэвлийн хөндийн туршилтад IL-1beta буурсан ч IL-6 буураагүй. Мөр бүр өөрийн өдөөгч болон хэмжих үзүүлэлттэй байх ёстой. Тиймээс метилен хөхийн эсийн, амьтны болон эмнэлзүйн судалгааг уншихдаа дүгнэлт бүрийг бодитоор хэмжсэн түвшинтэй нь заавал тулгаж үзэх шаардлагатай.

Эдгээрийн аль нь ч хүний тун, аюулгүй байдал, ашиг тусыг тогтоохгүй. Липополисахаридын загварууд нь механизмыг туршихад ашигладаг хяналттай өдөөлт болохоос архаг өвчний хуулбар биш. Мөн нэгдлийг өдөөгчтэй зэрэгцүүлэн өгөх нь нэгэнт тогтсон өвчнийг буцаах бус, зориудаар өдөөсөн өөрчлөлтөөс сэргийлэхийг туршдаг. Механизмын энэ тайлбарыг өвчтөний үр дүнгээс тусад нь авч үзэж, эрүүл мэндтэй холбоотой аливаа дүгнэлтийг түүний үндэс болсон өвчтөний судалгаагаар үнэлээрэй.