Кабуди метиленӣ ва сигналдиҳии илтиҳобӣ: инфламмасомаҳо, IL-6 ва STAT3

Фарз кунед, ки се озмоишгоҳ хабар медиҳанд: ҳамон як пайвастагии кабуд таъсири зиддиилтиҳобӣ дорад. Яке кам шудани IL-1beta-ро аз макрофагҳо нишон медиҳад. Дигаре кам шудани ферменти iNOS-ро дар ҳамон навъи ҳуҷайра нишон медиҳад. Сеюмӣ кам шудани IL-6-ро дар хун ва коҳиши фаъолияти STAT3-ро дар мағз нишон медиҳад. Хоҳиши ба як иддао муттаҳид кардани ин се натиҷа пайдо мешавад. Чунин муттаҳидсозӣ моҳияти бозёфтро пинҳон мекунад.

Ҳар натиҷа ба мафҳуми алоҳидаи сигналдиҳӣ тааллуқ дорад, ки ангезанда, марҳилаи васлшавӣ ва нишондиҳандаи ченшудаи худро дорад. Кабуди метиленӣ ба ҳар яке дар нуқтаи гуногун таъсир мерасонад. Оё ягонтои ин таъсирҳо натиҷаи марбут ба саломатиро беҳтар мекунад ё не — ин саволи алоҳида аст, ки дар шарҳи умумии мо дар бораи кабуди метиленӣ ва илтиҳоб баррасӣ мешавад. Ин саҳифа танҳо ба роҳҳои сигналӣ бахшида шудааст.

Роҳи 1: васлшавии инфламмасома ва каспаза-1

Инфламмасома чаҳорчӯбаи сафедаест, ки ҳангоми зарурат дар дохили ҳуҷайраи миелоидӣ сохта мешавад. Қисмҳои он сенсор, адаптер бо номи ASC ва ферменти иҷрокунанда бо номи каспаза-1 мебошанд. Пас аз васлшавӣ, каспаза-1 pro-IL-1beta ва pro-IL-18-ро бурида, ба шаклҳои ҷудошавандаи онҳо табдил медиҳад ва метавонад пироптоз — шакли илтиҳобии марги ҳуҷайраро — оғоз кунад. Сенсор навъи инфламмасомаро муайян мекунад: NLRP3 ба кристаллҳо ва токсинҳои сӯрохӣ ҳосилкунанда, аз қабили нигерицин ва ATP, ҷавоб медиҳад; NLRC4 ба флагеллини бактериявӣ ҷавоб медиҳад; AIM2 ба ДНК-и дузанҷираи ситозолӣ ҷавоб медиҳад; роҳи ғайриканонӣ бошад, ба липополисахариди дохилиҳуҷайравӣ ҷавоб медиҳад.

Барои фаъолшавӣ ду сигнал лозим аст. Сигнали аввал омодасозӣ аст: лиганди ретсептори монанд ба Toll транскрипсияи аз NF-kB вобастаи NLRP3 ва pro-IL-1beta-ро ба роҳ мемонад, то қисмҳои зарурӣ мавҷуд бошанд. Сигнали дуюм васлшавӣ аст: ангезандаи дуюм боиси ба нуқтаҳои ҷамъшуда олигомеризатсия шудани ASC, ба порчаи p20 бурида шудани каспаза-1 ва озод шудани IL-1beta p17-и болиғ мегардад. Шаклҳои фаъоли оксигени митохондриявӣ ва фурӯбарии кристаллҳо омилҳои маълуми мусоидаткунанда ба сигнали дуюм барои NLRP3 мебошанд.

Таҳқиқоти соли 2017 оид ба боздории доираи васеи инфламмасомаҳо дар макрофагҳо кабуди метилениро дар ҳар ду сигнал санҷид. Дар макрофагҳои мағзи устухони муш, ки бо липополисахарид омода карда шуда буданд, нигерицин, ATP ва кристаллҳои урати мононатрий ҳар кадом ҷудошавии IL-1beta ва каспаза-1, инчунин ташаккули нуқтаҳои ASC-ро ба вуҷуд оварданд. Кабуди метиленӣ дар консентратсияи 20 то 200 micromolar ҳамаи ин се нишондиҳандаро ба таври вобаста ба воя коҳиш дод, бе он ки ҳуҷайраҳоро бикушад. Флагеллин ва Salmonella барои NLRC4, ДНК-и дузанҷира ва Listeria барои AIM2, инчунин липополисахариди бо трансфексия воридшуда ё E. coli-и зинда барои роҳи ғайриканонӣ ҳамин қолабро нишон доданд. Танҳо худи пайвастагӣ ҷудошавиро ба вуҷуд наовард ва лавҳаҳои назоратӣ таъсири зиддибактериявӣ нишон надоданд; бинобар ин, натиҷа ба ҷавоби организми мизбон дахл дорад.

Дар марҳилаҳои болоии роҳ се нуқтаи таъсир чен карда шуданд. Супероксиди митохондриявии аз ротенон ҳосилшуда бо кабуди метиленӣ коҳиш ёфт ва ҷудошавии IL-1beta, ки ротенон ба вуҷуд меовард, низ кам шуд. Фурӯбарии заррачаҳои флуоресцентӣ коҳиш ёфт, ки бо кам шудани фагоситоз пеш аз шинохти кристаллҳо мувофиқ аст. Репортёре, ки таҳти идораи промотори NLRP3 бо ду ҷойгоҳи NF-kB буд, бо кабуди метиленӣ фаъолияти пасттар нишон дод, аммо промотори кӯтоҳшудаи бе ин ҷойгоҳҳо ҷавоб надод. Дар найчаи бе ҳуҷайра кабуди метиленӣ инчунин фаъолияти каспаза-1-и рекомбинантии инсонро мустақиман коҳиш дод. Илова кардани пайвастагӣ танҳо ҳангоми омодасозӣ ё танҳо ҳангоми фаъолсозӣ ҳамоно ҷудошавии IL-1beta, IL-18 ва каспаза-1-ро кам кард; пас, ҳар ду марҳила дар ин таъсир иштирок доранд.

Санҷишҳо дар мушҳо бо ин интихобнокӣ мувофиқат карданд. Вояи марговари липополисахарид мушҳои гурӯҳи назоратиро дар давоми чанд соат кушт, дар ҳоле ки кабуди метиленӣ зиндамониро беҳтар кард; IL-1beta дар моеъи перитонеалӣ коҳиш ёфт, аммо IL-6 дар ҳамон моеъ тағйир наёфт. Дар модели перитонити аз Listeria ба вуҷудомада IL-1beta-и перитонеалӣ коҳиш ёфт, дар ҳоле ки шумораи умумии ҳуҷайраҳо бетағйир монд. Моноситҳои THP-1-и инсон дар ҳамаи чор навъи инфламмасома мисли макрофагҳои муш рафтор карданд. Натиҷаи марбут ба инфламмасома болиғшавии IL-1beta ва IL-18-ро шарҳ медиҳад, на ҳар як ситокинро. Аз ҳамин сабаб, шакли ҳуҷайраҳои масуниятии мағз дар озмоишҳои микроглия ва астроситҳо ба саволе ҷавоб медиҳад, ки аз васлшавии чаҳорчӯба фарқ мекунад.

Роҳи 2: транскрипсияи iNOS тавассути пайвастшавии NF-kB ва STAT1

Синтазаи индуксияшавандаи оксиди нитроген, ё iNOS, дар ҳолати оромӣ қариб мавҷуд нест ва ҳангоми зарурат транскрипсия мешавад. Липополисахарид ин равандро асосан тавассути таҷзияи IkB-alpha ва сипас фосфорнокшавии NF-kB ва воридшавии он ба ядро ба роҳ мемонад. Интерферон-гамма онро асосан тавассути фосфорнокшавии STAT1 аз ҷониби киназаи Янус ва сипас воридшавии STAT1 ба ядро ба роҳ мемонад. Баъдан ҳар омил ба ҷойгоҳи худ дар промотори iNOS мепайвандад. Фаъолияти фермент ва индуксияи ген нуқтаҳои алоҳидаи назоратанд ва дору метавонад ба яке ё ҳар ду таъсир расонад.

Таҳқиқоти соли 2015 оид ба индуксияи iNOS дар макрофагҳо ва мушҳои гирифтори эндотоксемия таъсирро дар сатҳи РНК-и иттилоотӣ муайян кард. Дар ҳуҷайраҳои RAW 264.7 ва макрофагҳои ибтидоии муш, кабуди метиленӣ бо консентратсияи 1 micromolar, ки 30 дақиқа пеш аз липополисахарид, интерферон-гамма ё ҳар ду дода шуд, сафедаи iNOS ва mRNA-и онро дар фосилаи 8 то 24 соат коҳиш дод. Ҳамзамон нитрит дар муҳит камтар буд ва қобилияти зиндамонии ҳуҷайраҳо коҳиш наёфт. Дар мушҳое, ки 25 mg per kg липополисахарид гирифтанд, вояи яккаратаи 5 mg per kg, ки як соат пештар дода шуд, сафедаи iNOS ва mRNA-и онро дар шуш, ҷигар ва дил кам кард.

Ҷузъиёти фарқкунанда он чизест, ки тағйир наёфт. Таҷзияи IkB-alpha, фосфорнокшавии NF-kB, фосфорнокшавии STAT1 ва ҷамъшавии ҳар яке аз ин омилҳо дар ядро бетағйир монданд. Қатъи раванд як марҳила баъдтар рух дод: экстрактҳои ядроӣ пас аз липополисахарид пайвастшавии камтари NF-kB ба унсури ДНК-и худ ва пас аз интерферон-гамма пайвастшавии камтари STAT1-ро нишон доданд. Иммунопресипитатсияи хроматин низ ҳузури камтари ҳар яке аз ин омилҳоро дар промотори iNOS дар дохили ҳуҷайраҳо тасдиқ кард. Омили некрози варам алфа, ки промотораш низ NF-kB-ро истифода мебарад, ҳам коҳиш ёфт. Омилҳо фаъол шуда, ба макони лозим расиданд, аммо ба ДНК-и ҳадафи худ суст пайвастанд.

Ба фарқи ин роҳ аз роҳи 1 диққат диҳед. Ин ҷо сухан дар бораи пайвастшавии омил ба ДНК меравад, STAT1 истифода мешавад, на STAT3, ва нишондиҳандаҳои ченшуда mRNA, сафеда ва нитританд, на нуқтаҳои ASC ва порчаҳои каспаза-1. Харитаи ҳадафҳои кабуди метиленӣ дар моделҳои гуногуни ҳуҷайравии мо ин сатҳи транскрипсиониро аз ченкуниҳои мустақими ферментӣ ва митохондриявӣ ҷудо нигоҳ медорад.

Роҳи 3: IL-6-и зардоби хун ва фаъолшавии STAT3 дар бофтаҳо

IL-6 тавассути оилаи ретсепторҳои gp130 ба каскади киназаи Янус ба STAT3 сигнал медиҳад. STAT3-и фосфорнокшуда димер ҳосил мекунад, ба ядро ворид мешавад ва барномаҳои илтиҳобиро ба роҳ мемонад. Худи IL-6 бошад, ҳадафи NF-kB аст, аз ин рӯ ин ду ҳалқаи бозхӯрдиро ташкил медиҳанд, ки аксар вақт меҳвари IL-6 ба STAT3 номида мешавад. Нишондиҳандаҳои стандартии ченшаванда IL-6-и зардоби хун дар марҳилаи болоӣ, таносуби STAT3-и фосфорнокшуда ба STAT3-и умумӣ ва ферментҳои иҷрокунанда, аз қабили iNOS ва COX2, дар марҳилаи поёнӣ мебошанд.

Таҳқиқоти соли 2023 дар мушҳо оид ба IL-6 ва STAT3 пас аз липополисахарид ин меҳварро дар қисмҳои гуногуни организм чен кард. Мушҳои наринаи C57BL/6 дар давоми се рӯз ҳар рӯз 1 mg per kg липополисахарид гирифтанд; 30 дақиқа пас аз ҳар воя ба онҳо 5 ё 10 mg per kg кабуди метиленӣ дода шуд. Дар рӯзи сеюм IL-6-и зардоби хун дар ҳар ду гурӯҳи кабуди метиленӣ нисбат ба гурӯҳе, ки танҳо липополисахарид гирифт, пасттар буд, дар ҳоле ки аксари ситокинҳои дигари маҷмӯи санҷишӣ бо ин мудохила тағйир наёфтанд. Таносубҳои STAT3-и фосфорнокшуда ба STAT3-и умумӣ дар қишри мағз, гиппокамп ва пӯсти гӯш пасттар буданд; рангшавии микроглия бо Iba-1, iNOS ва COX2 низ камтар буданд ва коҳиши вазн қисман суст шуд.

Дар ин ҷо ду нуктаи эҳтиётӣ муҳим аст. Паст шудани IL-6-и зардоби хун ҳамроҳ бо паст шудани фосфорнокшавии STAT3 дар бофтаҳо бо тағйирдиҳии фаъолияти меҳвар мувофиқат мекунад, аммо нуқтаи асосии таъсирро ҷудо муайян намекунад. Кам шудани ситокини марҳилаи болоӣ, коҳиши сигналдиҳии ретсептор ё тағйир ёфтани фаъолияти фосфатаза ҳар кадом метавонад ҳамин таносубро ба вуҷуд оварад. Ғайр аз ин, вазн дар давоми се рӯзи таъсири шадид нишондиҳандаи тамоми ҳайвон аст, на баҳои нишонаҳо ё ремиссия. Он берун аз натиҷаи блот контексти иловагӣ медиҳад, бе он ки натиҷаи сигналдиҳиро ба иддаои табобатӣ табдил диҳад. Химияи алоҳидаи танзими равандҳои оксидшавию барқароршавӣ дар митохондрияҳо баробари ин шарҳи ситокинӣ ҷараён дорад ва набояд бо он якҷо карда шавад.

Муқоисаи роҳҳо: нуқтаҳои таъсир ва нишондиҳандаҳои ченшуда

Ҷадвал се умумисозии беасосро пешгирӣ мекунад. Натиҷаи марбут ба нуқтаҳои ASC натиҷаи STAT3-ро исбот намекунад. Натиҷаи марбут ба пайвастшавии STAT1 ба промотори iNOS натиҷаи STAT3-ро исбот намекунад, гарчанде ки ҳар ду сафеда узви оилаи STAT мебошанд. Натиҷаи IL-6-и зардоби хун кам шудани васлшавии инфламмасомаро исбот намекунад: дар озмоиши перитонеалӣ IL-1beta коҳиш ёфт, аммо IL-6 не. Ҳар сатр ангезанда ва нишондиҳандаи ченшудаи худро талаб мекунад. Аз ҳамин сабаб, ҳангоми хондани таҳқиқоти кабуди метиленӣ дар ҳуҷайраҳо, ҳайвонот ва шароити клиникӣ ҳар иддаоро бояд бо сатҳе, ки дар он чен карда шудааст, мувофиқ кард.

Ҳеҷ яке аз ин натиҷаҳо воябандӣ, бехатарӣ ё фоидаро барои одамон муқаррар намекунад. Моделҳои липополисахаридӣ ангезандаҳои назоратшаванда барои санҷидани механизманд, на нусхаҳои бемории музмин. Додани воя ҳамзамон бо ангезанда пешгирии тағйироти ба таври сунъӣ ба вуҷуд овардашударо месанҷад, на баргардондани бемории аллакай ташаккулёфтаро. Ин шарҳи механизмро аз натиҷаҳои беморон ҷудо нигоҳ доред ва ҳар иддаои марбут ба саломатиро аз рӯйи таҳқиқоти бемороне, ки онро асоснок мекунад, арзёбӣ намоед.