Metilen koʻki va yalligʻlanish signallari: inflammasomalar, IL-6 va STAT3

Tasavvur qiling, uchta laboratoriya bir xil koʻk birikmaning yalligʻlanishga qarshi taʼsiri haqida xabar beradi. Biri makrofaglardan IL-1beta kamroq ajralishini koʻrsatadi. Ikkinchisi xuddi shu hujayra turida iNOS fermenti kamroq ekanini koʻrsatadi. Uchinchisi qonda IL-6 miqdori va miyada STAT3 faolligi pasayganini koʻrsatadi. Uchalasini bitta daʼvoga birlashtirish istagi tugʻiladi. Ammo bunday birlashtirish topilmaning mohiyatini yashiradi.

Har bir natija oʻziga xos qoʻzgʻatuvchi omil, yigʻilish bosqichi va oʻlchanadigan koʻrsatkichga ega boʻlgan alohida signal uzatish tushunchasiga tegishli. Metilen koʻki ularning har biriga turli nuqtada taʼsir qiladi. Bularning birortasi salomatlik natijasini yaxshilaydimi — bu alohida savol boʻlib, u metilen koʻki va yalligʻlanish haqidagi umumiy sharhimizda koʻrib chiqilgan. Ushbu sahifa esa signal yoʻllariga bagʻishlangan.

1-signal yoʻli: inflammasoma yigʻilishi va kaspaza-1

Inflammasoma — miyeloid hujayra ichida zaruratga koʻra yigʻiladigan oqsil karkasi. Uning qismlari sensor, ASC deb ataluvchi adaptor va kaspaza-1 deb ataluvchi effektor fermentdan iborat. Yigʻilgach, kaspaza-1 pro-IL-1beta va pro-IL-18 ni kesib, ularning ajralib chiqadigan shakllarini hosil qiladi hamda hujayra oʻlimining yalligʻlanishli shakli boʻlgan piroptozni boshlashi mumkin. Sensor inflammasoma turini belgilaydi: NLRP3 kristallar hamda nigeritsin va ATP kabi teshik hosil qiluvchi toksinlarga, NLRC4 bakterial flagellinga, AIM2 sitozoldagi ikki zanjirli DNA ga, nokanonik yoʻl esa hujayra ichidagi lipopolisaxaridga javob beradi.

Faollashish uchun ikkita signal kerak. Birinchi signal — tayyorlash: Toll-simon retseptor ligandi NLRP3 va pro-IL-1beta ning NF-kB ga bogʻliq transkripsiyasini qoʻzgʻatib, kerakli qismlarning mavjud boʻlishini taʼminlaydi. Ikkinchi signal — yigʻilish: ikkinchi qoʻzgʻatuvchi omil ASC ning oligomerlashib nuqtasimon toʻplamlar hosil qilishiga, kaspaza-1 ning kesilib p20 fragmentiga aylanishiga va yetilgan IL-1beta p17 ning ajralib chiqishiga sabab boʻladi. Mitoxondriyalardagi kislorodning reaktiv shakllari va kristallarning hujayra tomonidan yutilishi NLRP3 uchun ikkinchi signalga hissa qoʻshishi maʼlum.

Inflammasomalarni keng koʻlamda ingibitsiya qilish boʻyicha 2017-yilgi makrofag tadqiqoti metilen koʻkini har ikkala signal bosqichida sinadi. Lipopolisaxarid bilan tayyorlangan sichqon suyak koʻmigi makrofaglarida nigeritsin, ATP va mononatriy urat kristallarining har biri IL-1beta va kaspaza-1 ajralishini hamda ASC nuqtasimon toʻplamlari hosil boʻlishini qoʻzgʻatdi. Metilen koʻki 20 dan 200 micromolar gacha konsentratsiyalarda hujayralarni oʻldirmasdan, uchala koʻrsatkichni ham dozaga bogʻliq ravishda kamaytirdi. NLRC4 uchun flagellin va Salmonella, AIM2 uchun ikki zanjirli DNA va Listeria, nokanonik yoʻl uchun esa transfeksiya orqali kiritilgan lipopolisaxarid yoki tirik E. coli ham xuddi shunday natija koʻrsatdi. Birikmaning oʻzi ajralishni qoʻzgʻatmadi va nazorat plastinkalarida antibakterial taʼsir kuzatilmadi. Demak, natija mezbon organizmning javobiga tegishli.

Oldingi bosqichlarda uchta taʼsir oʻlchandi. Rotenon qoʻzgʻatgan mitoxondrial superoksid metilen koʻki bilan kamaydi va rotenon taʼsirida IL-1beta ajralishi ham pasaydi. Fluorestsent sharchalarning yutilishi kamaydi; bu kristallarni sezishdan oldingi fagotsitozning susayishiga mos keladi. Ikkita NF-kB bogʻlanish joyiga ega NLRP3 promotori boshqaradigan reporter metilen koʻki taʼsirida pastroq faollik koʻrsatdi, shu joylari boʻlmagan qisqartirilgan promotor esa javob bermadi. Hujayrasiz probirkada metilen koʻki rekombinant inson kaspaza-1 faolligini ham bevosita pasaytirdi. Birikma faqat tayyorlash bosqichida yoki faqat faollashish bosqichida qoʻshilganda ham IL-1beta, IL-18 va kaspaza-1 ajralishi kamaydi. Demak, ikkala bosqich ham bunda ishtirok etadi.

Sichqonlarda oʻtkazilgan sinovlar ham shu tanlab taʼsir qilish xususiyatiga mos keldi. Lipopolisaxaridning oʻlimga olib keluvchi dozasi nazorat guruhidagi hayvonlarni bir necha soat ichida oʻldirdi, metilen koʻki esa omon qolish koʻrsatkichini yaxshiladi; qorin boʻshligʻi suyuqligidagi IL-1beta kamaydi, ammo oʻsha suyuqlikdagi IL-6 kamaymadi. Listeria keltirib chiqargan peritonit modelida qorin boʻshligʻidagi IL-1beta kamaydi, umumiy hujayralar soni esa oʻzgarmadi. Inson THP-1 monotsitlari inflammasomaning barcha toʻrtta turi boʻyicha sichqon makrofaglariga oʻxshash javob berdi. Inflammasomaga oid natija barcha sitokinlarni emas, IL-1beta va IL-18 ning yetilishini tushuntiradi. Shu sababli mikrogliya va astrotsitlar bilan oʻtkazilgan tajribalarda miya immun hujayralarining shakli karkas yigʻilishidan boshqa savolga javob beradi.

2-signal yoʻli: NF-kB va STAT1 bogʻlanishi orqali iNOS transkripsiyasi

Induksiyalanuvchi azot oksidi sintazasi, yaʼni iNOS, tinch holatda deyarli mavjud boʻlmaydi va zaruratga koʻra transkripsiya qilinadi. Lipopolisaxarid bu jarayonni asosan IkB-alpha parchalanishi, undan keyin NF-kB fosforillanishi va yadroga kirishi orqali qoʻzgʻatadi. Interferon-gamma esa uni asosan Janus kinazasi tomonidan STAT1 fosforillanishi, undan keyin STAT1 yadroga kirishi orqali qoʻzgʻatadi. Soʻng har bir omil iNOS promotoridagi oʻz joyiga bogʻlanadi. Ferment faolligi va gen induksiyasi alohida nazorat nuqtalari boʻlib, dori ulardan biriga yoki ikkalasiga ham taʼsir qilishi mumkin.

Makrofaglar va endotoksemiyali sichqonlarda iNOS induksiyasi boʻyicha 2015-yilgi tadqiqot taʼsir axborot RNKsi darajasida yuz berishini koʻrsatdi. RAW 264.7 hujayralari va birlamchi sichqon makrofaglarida lipopolisaxarid, interferon-gamma yoki ikkalasidan 30 daqiqa oldin berilgan 1 micromolar metilen koʻki 8 dan 24 soatgacha boʻlgan davrda iNOS oqsili va mRNA miqdorini kamaytirdi. Muhitdagi nitrit ham kamaydi, hujayralarning yashovchanligi esa pasaymadi. 25 mg per kg lipopolisaxarid berilgan sichqonlarda bir soat oldin berilgan bir martalik 5 mg per kg doza oʻpka, jigar va yurakdagi iNOS oqsili va mRNA miqdorini kamaytirdi.

Muhim jihat — nimalar oʻzgarmaganida. IkB-alpha parchalanishi, NF-kB fosforillanishi, STAT1 fosforillanishi va ikkala omilning yadroda toʻplanishi oʻzgarmadi. Uzilish keyingi bosqichda yuz berdi: yadro ekstraktlari lipopolisaxariddan keyin NF-kB ning oʻz DNA elementiga kamroq bogʻlanganini, interferon-gammadan keyin esa STAT1 bogʻlanishi kamayganini koʻrsatdi. Xromatin immunopretsipitatsiyasi hujayra ichidagi iNOS promotorida har ikkala omilning bogʻlanganlik darajasi pasayganini tasdiqladi. Promotori ham NF-kB dan foydalanadigan oʻsma nekrozi omili alfa ham kamaydi. Omillar faollashib, yadroga yetib keldi, ammo nishon DNA bilan sustroq bogʻlandi.

1-signal yoʻlidan farqiga eʼtibor bering. Bu omilning DNA bilan bogʻlanishiga tegishli, STAT3 oʻrniga STAT1 dan foydalanadi va ASC nuqtasimon toʻplamlari hamda kaspaza-1 fragmentlari oʻrniga mRNA, oqsil va nitrit oʻlchanadi. Hujayra modellarida metilen koʻki nishonlari xaritamiz ushbu transkripsiya darajasini fermentlar va mitoxondriyalarga oid bevosita oʻlchovlardan alohida koʻrib chiqadi.

3-signal yoʻli: qon zardobidagi IL-6 va toʻqimalardagi STAT3 faollashuvi

IL-6 gp130 retseptorlari oilasi orqali Janus kinazasidan STAT3 ga oʻtuvchi kaskadga signal uzatadi. Fosforillangan STAT3 dimerlashadi, yadroga kiradi va yalligʻlanish dasturlarini ishga tushiradi. IL-6 ning oʻzi esa NF-kB nishoni boʻlgani uchun, ular koʻpincha IL-6–STAT3 oʻqi deb ataladigan qayta aloqa halqasini hosil qiladi. Odatdagi oʻlchanadigan koʻrsatkichlar — yuqoridagi bosqichda qon zardobidagi IL-6, fosforillangan STAT3 ning umumiy STAT3 ga nisbati va quyi bosqichda iNOS hamda COX2 kabi effektor fermentlar.

Lipopolisaxariddan keyingi IL-6 va STAT3 boʻyicha 2023-yilgi sichqon tadqiqoti ushbu oʻqni turli biologik muhitlarda oʻlchadi. Erkak C57BL/6 sichqonlariga uch kun davomida har kuni 1 mg per kg lipopolisaxarid, har bir dozadan 30 daqiqa keyin esa 5 yoki 10 mg per kg metilen koʻki berildi. Uchinchi kuni metilen koʻki berilgan ikkala guruhda ham qon zardobidagi IL-6 faqat lipopolisaxarid berilgan guruhga qaraganda pastroq edi, oʻlchangan boshqa sitokinlarning aksariyati esa preparat taʼsirida oʻzgarmadi. Miya poʻstlogʻi, gippokamp va quloq terisida fosforillangan STAT3 ning umumiy STAT3 ga nisbati pastroq boʻldi. Shuningdek, mikrogliyaning Iba-1 boʻyalishi, iNOS va COX2 miqdori kamaydi hamda vazn yoʻqotish qisman susaydi.

Bu yerda ikkita ehtiyotkorlik jihati bor. Qon zardobidagi IL-6 ning kamayishi va toʻqimalardagi STAT3 fosforillanishining pasayishi oʻqning modulyatsiyasiga mos keladi, ammo birlamchi taʼsir nuqtasini ajratib bermaydi. Chunki yuqoridagi bosqichda sitokinning kamayishi, retseptor orqali signal uzatilishining susayishi yoki fosfataza faolligining oʻzgarishi bir xil nisbatga olib kelishi mumkin. Shuningdek, uch kunlik oʻtkir taʼsir davomida vazn oʻzgarishi simptom yoki remissiya bahosi emas, balki butun hayvon darajasidagi koʻrsatkichdir. U blot natijasidan tashqari qoʻshimcha kontekst beradi, ammo signal uzatilishiga oid natijani davolash haqidagi daʼvoga aylantirmaydi. Mitoxondriyalardagi oksidlanish-qaytarilish jarayonlarining alohida kimyosi ushbu sitokin jarayoniga parallel kechadi va ular birlashtirilmasligi kerak.

Signal yoʻllarini taqqoslash: taʼsir nuqtalari va oʻlchanadigan koʻrsatkichlar

Jadval uchta asossiz umumlashtirishning oldini oladi. ASC nuqtasimon toʻplamlariga oid natija STAT3 ga oid natijani isbotlamaydi. STAT1 ning iNOS promotoriga bogʻlanishiga oid natija ham, ikkala oqsil STAT oilasiga mansub boʻlsa-da, STAT3 ga oid natijani isbotlamaydi. Qon zardobidagi IL-6 ga oid natija inflammasoma yigʻilishining kamayganini isbotlamaydi: qorin boʻshligʻi tajribasida IL-1beta kamaygan, IL-6 esa kamaymagan. Har bir qator oʻziga xos qoʻzgʻatuvchi omil va oʻlchanadigan koʻrsatkichni talab qiladi. Shu sababli metilen koʻki boʻyicha hujayra, hayvon va klinik tadqiqotlarni oʻqishda har bir daʼvoni aynan oʻlchangan darajaga moslashtirish zarur.

Bularning hech biri odamlarda dozalash, xavfsizlik yoki foydani belgilamaydi. Lipopolisaxarid modellari surunkali kasallikning nusxasi emas, balki mexanizmni tekshirish uchun nazorat qilinadigan qoʻzgʻatuvchi omillardir. Preparatni qoʻzgʻatuvchi omil bilan birga berish allaqachon shakllangan kasallikni ortga qaytarishni emas, sunʼiy ravishda chaqirilgan oʻzgarishning oldini olishni sinaydi. Mexanizm haqidagi ushbu bayonni bemorlardagi natijalardan alohida tuting va salomatlikka oid har qanday daʼvoni uning asosidagi bemorlarda oʻtkazilgan tadqiqotga qarab baholang.