Зміни експресії NLRP3 інфламасоми та IL-1β при розвитку індукованого оксазолоном коліту в щурів і на тлі введень симвастатину та антагоніста рецепторів інтерлейкіну-1β

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.14739/2310-1237.2021.1.228928

Ключові слова:

коліт, NLRP3 інфламасома, IL-1β

Анотація

Мета роботи – вивчити експресію мРНК інфламасоми NLRP3 і прозапального цитокіну IL-1β у запаленій товстій кишці щурів з експериментальним оксазолоновим колітом і на тлі введень симвастатину й антагоніста рецепторів інтерлейкіну-1.

Матеріали та методи. Експерименти виконали на самцях щурів лінії Wistar віком 8 місяців (маса тіла – 120–150 г). Зразки тканин отримували від щурів з експериментальним індукованим оксазолоном колітом (n = 20), щурів з індукованим оксазолоном колітом, яким вводили симвастатин (n = 20), щурів з індукованим оксазолоном колітом, яким вводили антагоніст рецепторів інтерлейкіну-1 (n = 20), та контрольних тварин (n = 10). Клінічні ознаки коліту оцінювали за клінічним індексом активності захворювання за такими параметрами: втрата ваги, консистенція випорожнень, поведінка тварин. Для макроскопічного оцінювання розвитку коліту досліджували ділянки запалення та виразки у товстому кишечнику. Для гістологічного оцінювання уражень ділянки кишечника забарвлювали гематоксиліном та еозином, вивчали клітинні запальні інфільтрати, гіперплазію епітелію, виразки та втрату кишкових залоз. Експресію мРНК цитокіну IL-1β і NLRP3 аналізували за допомогою полімеразної ланцюгової реакції зі зворотною транскрипцією в режимі реального часу.

Результати. У тварин, яким уводили оксазолон, швидко розвинувся коліт, спостерігали втрату ваги та діарею, що досягла піку на другу добу після введення оксазолону та призвела до загибелі 40 % щурів на четверту добу. Гістологічне дослідження показало запальну інфільтрацію клітин, включаючи поліморфно-ядерні лейкоцити та множинні ерозивні ураження товстого кишечника. Встановили, що рівень експресії прозапального цитокіну IL-1β підвищений у зразках товстої кишки щурів з оксазолоновим колітом. Експресія IL-1β збільшується у 3,5 раза в запаленій товстій кишці порівняно з незапаленою тканиною. Введення симвастатину й антагоніста рецепторів інтерлейкіну-1 щурам із колітом призвело до зниження рівня експресії IL-1β у зразках товстої кишки на 30 % і вдвічі. Вивчили також експресію NLRP3 у цих тканинах. Аналіз полімеразної ланцюгової реакції показав 71-разове підвищення експресії мРНК NLRP3 у досліджених зразках товстої кишки. Введення симвастатину й антагоніста рецепторів інтерлейкіну-1 щурам із колітом спричинило зниження рівня експресії мРНК NLRP3 у зразках товстої кишки у 2,5 і 3,0 раза.

Висновки. Рівні експресії мРНК IL-1β і NLRP3 інфламасоми підвищені в запаленому товстому кишечнику щурів з експериментальним оксазолоновим колітом. Введення симвастатину й антагоніста рецепторів інтерлейкіну-1 на тлі розвитку коліту викликало зменшення рівнів експресії мРНК IL-1β та NLRP3 у тканинах товстого кишечника. Виявлення аномальної експресії мРНК IL-1β та NLRP3 може дати розуміння патогенезу хвороби Крона, а також допомогти визначити майбутні потенційні мішені терапевтичних стратегій у людей із запальними захворюваннями кишечника.

Біографії авторів

О. С. Жеребятьєв, Запорізький державний медичний університет, Україна

канд. мед. наук, старший викладач каф. мікробіології, вірусології та імунології

 

Н. М. Поліщук, Запорізький державний медичний університет, Україна

канд. мед. наук, старший викладач каф. мікробіології, вірусології та імунології

Посилання

Tourkochristou, E., Aggeletopoulou, I., Konstantakis, C., & Triantos, C. (2019). Role of NLRP3 inflammasome in inflammatory bowel diseases. World journal of gastroenterology, 25(33), 4796-4804. https://doi.org/10.3748/wjg.v25.i33.4796

Randhawa, P. K., Singh, K., Singh, N., & Jaggi, A. S. (2014). A review on chemical-induced inflammatory bowel disease models in rodents. The Korean journal of physiology & pharmacology, 18(4), 279-288. https://doi.org/10.4196/kjpp.2014.18.4.279

Hanaei, S., Sadr, M., Rezaei, A., Shahkarami, S., Ebrahimi Daryani, N., Bidoki, A. Z., & Rezaei, N. (2018). Association of NLRP3 single nucleotide polymorphisms with ulcerative colitis: A case-control study. Clinics and research in hepatology and gastroenterology, 42(3), 269-275. https://doi.org/10.1016/j.clinre.2017.09.003

Jain, M. K., Ridker, P. M. (2005). Anti-inflammatory effects of statins: clinical evidence and basic mechanisms. Nature reviews. Drug discovery, 4(12), 977-987. https://doi.org/10.1038/nrd1901

Suprun, O., Gromov, L., Belenichev, I., & Suprun, E. (2014). IL-1Ra stabilises the thiol–disulfide system in the brain tissues of rats with experimental diabetes and cerebral ischemia. European Neuropsychopharmacology, 24(Suppl 2), S236-S237. https://doi.org/10.1016/s0924-977x(14)70368-2

Shchokіna, K. G. (2011). Orhanotropni efekty rekombinantnoho antahonista retseptoriv interleikinu-1 (eksperymentalne doslidzhennia) [Organotropic effects of recombinant receptor antagonist of interleukin-1 (experimental researh) (Doctoral dissertation)]. National Pharmaceutical University. [in Ukrainian].

Wirtz, S., Neufert, C., Weigmann, B., & Neurath, M. F. (2007). Chemically induced mouse models of intestinal inflammation. Nature protocols, 2(3), 541-546. https://doi.org/10.1038/nprot.2007.41

Wang, Y., Tong, J., Chang, B., Wang, B., Zhang, D., & Wang, B. (2014). Effects of alcohol on intestinal epithelial barrier permeability and expression of tight junction-associated proteins. Molecular medicine reports, 9(6), 2352-2356. https://doi.org/10.3892/mmr.2014.2126

Belenichev, I. F., Ishchenko, A. M., Simbirtsev, A. S., Burlaka, B. S. Bukhtiyarova, N. V. & Suprun, E. V. (2021). Pharmacological correction of thiol-disulphide imbalance in the rat brain by intranasal form of Il-1b antagonist in a model of chronic cerebral ischemia. Neurochemical Journal, 15(1), 30-36.

Seiler, C., Sharpe, A., Barrett, J. C., Harrington, E. A., Jones, E. V., & Marshall, G. B. (2016). Nucleic acid extraction from formalin-fixed paraffin-embedded cancer cell line samples: a trade off between quantity and quality?. BMC clinical pathology, 16, 17. https://doi.org/10.1186/s12907-016-0039-3

Khalil, P. N., Weiler, V., Nelson, P. J., Khalil, M. N., & Moosmann, S. (2007). Nonmyeloablative stem cell therapy enhances microcirculation and tissue regeneration in murine inflammatory bowel disease. Gastroenterology, 132(3), 944-954. https://doi.org/10.1053/j.gastro.2006.12.029

Morris, G. P., Beck, P. L., Herridge, M. S., Depew, W. T., Szewczuk, M. R., & Wallace, J. L. (1989). Hapten-induced model of chronic inflammation and ulceration in the rat colon. Gastroenterology, 96(3), 795-803.

Bustin, S. A. (2002). Quantification of mRNA using real-time reverse transcription PCR (RT-PCR): trends and problems. Journal of molecular endocrinology, 29(1), 23-39. https://doi.org/10.1677/jme.0.0290023

Li, J., Moran, T., Swanson, E., Julian, C., Harris, J., Bonen, D. K., Hedl, M., Nicolae, D. L., Abraham, C., & Cho, J. H. (2004). Regulation of IL-8 and IL-1beta expression in Crohn's disease associated NOD2/CARD15 mutations. Human molecular genetics, 13(16), 1715-1725. https://doi.org/10.1093/hmg/ddh182

Bersudsky, M., Luski, L., Fishman, D., White, R. M., Ziv-Sokolovskaya, N., Dotan, S., Rider, P., Kaplanov, I., Aychek, T., Dinarello, C. A., Apte, R. N., & Voronov, E. (2014). Non-redundant properties of IL-1α and IL-1β during acute colon inflammation in mice. Gut, 63(4), 598-609. https://doi.org/10.1136/gutjnl-2012-303329

Latz, E., Xiao, T. S., & Stutz, A. (2013). Activation and regulation of the inflammasomes. Nature reviews. Immunology, 13(6), 397-411. https://doi.org/10.1038/nri3452

Itani, S., Watanabe, T., Nadatani, Y., Sugimura, N., Shimada, S., Takeda, S., Otani, K., Hosomi, S., Nagami, Y., Tanaka, F., Kamata, N., Yamagami, H., Tanigawa, T., Shiba, M., Tominaga, K., Fujiwara, Y., & Arakawa, T. (2016). NLRP3 inflammasome has a protective effect against oxazolone-induced colitis: a possible role in ulcerative colitis. Scientific reports, 6, 39075. https://doi.org/10.1038/srep39075

Petryna, V. O. (2017). Efektyvnist terapii nespetsyfichnoho vyrazkovoho kolitu z urakhuvanniam sposobu vvedennia likarskykh zasobiv [The effectiveness of ulcerative colitis treatment depending on the route of medical drug usage]. Zaporozhye medical journal, 19(4), 446-450. [in Ukrainian]. https://doi.org/10.14739/2310-1210.2017.4.105030

Maeda, S., Ohno, K., Nakamura, K., Uchida, K., Nakashima, K., Fukushima, K., Tsukamoto, A., Goto-Koshino, Y., Fujino, Y., & Tsujimoto, H. (2012). Mucosal imbalance of interleukin-1β and interleukin-1 receptor antagonist in canine inflammatory bowel disease. Veterinary journal, 194(1), 66-70. https://doi.org/10.1016/j.tvjl.2012.02.026

Ey, B., Eyking, A., Klepak, M., Salzman, N. H., Göthert, J. R., Rünzi, M., Schmid, K. W., Gerken, G., Podolsky, D. K., & Cario, E. (2013). Loss of TLR2 worsens spontaneous colitis in MDR1A deficiency through commensally induced pyroptosis. Journal of immunology, 190(11), 5676-5688. https://doi.org/10.4049/jimmunol.1201592

Rea, W. E., Durrant, D. C., & Boldy, D. A. (2002). Ulcerative colitis after statin treatment. Postgraduate medical journal, 78(919), 286-287. https://doi.org/10.1136/pmj.78.919.286

Maheshwari, R. A., Balaraman, R., Sailor, G. U., & Sen, D. B. (2015). Protective effect of simvastatin and rosuvastatin on trinitrobenzene sulfonic acid-induced colitis in rats. Indian journal of pharmacology, 47(1), 17-21. https://doi.org/10.4103/0253-7613.150311

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-05-18

Номер

Розділ

Оригінальні дослідження