Глибенкламид предотвращает воспаление, воздействуя на активацию NLRP3 инфламмасом in vitro

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Известно, что NLRP3 инфламмасомы играют значительную роль в развитии нейродегенерации и физиологическом старении, а также в развитии метаболического воспаления, что вызывает значительный интерес научного сообщества к поиску эффективных ингибиторов инфламмасомы NLRP3 и оценке их эффектов. Целью настоящей работы являлась оценка влияния фармакологической модуляции активности NLRP3 с использованием непрямого блокатора NLRP3 инфламмасом, глибенкламида, на экспрессию компонентов метафламмасом в клетках головного мозга in vitro, полученных от мышей средней возрастной группы. В ходе исследования было выявлено, что глибенкламид снижает экспрессию провоспалительных маркеров NLRP3 и IL18 в культуре клеток, что, в свою очередь, приводит к предотвращению фосфорилирования протеинкиназ метафламмасомного комплекса – PKR и IKKβ. При этом мы не наблюдали изменения экспрессии патологически фосфорилированного IRS, а также числа сенесцентных клеток в культурах после воздействия глибенкламидом.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. Д. Хилажева

Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В. Ф. Войно-Ясенецкого Министерства здравоохранения РФ; НИИ молекулярной медицины и патобиохимии, Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В. Ф. Войно-Ясенецкого Министерства здравоохранения РФ

Email: yuliakomleva@mail.ru
Россия, Красноярск; Красноярск

Ю. А. Панина

Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В. Ф. Войно-Ясенецкого Министерства здравоохранения РФ; НИИ молекулярной медицины и патобиохимии, Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В. Ф. Войно-Ясенецкого Министерства здравоохранения РФ

Email: yuliakomleva@mail.ru
Россия, Красноярск; Красноярск

А. И. Мосягина

Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В. Ф. Войно-Ясенецкого Министерства здравоохранения РФ; НИИ молекулярной медицины и патобиохимии, Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В. Ф. Войно-Ясенецкого Министерства здравоохранения РФ

Email: yuliakomleva@mail.ru
Россия, Красноярск; Красноярск

О. С. Белозор

Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В. Ф. Войно-Ясенецкого Министерства здравоохранения РФ; НИИ молекулярной медицины и патобиохимии, Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В. Ф. Войно-Ясенецкого Министерства здравоохранения РФ

Email: yuliakomleva@mail.ru
Россия, Красноярск; Красноярск

Ю. К. Комлева

Институт мозга, Научный центр неврологии

Автор, ответственный за переписку.
Email: yuliakomleva@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Zhao Q, Tan X, Su Z, Manzi HP, Su L, Tang Z, Zhang Y (2023) The Relationship between the Dietary Inflammatory Index (DII) and Metabolic Syndrome (MetS) in Middle-Aged and Elderly Individuals in the United States. Nutrients 15: 1857. https://doi.org/10.3390/nu15081857
  2. Walker KA, Gottesman RF, Wu A, Knopman DS, Gross AL, Mosley TH, Selvin E, Windham BG (2019) Systemic inflammation during midlife and cognitive change over 20 years: The ARIC Study. Neurology 92: e1256–e1267. https://doi.org/10.1212/WNL.0000000000007094
  3. Latz E, Xiao TS, Stutz A (2013) Activation and regulation of the inflammasomes. Nat Rev Immunol 13: 397–411. https://doi.org/10.1038/nri3452
  4. Sharma BR, Kanneganti T-D (2021) NLRP3 inflammasome in cancer and metabolic diseases. Nat Immunol 22: 550–559. https://doi.org/10.1038/s41590–021–00886–5
  5. Komleva YK, Lopatina OL, Gorina YV, Chernykh AI, Trufanova LV, Vais EF, Kharitonova EV, Zhukov EL, Vahtina LY, Medvedeva NN, Salmina AB (2022) Expression of NLRP3 Inflammasomes in Neurogenic Niche Contributes to the Effect of Spatial Learning in Physiological Conditions but Not in Alzheimer’s Type Neurodegeneration. Cell Mol Neurobiol 42: 1355–1371. https://doi.org/10.1007/s10571–020–01021-y
  6. Hotamisligil GS (2006) Inflammation and metabolic disorders. Nature 444: 860–867. https://doi.org/10.1038/nature05485
  7. Романцова ТР, Сыч ЮР (2019) Иммунометаболизм и метавоспаление при ожирении. Ожирение и метаболизм 16(4): 3–17. [Romantsova TR, Sych YuP (2019) Immunometabolism and metainflammation in obesity. Obesity and metabolism 16(4): 3–17. (In Russ)]. https://doi.org/10.14341/omet12218
  8. Nakamura T, Furuhashi M, Li P, Cao H, Tuncman G, Sonenberg N, Gorgun CZ, Hotamisligil GS (2010) Double-Stranded RNA-Dependent Protein Kinase Links Pathogen Sensing with Stress and Metabolic Homeostasis. Cell 140: 338–348. https://doi.org/10.1016/j.cell.2010.01.001
  9. Taga M, Minett T, Classey J, Matthews FE, Brayne C, Ince PG, Nicoll JA, Hugon J, Boche D, MRC CFAS (2017) Metaflammasome components in the human brain: a role in dementia with Alzheimer’s pathology? Brain Pathol 27: 266–275. https://doi.org/10.1111/bpa.12388
  10. Zahid A, Li B, Kombe AJK, Jin T, Tao J (2019) Pharmacological Inhibitors of the NLRP3 Inflammasome. Front Immunol 10: 2538. https://doi.org/10.3389/fimmu.2019.02538
  11. Lamkanfi M, Mueller JL, Vitari AC, Misaghi S, Fedorova A, Deshayes K, Lee WP, Hoffman HM, Dixit VM (2009) Glyburide inhibits the Cryopyrin/Nalp3 inflammasome. J Cell Biol 187: 61–70. https://doi.org/10.1083/jcb.200903124
  12. Fox JG (2007) The mouse in biomedical research. 2nd ed. Elsevier. AP. Amsterdam. Boston.
  13. Lee BY, Han JA, Im JS, Morrone A, Johung K, Goodwin EC, Kleijer WJ, DiMaio D, Hwang ES (2006) Senescence-associated β-galactosidase is lysosomal β-galactosidase. Aging Cell 5(2): 187–195. https://doi.org/10.1111/j.1474–9726.2006.00199.x
  14. Dimri GP, Lee X, Basile G, Acosta M, Scott G, Roskelley C, Medrano EE, Linskens M, Rubelj I, Pereira-Smith O (1995) A biomarker that identifies senescent human cells in culture and in aging skin in vivo. Proc Natl Acad Sci U S A 92(20): 9363–9367. https://doi.org/10.1073/pnas.92.20.936
  15. Larson J, Munkácsy E (2015) Theta-burst LTP. Brain Res. 1621: 38–50. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2014.10.034
  16. Klune JR, Dhupar R, Cardinal J, Billiar TR, Tsung A (2008) HMGB1: Endogenous Danger Signaling. Mol Med 14: 476–484. https://doi.org/10.2119/2008–00034.Klune
  17. Muellerleile J, Blistein A, Rohlmann A, Scheiwe F, Missler M, Schwarzacher SW, Jedlicka P (2020) Enhanced LTP of population spikes in the dentate gyrus of mice haploinsufficient for neurobeachin. Sci Rep 10: 16058. https://doi.org/10.1038/s41598–020–72925–4
  18. Heim LR, Shoob S, De Marcas L, Zarhin D, Slutsky I (2022) Measuring synaptic transmission and plasticity with fEPSP recordings in behaving mice. STAR Protocols 3: 101115. https://doi.org/10.1016/j.xpro.2021.101115
  19. Yamasaki M, Fukaya M, Yamazaki M, Azechi H, Natsume R, Abe M, Sakimura K, Watanabe M (2016) TARP γ-2 and γ-8 Differentially Control AMPAR Density Across Schaffer Collateral/Commissural Synapses in the Hippocampal CA1 Area. J Neurosci 36: 4296–4312. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.4178–15.2016
  20. Lewerenz J, Maher P (2015) Chronic Glutamate Toxicity in Neurodegenerative Diseases – What is the Evidence? Front Neurosci 9: 469. https://doi.org/10.3389/fnins.2015.00469
  21. Haroon E, Miller AH, Sanacora G (2017) Inflammation, Glutamate, and Glia: A Trio of Trouble in Mood Disorders. Neuropsychopharmacology 42: 193–215. https://doi.org/10.1038/npp.2016.199
  22. Khilazheva ED, Belozor OS, Panina YuA, Gorina YaV, Mosyagina AI, Vasiliev AV, Malinovskaya NA, Komleva YuK (2022) The Role of Metaflammation in the Development of Senescence-Associated Secretory Phenotype and Cognitive Dysfunction in Aging Mice. J Evol Biochem Phys 58: 1523–1539. https://doi.org/10.1134/S0022093022050222
  23. Gao L, Dong Q, Song Z, Shen F, Shi J, Li Y (2017) NLRP3 inflammasome: a promising target in ischemic stroke. Inflamm Res 66: 17–24. https://doi.org/10.1007/s00011–016–0981–7
  24. Xu F, Shen G, Su Z, He Z, Yuan L (2019) Glibenclamide ameliorates the disrupted blood–brain barrier in experimental intracerebral hemorrhage by inhibiting the activation of NLRP3 inflammasome. Brain and Behav 9: e01254. https://doi.org/10.1002/brb3.1254
  25. Jiang B, Li L, Chen Q, Tao Y, Yang L, Zhang B, Zhang JH, Feng H, Chen Z, Tang J, Zhu G (2017) Role of Glibenclamide in Brain Injury After Intracerebral Hemorrhage. Transl Stroke Res 8: 183–193. https://doi.org/10.1007/s12975–016–0506–2
  26. Fearey BC, Binkle L, Mensching D, Schulze C, Lohr C, Friese MA, Oertner TG, Gee CE (2022) A glibenclamide-sensitive TRPM4-mediated component of CA1 excitatory postsynaptic potentials appears in experimental autoimmune encephalomyelitis. Sci Rep 12: 6000. https://doi.org/10.1038/s41598–022–09875–6
  27. Li D, Ma Z, Fu Z, Ling M, Yan C, Zhang Y (2014) Glibenclamide Decreases ATP-Induced Intracellular Calcium Transient Elevation via Inhibiting Reactive Oxygen Species and Mitochondrial Activity in Macrophages. PLoS One 9: e89083. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0089083
  28. Talbot K, Wang H-Y, Kazi H, Han L-Y, Bakshi KP, Stucky A, Fuino RL, Kawaguchi KR, Samoyedny AJ, Wilson RS, Arvanitakis Z, Schneider JA, Wolf BA, Bennett DA, Trojanowski JQ, Arnold SE (2012) Demonstrated brain insulin resistance in Alzheimer’s disease patients is associated with IGF-1 resistance, IRS-1 dysregulation, and cognitive decline. J Clin Invest 122: 1316–1338. https://doi.org/10.1172/JCI59903
  29. Taga M, Mouton-Liger F, Sadoune M, Gourmaud S, Norman J, Tible M, Thomasseau S, Paquet C, Nicoll JAR, Boche D, Hugon J (2018) PKR modulates abnormal brain signaling in experimental obesity. PLoS One 13: e0196983. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0196983
  30. Mouton-Liger F, Paquet C, Dumurgier J, Lapalus P, Gray F, Laplanche J-L, Hugon J (2012) Increased Cerebrospinal Fluid Levels of Double-Stranded RNA-Dependant Protein Kinase in Alzheimer’s Disease. Biol Psychiatry 71: 829–835. https://doi.org/10.1016/j.biopsych.2011.11.031
  31. Giribabu N, Karim K, Kilari EK, Salleh N (2017) Phyllanthus niruri leaves aqueous extract improves kidney functions, ameliorates kidney oxidative stress, inflammation, fibrosis and apoptosis and enhances kidney cell proliferation in adult male rats with diabetes mellitus. J Ethnopharmacol 205: 123–137. https://doi.org/10.1016/j.jep.2017.05.002
  32. Douglass JD, Dorfman MD, Fasnacht R, Shaffer LD, Thaler JP (2017) Astrocyte IKKβ/NF-κB signaling is required for diet-induced obesity and hypothalamic inflammation. Mol Metabol 6: 366–373. https://doi.org/10.1016/j.molmet.2017.01.010
  33. Wang W, Tanokashira D, Fukui Y, Maruyama M, Kuroiwa C, Saito T, Saido TC, Taguchi A (2019) Serine Phosphorylation of IRS1 Correlates with Aβ-Unrelated Memory Deficits and Elevation in Aβ Level Prior to the Onset of Memory Decline in AD. Nutrients 11: 1942. https://doi.org/10.3390/nu11081942

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Сокультура астроцитов и нейронов, полученных от мышей в возрасте 14 месяцев: ядра клеток окрашены DAPI (голубой), показана экспрессия маркера астроцитов GFAP (зеленый) и маркера нейронов NeuN (красный). Шкала – 50 мкм.

Скачать (167KB)
Метаданные
3. Рис. 2. (а) – количественный анализ экспрессии NLRP3 в сокультуре клеток в экспериментальных группах. (b) – репрезентативные снимки экспрессии NLRP3 (зеленый) клетками. Ядра клеток окрашены DAPI (голубой). Шкала 50 – мкм. ** – уровень статистической значимости, р < 0.01.

Скачать (218KB)
Метаданные
4. Рис. 3. (а) – количественный анализ экспрессии IL18 в сокультуре клеток в экспериментальных группах. (b) – репрезентативные снимки экспрессии IL18 (зеленый) клетками. Ядра клеток окрашены DAPI (голубой). Шкала – 30 мкм. ** – уровень статистической значимости, р < 0.01.

Скачать (197KB)
Метаданные
5. Рис. 4. (а) – количественный анализ SA-β-gal + клеток, представленный в виде оптической плотности в у.е. в сокультуре клеток. (b) – репрезентативные снимки окраски SA-β-gal in vitro. Шкала – 100 мкм.

Скачать (327KB)
Метаданные
6. Рис. 5. (а) – количественный анализ экспрессии HMGB1 в сокультуре клеток в экспериментальных группах. (b) – репрезентативные снимки экспрессии HMGB1 (красный) клетками. Ядра клеток окрашены DAPI (голубой). Шкала – 50 мкм.

Скачать (205KB)
Метаданные
7. Рис. 6. (а) – количественный анализ экспрессии PKR в сокультуре клеток в экспериментальных группах. (b) – репрезентативные снимки экспрессии PKR (красный) клетками. Ядра клеток окрашены DAPI (голубой). Шкала – 30 мкм. * – уровень статистической значимости, р < 0.05.

Скачать (186KB)
Метаданные
8. Рис. 7. (а) – количественный анализ экспрессии p-IKKbeta в сокультуре клеток в экспериментальных группах. (b) – репрезентативные снимки экспрессии p-IKKbeta (красный) клетками. Ядра клеток окрашены DAPI (голубой). Шкала – 50 мкм. ** – уровень статистической значимости, р < 0.01.

Скачать (160KB)
Метаданные
9. Рис. 8. (а) – количественный анализ экспрессии pIRS-Ser в сокультуре клеток в экспериментальных группах. (b) – репрезентативные снимки экспрессии pIRS-Ser (красный) клетками. Ядра клеток окрашены DAPI (голубой). Шкала – 50 мкм.

Скачать (190KB)
Метаданные
10. Рис. 9. (а) – сводная диаграмма амплитуд; (b) – сводная диаграмма значений времени нарастания; (с) – сводная диаграмма значений наклона пВПСП зоны СА1 гиппокампа; (d) – сводная диаграмма изменений наклона пВПСП после тетанус-стимуляции зоны СА1 гиппокампа. * – уровень статистической значимости, р < 0.05.

Скачать (180KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024