Métilén bulao jeung pensinyalan inflamasi: inflammasom, IL-6, jeung STAT3

Anggap tilu laboratorium ngalaporkeun yén sanyawa bulao anu sarua miboga sipat antiinflamasi. Hiji némbongkeun IL-1beta anu leuwih saeutik tina makrofag. Hiji némbongkeun énzim iNOS anu leuwih saeutik dina jinis sél anu sarua. Hiji deui némbongkeun IL-6 anu leuwih saeutik dina getih jeung aktivitas STAT3 anu leuwih handap dina uteuk. Aya godaan pikeun ngahijikeun tilu hasil éta jadi hiji klaim. Ngahijikeunana malah nyumputkeun harti tina papanggihan éta.

Unggal hasil kaasup kana konsép pensinyalan anu béda, kalayan pemicu, léngkah pangrakitan, jeung hasil ukur sorangan. Métilén bulao mangaruhan unggal konsép dina titik anu béda. Naha salah sahiji tina ieu ngaronjatkeun hasil kaséhatan mangrupa patalékan anu misah, anu dibahas dina tinjauan métilén bulao jeung inflamasi kami. Kaca ieu museur kana jalur-jalurna.

Jalur 1: pangrakitan inflammasom jeung caspase-1

Inflammasom nyaéta rangka protéin anu dirakit nalika diperlukeun di jero sél miéloid. Bagian-bagianana nyaéta sénsor, adaptor anu disebut ASC, jeung énzim éféktor anu disebut caspase-1. Sanggeus dirakit, caspase-1 motong pro-IL-1beta jeung pro-IL-18 jadi bentuk anu disékrésikeun sarta bisa memicu piroptosis, hiji bentuk maotna sél anu dibarengan ku inflamasi. Sénsorna nangtukeun jinisna: NLRP3 ngaréspon kristal jeung toksin pembentuk pori saperti nigericin jeung ATP, NLRC4 ngaréspon flagellin baktéri, AIM2 ngaréspon DNA untaian ganda dina sitosol, sarta jalur nonkanonik ngaréspon lipopolisakarida intrasélular.

Aktivasi merlukeun dua sinyal. Sinyal kahiji nyaéta persiapan: ligan reséptor mirip Toll nyorong transkripsi NLRP3 jeung pro-IL-1beta anu gumantung kana NF-kB sangkan bagian-bagianana aya. Sinyal kadua nyaéta pangrakitan: pemicu kadua nyababkeun ASC ngabentuk oligomér jadi bintik, caspase-1 dipotong jadi fragmén p20-na, sarta IL-1beta p17 anu geus mateng dileupaskeun. Spésiés oksigén réaktif mitokondria jeung panyerepan kristal dipikanyaho nyumbang kana sinyal kadua pikeun NLRP3.

Ulikan makrofag taun 2017 ngeunaan inhibisi inflammasom sacara lega nguji métilén bulao dina duanana sinyal. Dina makrofag sungsum tulang beurit anu geus disiapkeun ku lipopolisakarida, nigericin, ATP, jeung kristal monosodium urat masing-masing ngainduksi pelepasan IL-1beta jeung caspase-1 sarta pembentukan bintik ASC. Métilén bulao dina 20 nepi ka 200 micromolar ngurangan tiluanana ku cara anu gumantung kana dosis, tanpa maéhan sél. Flagellin jeung Salmonella pikeun NLRC4, DNA untaian ganda jeung Listeria pikeun AIM2, sarta lipopolisakarida anu ditransféksikeun atawa E. coli hirup pikeun jalur nonkanonik némbongkeun pola anu sarua. Sanyawa éta nyalira henteu memicu pelepasan, sarta pelat kontrol henteu némbongkeun pangaruh antibaktéri, jadi hasilna patali jeung réspon inang.

Di bagian hulu, tilu intervénsi diukur. Superoksida mitokondria anu diinduksi ku rotenone turun ku métilén bulao, sarta pelepasan IL-1beta anu didorong ku rotenone ogé turun. Panyerepan manik fluoresén turun, saluyu jeung nguranganana fagositosis saméméh kristal didétéksi. Sistem pelapor anu dikawasa ku promotor NLRP3 kalayan dua situs NF-kB némbongkeun aktivitas anu leuwih handap ku métilén bulao, sedengkeun promotor anu dipondokkeun tanpa situs éta henteu ngaréspon. Dina tabung tanpa sél, métilén bulao ogé langsung nurunkeun aktivitas caspase-1 manusa rékombinan. Nambahkeun sanyawa ngan dina tahap persiapan atawa ngan dina tahap aktivasi tetep ngurangan pelepasan IL-1beta, IL-18, jeung caspase-1, jadi duanana léngkah kalibet.

Uji dina beurit saluyu jeung séléktivitas ieu. Dosis lipopolisakarida anu matak maot maéhan beurit kontrol dina sababaraha jam, sedengkeun métilén bulao ngaronjatkeun kalangsungan hirup; IL-1beta peritonéal turun, tapi IL-6 dina cairan anu sarua henteu turun. Dina modél peritonitis Listeria, IL-1beta peritonéal turun, sedengkeun jumlah total sél henteu robah. Monosit THP-1 manusa ngaréspon kawas makrofag beurit dina sakabéh opat jinis inflammasom. Hasil inflammasom ngajelaskeun pamatangan IL-1beta jeung IL-18, lain unggal sitokin. Éta ogé sababna wangun sél imun uteuk dina ékspérimén mikroglia jeung astrosit ngajawab patalékan anu béda ti pangrakitan rangka protéin.

Jalur 2: transkripsi iNOS ngaliwatan beungkeutan NF-kB jeung STAT1

Inducible nitric oxide synthase, atawa iNOS, ampir henteu aya dina kaayaan istirahat sarta ditranskripsi nalika diperlukeun. Lipopolisakarida nyorong prosés ieu utamana ngaliwatan dégradasi IkB-alpha anu dituturkeun ku fosforilasi NF-kB jeung asupna kana inti sél. Interferon-gamma nyorongna utamana ngaliwatan fosforilasi STAT1 ku Janus kinase, tuluy STAT1 asup kana inti sél. Unggal faktor tuluy meungkeut situsna dina promotor iNOS. Aktivitas énzim jeung induksi gén mangrupa titik kontrol anu misah, sarta hiji ubar bisa mangaruhan salah sahijina atawa duanana.

Ulikan taun 2015 ngeunaan induksi iNOS dina makrofag jeung beurit endotoksémik nempatkeun pangaruhna dina tingkat pesen génétik. Dina sél RAW 264.7 jeung makrofag primér beurit, métilén bulao 1 micromolar anu dibikeun 30 minutes saméméh lipopolisakarida, interferon-gamma, atawa duanana ngurangan protéin jeung mRNA iNOS salila 8 nepi ka 24 hours, kalayan nitrit anu leuwih handap dina médium sarta henteu aya panurunan viabilitas. Dina beurit anu dibéré lipopolisakarida 25 mg per kg, hiji dosis tunggal 5 mg per kg sajam saméméhna ngurangan protéin jeung mRNA iNOS dina bayah, ati, jeung jantung.

Rincian anu ngabédakeunana nyaéta naon anu henteu robah. Dégradasi IkB-alpha, fosforilasi NF-kB, fosforilasi STAT1, jeung akumulasi duanana faktor dina inti sél tetep lumangsung tanpa gangguan. Gangguanana lumangsung hiji léngkah sanggeusna: ékstrak inti sél némbongkeun beungkeutan NF-kB kana unsur DNA-na anu leuwih saeutik sanggeus lipopolisakarida sarta beungkeutan STAT1 anu leuwih saeutik sanggeus interferon-gamma. Imunoprésipitasi kromatin mastikeun yén panghunian ku duanana faktor dina promotor iNOS di jero sél ogé leuwih saeutik. Faktor nékrosis tumor alfa, anu promotornana ogé ngagunakeun NF-kB, turut turun. Faktor-faktor éta geus diaktipkeun jeung geus nepi, tapi beungkeutanana kana DNA sasaran lemah.

Perhatikeun bédana jeung jalur 1. Ieu patali jeung beungkeutan faktor kana DNA, ngagunakeun STAT1 lain STAT3, sarta ngukur mRNA, protéin, jeung nitrit, lain bintik ASC jeung fragmén caspase-1. Peta sasaran métilén bulao dina rupa-rupa modél sél kami misahkeun tingkat transkripsi ieu tina pangukuran langsung énzim jeung mitokondria.

Jalur 3: IL-6 sérum jeung aktivasi STAT3 dina jaringan

IL-6 ngirimkeun sinyal ngaliwatan kulawarga reséptor gp130 kana runtuyan pensinyalan ti Janus kinase ka STAT3. STAT3 anu difosforilasi ngabentuk dimér, asup kana inti sél, sarta nyorong program inflamasi, sedengkeun IL-6 sorangan mangrupa sasaran NF-kB. Ku kituna, duanana ngabentuk siklus umpan balik anu mindeng disebut sumbu IL-6 ka STAT3. Hasil ukur bakuna nyaéta IL-6 sérum di bagian hulu, babandingan STAT3 anu difosforilasi kana total STAT3, sarta énzim éféktor saperti iNOS jeung COX2 di bagian hilir.

Ulikan beurit taun 2023 ngeunaan IL-6 jeung STAT3 sanggeus lipopolisakarida ngukur sumbu ieu dina rupa-rupa kompartemén. Beurit jalu C57BL/6 narima lipopolisakarida 1 mg per kg unggal poé salila tilu poé, kalayan métilén bulao 5 atawa 10 mg per kg dibikeun 30 minutes sanggeus unggal dosis. Dina poé katilu, IL-6 sérum dina duanana kelompok métilén bulao leuwih handap tibatan kelompok anu ngan narima lipopolisakarida, sedengkeun lolobana sitokin séjén dina panel henteu robah ku perlakuan. Babandingan STAT3 anu difosforilasi kana total STAT3 leuwih handap dina kortéks, hipokampus, jeung kulit ceuli, dibarengan ku pewarnaan mikroglia Iba-1 anu leuwih handap, iNOS jeung COX2 anu leuwih handap, sarta turunna beurat awak anu sawaréh diréduksi.

Aya dua hal anu kudu diperhatikeun di dieu. IL-6 sérum anu leuwih handap babarengan jeung fosforilasi STAT3 jaringan anu leuwih handap saluyu jeung modulasi sumbu, tapi henteu nangtukeun titik primérna sacara misah. Sitokin hulu anu leuwih saeutik, pensinyalan reséptor anu leuwih lemah, atawa robahna aktivitas fosfatase masing-masing bisa ngahasilkeun babandingan anu sarua. Salian ti éta, beurat awak salila tilu poé paparan akut mangrupa hasil ukur sakabéh sato, lain skor gejala atawa rémisi. Ieu nambahan kontéks saluareun hasil blot tanpa ngarobah hasil pensinyalan jadi klaim perlakuan. Prosés kimia anu misah dina pangaturan rédoks mitokondria lumangsung sajajar jeung pedaran sitokin ieu sarta henteu kedah dihijikeun jeung éta.

Babandingan jalur: titik intervénsi jeung hasil ukur

Tabél ieu nyegah tilu panarikan kacindekan lintas jalur anu henteu sah. Hasil bintik ASC henteu ngabuktikeun hasil STAT3. Hasil beungkeutan STAT1 kana promotor iNOS henteu ngabuktikeun hasil STAT3, sanajan duanana protéin mangrupa anggota kulawarga STAT. Hasil IL-6 sérum henteu ngabuktikeun nguranganana pangrakitan inflammasom: dina ékspérimén peritonéal, IL-1beta turun, sedengkeun IL-6 henteu turun. Unggal baris merlukeun pemicu jeung hasil ukur sorangan. Ku sabab éta, maca ulikan métilén bulao dina sél, sato, jeung klinis merlukeun unggal klaim dicocogkeun jeung tingkat anu diukur.

Euweuh tina ieu anu netepkeun dosis, kaamanan, atawa mangpaat pikeun manusa. Modél lipopolisakarida mangrupa pemicu anu dikontrol pikeun nguji mékanisme, lain réplika panyakit kronis. Pemberian dosis babarengan jeung pemicu nguji pencegahan parobahan anu diinduksi, lain ngabalikeun panyakit anu geus aya. Pisahkeun pedaran mékanisme ieu tina hasil dina pasien, sarta ajén unggal klaim kaséhatan dumasar kana ulikan pasien anu jadi dasarna.