Informacija

11.3G: Uždegimas – biologija

11.3G: Uždegimas – biologija


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Mokymosi tikslai

  1. Apibūdinkite 4 procesus, kurie sudaro uždegiminį mechanizmą.
  2. Trumpai apibūdinkite įvairius teigiamus uždegimo padarinius, susijusius su plazmos nutekėjimu ir diapedeze.
  3. Trumpai apibūdinkite diapedezės procesą, nurodydami P-selektinų, integrinų ir adhezijos molekulių vaidmenį.
  4. Trumpai apibūdinkite uždegimo gijimo stadiją.
  5. Trumpai apibūdinkite problemas, kylančias dėl lėtinio uždegimo.

Uždegiminis atsakas yra organizmo bandymas atkurti ir palaikyti homeostazę po traumos ir yra neatsiejama kūno gynybos dalis. Dauguma organizmo apsauginių elementų yra kraujyje, o uždegimas yra priemonė, per kurią kūno apsaugos ląstelės ir gynybinės cheminės medžiagos palieka kraują ir patenka į audinius aplink sužeistą ar užkrėstą vietą. Uždegimas iš esmės yra naudingas, tačiau per didelis ar užsitęsęs uždegimas gali pakenkti.

Uždegimo mechanizmas

Iš esmės uždegimo mechanizmą sudaro keturi procesai:

a. Lygūs raumenys aplink didesnes kraujagysles susitraukia, kad sulėtintų kraujo tekėjimą per kapiliarų lovas užkrėstoje ar sužeistoje vietoje. Tai suteikia daugiau galimybių leukocitams prilipti prie kapiliaro sienelių ir išsispausti į aplinkinius audinius.

b. Endotelio ląstelės, sudarančios mažesnių kraujagyslių sienelę, susitraukia. Tai padidina tarpą tarp endotelio ląstelių, todėl padidėja kapiliarų pralaidumas. Kadangi dėl to šios kraujagyslės tampa didesnio skersmens, šis procesas vadinamas vazodilatacija (žr. (PageIndex{1}) pav.).

Kapiliaro skerspjūvio skenuojančios elektroninės mikrografijos, kuriose matyti endotelio ląstelė ir kapiliaras su raudonuoju kraujo kūneliu; Denniso Kunkelio mikroskopijos sutikimu).

c. Molekulės, vadinamos selektinais, gaminamos ant leukocitų membranos ir gali grįžtamai prisijungti prie atitinkamų selektino glikoproteino receptorių vidinėje venulės sienelėje. Šis grįžtamasis surišimas leidžia leukocitams riedėti išilgai vidinės venulės sienelės. Adhezijos molekulės aktyvuojamos ant vidinės kapiliarų sienelės endotelio ląstelių paviršiaus. Atitinkamos molekulės leukocitų paviršiuje, vadinamos integrinais, prisijungia prie šių adhezinių molekulių, leidžiančių leukocitams išsilyginti ir išspausti tarpą tarp endotelio ląstelių. Šis procesas vadinamas diapedeze arba ekstravazacija.

d. Suaktyvinus krešėjimo kelią, fibrino krešuliai fiziškai sulaiko infekcinius mikrobus ir neleidžia jiems patekti į kraują. Tai taip pat sukelia kraujo krešėjimą aplinkinėse mažose kraujagyslėse, kad sustabdytų kraujavimą ir toliau neleistų mikroorganizmams patekti į kraują.

„You Tube“ filmas ir animacija apie leukocitų ekstravazaciją (diapedezę)
iš ImmuneDocumentary

3D animacija, iliustruojanti baltuosius kraujo kūnelius, paliekančius kapiliarus ir patenkančius į audinį (diapedezę), taip pat į leukocitų endomembraninę sistemą.
Iš Harvardo universiteto „Vidinis ląstelės gyvenimas“. Ši animacija įkeliama šiek tiek laiko.

Šiuos keturis įvykius sukelia ir sustiprina įvairūs cheminiai uždegimo mediatoriai. Dabar uždegiminį atsaką suskirstysime į du etapus: ankstyvą uždegimą ir vėlyvą uždegimą.

Ankstyvas uždegimas ir diapedezė

Dauguma leukocitų diapedezės (ekstravazacijos) įvyksta pokapiliarinėse venulėse, nes šiose venulėse hemodinaminės šlyties jėgos yra mažesnės. Dėl to leukocitai lengviau prisitvirtina prie vidinės kraujagyslės sienelės ir išsispaudžia tarp endotelio ląstelių. Toliau apžvelgsime šį procesą išsamiau.

  1. Labai ankstyvose uždegimo stadijose dirgikliai, tokie kaip sužalojimas ar infekcija, skatina įvairių uždegimo mediatorių, tokių kaip leukotrienai, prostaglandinai ir histaminas, išsiskyrimą. Šių mediatorių prisijungimas prie endotelio ląstelių receptorių sukelia vazodilataciją, endotelio ląstelių susitraukimą ir padidina kraujagyslių pralaidumą. Be to, kapiliarus supanti bazinė membrana persitvarko taip, kad būtų skatinama leukocitų migracija ir plazmos makromolekulių judėjimas iš kapiliarų į aplinkinius audinius. Jungiamojo audinio putliosios ląstelės, taip pat bazofilai, neutrofilai ir trombocitai, paliekantys kraują iš pažeistų kapiliarų, atpalaiduoja arba skatina vazodilatatorių, tokių kaip histaminas, leukotrienai, kininai ir prostaglandinai, sintezę. Tam tikri komplemento kelių produktai (C5a ir C3a) gali prisijungti prie putliųjų ląstelių ir sukelti jų vazoaktyviųjų medžiagų išsiskyrimą. Be to, audinių pažeidimas suaktyvina krešėjimo kaskadą ir uždegiminių mediatorių, tokių kaip bradikininai, gamybą.
  2. Histamino prisijungimas prie histamino receptorių endotelio ląstelėse sukelia P-selektino molekulių ir trombocitus aktyvuojančio faktoriaus arba PAF reguliavimą endotelio ląstelėse, kurios iškloja venules.
  3. Tada P-selektinai gali grįžtamai jungtis prie atitinkamų P-selektino glikoproteino ligandų (PSGL-1) ant leukocitų. Šis grįžtamasis surišimas leidžia leukocitams riedėti išilgai vidinės venulės sienelės.
  4. PAF prisijungimas prie atitinkamo leukocitų receptorių PAF-R padidina integrino, vadinamo su leukocitų funkcija susijusia molekule-1 (LFA-1), paviršiaus ekspresiją leukocitų paviršiuje.
  5. LFA-1 molekulės ant besisukančių leukocitų dabar gali tvirtai prisijungti prie adhezijos molekulės, vadinamos tarpląstelinės adhezijos molekule-1 (ICAM-1), esančios endotelio ląstelių, sudarančių vidinę kraujagyslės sienelę, paviršiuje (žr. PageIndex{4})).
  6. Leukocitai išsilygina, susispaudžia tarp susiaurėjusių endotelio ląstelių ir naudoja fermentus, kad suardytų matricą, kuri sudaro kraujagyslę supančią bazinę membraną. Tada leukocitai migruoja link chemotaktinių agentų, tokių kaip komplemento baltymas C5a ir leukotrienas B.4 kurias sukuria ląstelės infekcijos arba sužalojimo vietoje (žr. (PageIndex{5}) pav.).

Vėlyvas uždegimas ir diapedezė

1) Paprastai per dvi ar keturias valandas nuo ankstyvos uždegimo stadijos aktyvuoti makrofagai ir kraujagyslių endotelio ląstelės išskiria uždegiminius citokinus, tokius kaip TNF ir IL-1, kai jų į rinkliavą panašūs receptoriai suriša su patogenais susijusius molekulinius modelius – su mikroorganizmais susijusius molekulinius komponentus, bet nerasta kaip eukariotinių ląstelių dalis. Tai leidžia netoliese esančių venulių kraujagyslių endotelio ląstelėms padidinti adhezijos molekulių, tokių kaip P-selektinai, E-selektinai, tarpląstelinės adhezijos molekulės (ICAM) ir chemokinai, ekspresiją.

2) TNF ir IL-1 prisijungimas prie endotelio ląstelių receptorių sukelia uždegiminį atsaką, padidindamas adhezijos molekulės E-selektino gamybą ir palaikydamas P-selektino ekspresiją endotelio ląstelėse, kurios iškloja venules.

3). E-selektinai, esantys vidiniame endotelio ląstelių paviršiuje, dabar gali tvirtai prisijungti prie atitinkamo integrino E-selektino ligando-1 (ESL-1) ant leukocitų (žr. (PageIndex{4}) paveikslą).

4) Leukocitai išsilygina, susispaudžia tarp susitraukusių endotelio ląstelių ir juda per bazinę membraną, nes juos traukia chemokinai, tokie kaip interleukinas-8 (IL-8) ir monocitų chemotaktinis baltymas-1 (MCP-1), kuriuos generuoja ląstelės infekcijos arba sužalojimo vietoje (žr. (PageIndex{5}) pav.). Fibrinogeno ir plazmos fibronektino nutekėjimas sudaro molekulinį karkasą, kuris padidina leukocitų migraciją ir susilaikymą užkrėstoje vietoje.

Uždegimo privalumai

Dėl šio padidėjusio pralaidumo:

a. Plazma iš kraujo patenka į audinį.

Naudingos plazmos molekulės (žr. (PageIndex{2}) pav.):

1. Krešėjimo faktoriai. Audinių pažeidimas suaktyvina krešėjimo kaskadą, todėl susidaro fibrino krešuliai, kurie lokalizuoja infekciją, stabdo kraujavimą ir chemotaktiškai pritraukia fagocitus.

2. Antikūnai. Tai padeda pašalinti arba blokuoti mikrobų veikimą įvairiais metodais, kurie bus paaiškinti 6 skyriuje.

3. Komplemento takų baltymai. Jie savo ruožtu: 1) skatina daugiau uždegimų (C5a, C3a ir C4a), 2) priklijuoja mikroorganizmus prie fagocitų (C3b ir C4b), 3) chemotaktiškai pritraukia fagocitus (C5a) ir 4) lizuoja su membranomis susietas ląsteles, kuriose yra svetimkūnių. antigenai (membranos atakos kompleksas arba MAC).

4. Maistingosios medžiagos. Jie maitina uždegiminio audinio ląsteles.

5. Lizocimas, katelicidinai, fosfolipazė A2ir žmogaus gynybos. Lizocimas skaido peptidoglikaną. Katelicidinai suskaidomi į du peptidus, kurie yra tiesiogiai toksiški mikrobams ir gali neutralizuoti LPS iš gramneigiamų bakterijų ląstelės sienelės. Fosfolipazė A2 hidrolizuoja bakterijų citoplazmos membranoje esančius fosfolipidus. Žmogaus defenzinai įterpia poras į daugelio bakterijų citoplazmines membranas. Defenzinai taip pat aktyvina ląsteles, dalyvaujančias uždegiminiame atsake.

6. Transferrinas.Transferinas atima iš mikrobų reikalingos geležies.

b. Leukocitai patenka į audinį per procesą, vadinamą diapedeze arba ekstravazacija, aptarta pirmiau, esant ankstyvam uždegimui ir vėlyvam uždegimui.

Diapedezės pranašumai yra šie (žr. (PageIndex{2}) pav.):

1. Padidėjusi fagocitozė. Neutrofilai, monocitai, kurie, patekę į audinį, diferencijuojasi į makrofagus, ir eozinofilai yra fagocitiniai leukocitai.

2. Daugiau vazodilatacijos. Bazofilai, eozinofilai, neutrofilai ir trombocitai patenka į audinį ir išskiria arba skatina vazoaktyvių medžiagų, skatinančių uždegimą, gamybą.

3. Citotoksiniai T limfocitai (CTL), efektorinės T4 ląstelės ir NK ląstelės patenka į audinį, kad nužudytų ląsteles, pvz., užkrėstas ląsteles ir vėžines ląsteles, kurių paviršiuje yra svetimų antigenų (aptarta 6 skyriuje).

Citokinai, vadinami chemokinais, yra ypač svarbūs šioje uždegiminio atsako dalyje. Jie atlieka pagrindinį vaidmenį diapedezėje – leidžia baltiesiems kraujo kūneliams prilipti prie vidinio kraujagyslių paviršiaus, migruoti iš kraujagyslių į audinį ir chemotaktiškai pritraukti prie sužeistos ar užkrėstos vietos. Jie taip pat sukelia tarpląstelinį neutrofilų žudymą.

Galiausiai, per 1–3 dienas makrofagai išskiria citokinus interleukiną-1 (IL-1) ir naviko nekrozės faktorių-alfa (TNF-a). Šie citokinai stimuliuoja NK ląsteles ir T-limfocitus gaminti citokiną gama interferoną. (JEI-?). IF-? tada prisijungia prie makrofagų receptorių, todėl jie gamina fibroblastų augimo faktorių ir angiogeninius faktorius audinių remodeliavimui. Dauginantis endotelio ląstelėms ir fibroblastams, endotelio ląstelės suformuoja puikų naujų kapiliarų tinklą į sužalotą vietą, kad aprūpintų krauju, deguonimi ir maistinėmis medžiagomis uždegiminį audinį. Fibroblastai nusodina baltymą kolageną į pažeistą vietą ir sudaro jungiamojo rando audinio tiltelį, kad uždarytų atvirą, atvirą vietą. Tai vadinama fibroze arba randais ir reiškia galutinį gijimo etapą.

Uždegimą paprastai kruopščiai reguliuoja citokinai. Uždegiminiai citokinai, tokie kaip interferonas-gama ir interleukinas-12, sustiprina uždegiminį atsaką, o citokinas interleukinas-10 slopina uždegimą, mažindamas uždegiminių citokinų ekspresiją.

Taigi, kaip matyti, ūminis uždegimas yra būtinas organizmo apsaugai. Tačiau lėtinis uždegimas gali sukelti didelį audinių pažeidimą ir randus. Ilgai padidėjus kapiliarų pralaidumui, neutrofilai nuolat palieka kraują ir kaupiasi užkrėstos ar sužeistos vietos audiniuose. Kai jie išskiria lizosomų turinį ir reaktyviąsias deguonies rūšis arba ROS, aplinkiniai audiniai sunaikinami ir galiausiai pakeičiami randu. Norint palengvinti simptomus arba sumažinti audinių pažeidimą, gali tekti skirti priešuždegiminių vaistų, tokių kaip antihistamininiai vaistai ar kortikosteroidai.

Pavyzdžiui, kaip išmokta 3 skyriuje, sunkių sisteminių infekcijų, kai yra daug mikroorganizmų, metu išsiskiria didelis kiekis su patogenais susijusių molekulinių modelių (PAMP), dėl kurių makrofagai gamina per daug citokinų ir tai gali pakenkti organizmui. Be to, neutrofilai pradeda išskirti savo proteazes ir reaktyviąsias deguonies rūšis, kurios naikina ne tik bakterijas, bet ir aplinkinius audinius. Žalingas poveikis yra didelis karščiavimas, hipotenzija, audinių destrukcija, išsekimas, ūminis kvėpavimo distreso sindromas arba ARDS, išplitusi intravaskulinė koaguliacija arba DIK, kraujagyslių endotelio pažeidimas, hipovolemija ir sumažėjusi kraujo perfuzija per audinius ir organus, dėl kurių ištinka šokas, kelių sistemų organai. nesėkmė (MOSF) ir dažnai mirtis. Šis per didelis uždegiminis atsakas vadinamas sisteminiu uždegiminio atsako sindromu arba SIRS arba šoko kaskada.

Pratimas: Pagalvokite, suporuokite ir dalinkitės klausimais

  1. Trumpai apibūdinkite mechanizmus, kurie leidžia sulėtinti kraujo tekėjimą infekcijos vietoje ir į infekcijos vietą patekti fagocitus, komplemento baltymus ir antikūnus.
  2. Kodėl svarbu tiekti plazmą į infekcijos vietą?
  3. Kodėl svarbu, kad uždegimo metu įvyktų diapedezė?

Lėtinis uždegimas taip pat prisideda prie širdies ligų, Alzheimerio ligos, diabeto ir vėžio.

  • Vėžio atveju siūloma, kad kai makrofagai gamina uždegiminius citokinus, tokius kaip TNF-alfa, šie citokinai aktyvuoja genų perjungimą vėžio ląstelėje, kuris įjungia baltymų, skatinančių ląstelių replikaciją ir uždegimą, sintezę, tuo pačiu blokuojant apoptozę. vėžinė ląstelė.
  • Manoma, kad sergant širdies ligomis makrofagai virškina mažo tankio lipoproteinus arba MTL, blogąjį cholesterolį, ir vėliau yra padengti pluoštiniu dangteliu, kuris sudaro arterijų apnašas.
  • Manoma, kad sergant cukriniu diabetu dėl nutukimo sukeliamo metabolinio streso įgimtos imuninės ląstelės ir riebalų ląstelės gamina citokinus, tokius kaip TNF-alfa, kurie gali trukdyti normaliai insulino funkcijai.
  • Sergant Alzheimerio liga, mikroglijos ląstelės, į makrofagus panašios smegenų ląstelės, sąveikauja su beta amiloidiniais baltymais, kurie kaupiasi sergančiųjų Alzheimerio liga neuronuose ir vėliau gamina uždegiminius citokinus bei laisvuosius radikalus, kurie naikina neuronus.

Santrauka

  1. Dauguma organizmo apsauginių elementų yra kraujyje, o uždegimas yra priemonė, per kurią kūno apsaugos ląstelės ir gynybinės cheminės medžiagos palieka kraują ir patenka į audinius aplink sužeistą ar užkrėstą vietą.
  2. Kaip uždegimo mechanizmo dalis, lygieji raumenys aplink didesnes kraujagysles susitraukia, kad sulėtintų kraujo tekėjimą per kapiliarų lovas užkrėstoje ar sužeistoje vietoje. Tai suteikia daugiau galimybių leukocitams prilipti prie kapiliaro sienelių ir išsispausti į aplinkinius audinius.
  3. Kaip uždegimo mechanizmo dalis, susitraukia endotelio ląstelės, sudarančios mažesnių kraujagyslių sienelę. Tai padidina tarpą tarp endotelio ląstelių, todėl padidėja kapiliarų pralaidumas.
  4. Kaip uždegimo mechanizmo dalis, adhezijos molekulės yra aktyvuojamos endotelio ląstelių paviršiuje ant vidinės kapiliarų sienelės, o atitinkamos molekulės leukocitų paviršiuje, vadinamos integrinais, prisijungia prie šių adhezijos molekulių, leidžiančių leukocitams išsilyginti ir išspausti pro tarpas tarp endotelio ląstelių. Šis procesas vadinamas diapedeze arba ekstravazacija.
  5. Kaip uždegimo mechanizmo dalis, suaktyvėjus krešėjimo keliui, fibrino krešuliai fiziškai sulaiko infekcinius mikrobus ir neleidžia jiems patekti į kraują.
  6. Ūminis uždegimas yra būtinas organizmo apsaugai.
  7. Dėl šio padidėjusio pralaidumo plazma iš kraujo išteka į audinį, tiekdama krešėjimo faktorius, antikūnų molekules, komplemento kelio baltymus, maistines medžiagas, antibakterinius fermentus ir peptidus bei transferiną įgimtai kūno apsaugai.
  8. Dėl šio padidėjusio pralaidumo leukocitai patenka į audinį, pernešdami fagocitines ląsteles, uždegimą sukeliančias ląsteles, citotoksinius T-limfocitus, efektorinius T4-limfocitus ir NK ląsteles.
  9. Uždegiminiai citokinai taip pat įgalina endotelio ląsteles suformuoti puikų naujų kapiliarų tinklą į pažeistą vietą, kad uždegimo pažeistą audinį aprūpintų krauju, deguonimi ir maistinėmis medžiagomis, o fibroblastams į pažeistą vietą patektų baltyminis kolagenas ir sudarytų jungiamojo rando tiltą. audiniu, kad uždarytumėte atvirą, atvirą plotą.
  10. Lėtinis uždegimas gali sukelti didelį audinių pažeidimą ir randus, pirmiausia tarpląstelinį fagocitų žudymą ir hipoperfuziją.
  11. Manoma, kad lėtinis uždegimas taip pat prisideda prie širdies ligų, Alzheimerio ligos, diabeto ir vėžio.

Uždegimas gali būti trumpalaikis (ūminis) arba ilgalaikis (lėtinis). Ūminis uždegimas praeina per kelias valandas ar dienas. Lėtinis uždegimas gali trukti mėnesius ar metus, net ir išnykus pirmam sukėlėjui. Sąlygos, susijusios su lėtiniu uždegimu, yra šios:

Kai kurios artrito rūšys yra uždegimo pasekmė, pavyzdžiui:

Kitos skausmingos sąnarių ir raumenų ir kaulų sistemos ligos, kurios gali būti nesusijusios su uždegimu, yra osteoartritas, fibromialgija, raumenų apatinės nugaros dalies skausmas ir raumenų kaklo skausmas.


Scott Brakenridge, M.D., MSCS

Scott Brakenridge, M.D., MSCS., yra UF Health ūminės priežiūros chirurgijos komandos chirurgijos docentas. Dr. Brakenridge prie UF fakulteto prisijungė 2013 m., kad dirbtų su daugiadisciplinine tyrimų grupe, tiriančia nuolatinį uždegimą / imunosupresijos ir katabolizmo sindromą (PICS), atsirandantį po chirurginio sepsio. Šiuo metu jis yra vienas iš pagrindinių NIH finansuojamų P50 centro dotacijų, skirtų UF sepsio ir kritinių ligų tyrimų centrui, tyrėjų, siekiant ištirti nuolatinį uždegimą, imunosupresijos ir katabolizmo sindromą (PICS) po sepsio chirurginio intensyviosios terapijos skyriaus pacientams. Jo dabartiniai mokslinių tyrimų projektai apima:

Nuolatinis uždegimas / imunosupresijos ir katabolizmo sindromas (PICS) – per pastaruosius du dešimtmečius pažanga kritinės priežiūros medicinoje žymiai sumažino chirurginių ir traumų pacientų mirtingumą po sepsio ligoninėje. Tačiau, užuot mirę nuo septinio šoko ir staigaus daugelio organų nepakankamumo, pacientai išgyvena ilgai sergantys lėtinėmis kritinėmis ligomis. Ištyrę šių pacientų epidemiologiją, supratome, kad daugelis išgyvenusiųjų gulėjo intensyviosios terapijos skyriuje su valdomomis organų disfunkcijomis.Jų klinikinei eigai būdingi pasikartojantys uždegiminiai įžeidimai (pvz., kartotinės operacijos ir hospitalinės infekcijos, kurios atsiranda ligoninėje), nuolatinis ūminės fazės atsakas su nuolatiniu liesos kūno masės mažėjimu, nepaisant optimalios mitybos palaikymo, prastai gyja žaizdos ir pragulos. Šie pacientai (ypač vyresnio amžiaus) dažniausiai išleidžiami į ilgalaikės ūminės priežiūros įstaigas ir kvalifikuotos slaugos įstaigas, turinčias reikšmingų pažinimo ir funkcinių sutrikimų, po kurių jie retai kada visiškai pasveiksta. Nedaugelis kada nors grįžta į savarankišką funkciją ir daugiau nei 60 procentų šių pacientų miršta per dvejus metus. UF Health uždegimo biologijos ir chirurgijos mokslo laboratorijos tyrėjai iškelia hipotezę, kad lėtinė kritinė liga, kurią sukelia PICS ir kuriai būdingi liguistai ilgalaikiai rezultatai, dabar yra vyraujanti klinikinė trajektorija tarp išgyvenusių chirurginio ICU sepsį.


Endotelio C3a receptorius tarpininkauja kraujagyslių uždegimui ir kraujo ir smegenų barjero pralaidumui senėjimo metu

2 Haffingtono senėjimo centras, Baylor medicinos koledžas, Hiustonas, Teksasas, JAV.

3 Sisteminio uždegimo tyrimų institutas, Liubeko infekcijų ir uždegimų tyrimų centras, Liubeko universitetas, Liubekas, Vokietija.

4 Molekulinės ir žmogaus genetikos katedra, Baylor College of Medicine, Hiustonas, Teksasas, JAV.

Adresas korespondencijai: Hui Zheng, Huffington Center on Aging, Baylor College of Medicine, One Baylor Plaza, Hiustonas, Teksasas 77030, JAV. Telefonas: 713.798.1568 El. paštas: [email protected] Dabartinis AL adresas: Neurologijos skyrius, Vašingtono universiteto Medicinos mokyklos Sent Luisas, Sent Luisas, Misūris, JAV.

Rasti Propson, N. straipsnius: JCI | PubMed | Google Scholar | />

1 Molekulinės ir ląstelių biologijos katedra ir

2 Haffingtono senėjimo centras, Baylor medicinos koledžas, Hiustonas, Teksasas, JAV.

3 Sisteminio uždegimo tyrimų institutas, Liubeko infekcijų ir uždegimų tyrimų centras, Liubeko universitetas, Liubekas, Vokietija.

4 Molekulinės ir žmogaus genetikos katedra, Baylor College of Medicine, Hiustonas, Teksasas, JAV.

Adresas korespondencijai: Hui Zheng, Huffington Center on Aging, Baylor College of Medicine, One Baylor Plaza, Hiustonas, Teksasas 77030, JAV. Telefonas: 713.798.1568 El. paštas: [email protected] Dabartinis AL adresas: Neurologijos skyrius, Vašingtono universiteto Medicinos mokyklos Sent Luisas, Sent Luisas, Misūris, JAV.

Raskite Roy, E. straipsnius: JCI | PubMed | Google Scholar | />

1 Molekulinės ir ląstelių biologijos katedra ir

2 Haffingtono senėjimo centras, Baylor medicinos koledžas, Hiustonas, Teksasas, JAV.

3 Sisteminio uždegimo tyrimų institutas, Liubeko infekcijų ir uždegimų tyrimų centras, Liubeko universitetas, Liubekas, Vokietija.

4 Molekulinės ir žmogaus genetikos katedra, Baylor College of Medicine, Hiustonas, Teksasas, JAV.

Adresas korespondencijai: Hui Zheng, Huffington Center on Aging, Baylor College of Medicine, One Baylor Plaza, Hiustonas, Teksasas 77030, JAV. Telefonas: 713.798.1568 El. paštas: [email protected] Dabartinis AL adresas: Neurologijos skyrius, Vašingtono universiteto Medicinos mokyklos Sent Luisas, Sent Luisas, Misūris, JAV.

Raskite Litvinchuk, A. straipsnius: JCI | PubMed | Google Scholar

1 Molekulinės ir ląstelių biologijos katedra ir

2 Haffingtono senėjimo centras, Baylor medicinos koledžas, Hiustonas, Teksasas, JAV.

3 Sisteminio uždegimo tyrimų institutas, Liubeko infekcijų ir uždegimų tyrimų centras, Liubeko universitetas, Liubekas, Vokietija.

4 Molekulinės ir žmogaus genetikos katedra, Baylor College of Medicine, Hiustonas, Teksasas, JAV.

Adresas korespondencijai: Hui Zheng, Huffington Center on Aging, Baylor College of Medicine, One Baylor Plaza, Hiustonas, Teksasas 77030, JAV. Telefonas: 713.798.1568 El. paštas: [email protected] Dabartinis AL adresas: Neurologijos skyrius, Vašingtono universiteto Medicinos mokyklos Sent Luisas, Sent Luisas, Misūris, JAV.

1 Molekulinės ir ląstelių biologijos katedra ir

2 Haffingtono senėjimo centras, Baylor medicinos koledžas, Hiustonas, Teksasas, JAV.

3 Sisteminio uždegimo tyrimų institutas, Liubeko infekcijų ir uždegimų tyrimų centras, Liubeko universitetas, Liubekas, Vokietija.

4 Molekulinės ir žmogaus genetikos katedra, Baylor College of Medicine, Hiustonas, Teksasas, JAV.

Adresas korespondencijai: Hui Zheng, Huffington Center on Aging, Baylor College of Medicine, One Baylor Plaza, Hiustonas, Teksasas 77030, JAV. Telefonas: 713.798.1568 El. paštas: [email protected] Dabartinis AL adresas: Neurologijos skyrius, Vašingtono universiteto Medicinos mokyklos Sent Luisas, Sent Luisas, Misūris, JAV.

Raskite Zheng, H. straipsnius: JCI | PubMed | Google Scholar | />

Paskelbta 2020 m. rugsėjo 29 d. – Daugiau informacijos

Susijęs straipsnis:

Papildyti C3a receptorių sukelta kraujagyslių disfunkcija: sudėtinga senėjimo ir neurodegeneracijos sąveika

Papildyti C3a receptorių sukelta kraujagyslių disfunkcija: sudėtinga senėjimo ir neurodegeneracijos sąveika

Abstraktus

Kraujagyslių disfunkcija, dėl kurios pažeidžiamas kraujo ir smegenų barjero (BBB) ​​vientisumas, akivaizdus senstant ir sergant ligomis. Nors komplemento C3a / C3a receptorių (C3a / C3aR) ašis daro įtaką normaliam smegenų senėjimui ir ligos progresavimui, mechanizmai, reguliuojantys endotelio C3aR sukeltą neurovaskulinį uždegimą ir BBB pralaidumą, lieka neištirti. Šiame JCI numeryje Propson ir kt. ištyrė endotelio C3a / C3aR signalizaciją normaliuose, senyvo amžiaus ir neurodegeneraciniuose pelių modeliuose. Endotelio C3aR signalizacija moduliavo nuo amžiaus priklausomą VCAM1 padidėjimą, inicijavo periferinę limfocitų infiltraciją ir padidino mikroglijos aktyvumą. Padidėjęs kalcio išsiskyrimas pasroviui nuo C3aR signalizacijos sutrikdė kraujagyslių endotelio kadherino (VE-kadherino) jungtis, padidino BBB pralaidumą ir pablogino kraujagyslių struktūrą bei funkciją. Pelėms, kurioms trūksta C3aR (C3ar1–/–), ir pelėms, gydomoms C3aR antagonistu, buvo susilpnėjęs su amžiumi susijęs mikroglijos reaktyvumas ir neurodegeneracija. Šie rezultatai patvirtina, kad komplemento sukeltas signalizavimas daro įtaką kraujagyslių sveikatai ir BBB funkcijai esant normaliam senėjimui ir neurodegeneracinėms ligoms, o tai rodo, kad komplemento inhibitoriai yra terapinė galimybė esant smegenų mikrovaskulinei disfunkcijai.

Autoriai

Kanchan Bhatia, Saifas Ahmadas, Adamas Kindelinas, Andrew F. Ducruet

Imuninės ir kraujagyslių sistemos disfunkcija buvo susijusi su senėjimu ir Alzheimerio liga, tačiau jų tarpusavio ryšys vis dar menkai suprantamas. Komplemento kelias yra gerai žinomas įgimto imuniteto reguliatorius smegenyse. Čia mes pranešame apie tvirtą nuo amžiaus priklausomą kraujagyslių uždegimo, periferinių limfocitų infiltracijos ir kraujo ir smegenų barjero (BBB) ​​pralaidumo padidėjimą. Šiuos fenotipus paveikė visuotinė inaktyvacija ir specifinė endotelio ląstelėms abliacija. C3ar1. Naudodami in vitro BBB modelį, nustatėme intracelulinį Ca 2+ kaip C3a/C3aR signalizacijos efektorių ir funkcinį kraujagyslių endotelio kadherino jungties ir barjero vientisumo tarpininką. Endotelio C3ar1 inaktyvacija taip pat sumažino mikroglijos reaktyvumą ir pagerino hipokampo ir žievės tūrį senstančiose smegenyse, parodydamas smegenų kraujagyslių disfunkcijos ir imuninių ląstelių aktyvacijos bei neurodegeneracijos ryšį. Be to, ryškus nuo C3aR priklausomas kraujagyslių uždegimas taip pat buvo pastebėtas tau transgeniniame pelės modelyje. Mūsų tyrimai rodo, kad padidėjęs C3a / C3aR signalas per endotelio ląsteles skatina kraujagyslių uždegimą ir BBB disfunkciją bei prisideda prie bendro neurouždegimo senstant ir neurodegeneracinėms ligoms.

Natūralus senėjimo procesas apima funkcinius ir struktūrinius smegenų pokyčius (1, 2), ir įrodyta, kad šie pokyčiai turi įtakos sumažėjusiam nervinių kamieninių ląstelių tinkamumui, pakitusiam pažinimui ir padidėjusiam jautrumui susirgti neurodegeneracine liga (1, 3, 4). ). Vienas iš tokių nuo amžiaus priklausomų pokyčių, galinčių turėti priežastinį ryšį tiek su normaliu nuosmukiu, tiek su liga, yra kraujo ir smegenų barjero (BBB) ​​disfunkcija. BBB susideda iš endotelio ląstelių, astrocitų ir pericitų, o nepažeista BBB yra būtina smegenų sveikatai (5). Manoma, kad kraujagyslės vientisumo praradimas sukelia BBB disfunkciją ir gali būti nustatytas esant daugeliui neurologinių ligų, būtent trauminio smegenų pažeidimo (6) ir insulto (7), ir dažnai kartu su neurodegeneracija (8). Tačiau mechanizmai, kontroliuojantys smegenų kraujagyslių pokyčius ir jų pasekmes CNS funkcijai, ypač senėjimo metu, lieka neapibrėžti.

Neseniai atliktas darbas įrodė kraujagyslių komponentą su amžiumi susijusiems smegenų pokyčiams, pažinimo pablogėjimui ir galimai demencijai (9, 10). Be to, buvo gauta įrodymų, kad kraujagyslių uždegimas, pasižymintis padidėjusia kraujagyslių ląstelių adhezijos molekulės VCAM1 endotelio ekspresija, skatina CNS senėjimą, mažindamas nervinių kamieninių ląstelių skaičių ir padidindamas mikroglijos reaktyvumą (11). Taip pat nustatyta, kad padidėjęs VCAM1 kiekis koreliuoja su Parkinsono ligos sunkumu (12), o pastaruoju metu limfocitai, kurie, kaip žinoma, jungiasi su VCAM1 smegenų kraujagyslėse, buvo rasti vyresnio amžiaus pacientams ir pacientų, sergančių Alzheimerio liga, smegenyse (13, 14). Hipokampo smegenų endotelio ląstelių vienos ląstelės transkriptominė analizė parodė, kad su amžiumi susiję šių ląstelių pokyčiai yra susiję su atsaku į įgimtus uždegiminius požymius, hipoksinius dirgiklius ir oksidacinį stresą (15). Kartu šie tyrimai rodo reikšmingą smegenų kraujagyslių uždegiminį perėjimą su amžiumi ir galimą priežastinį ryšį su CNS ligomis.

Kai kurie kraujo plazmos komponentų tyrimai įtakoja cirkuliuojančius veiksnius smegenų sveikatos palaikymui arba pablogėjimui senstant (16), o kiti, tiriant vietinius uždegiminius požymius CNS, išryškino būdingą glia gebėjimą moduliuoti neurouždegimą (17). Vienas iš pagrindinių įgimtų imuninių signalų mechanizmų, susijusių su neurouždegimu, yra komplemento kelias. Komplemento komponentus išreiškia CNS ląstelės ir pranešama, kad jie daro įtaką CNS senėjimui ir neurodegeneracinės ligos progresavimui (18). Visų pirma, komplemento komponentas C3 gali sustiprinti su amžiumi susijusius ir neurodegeneracinius CNS pokyčius (19–22). Aktyvus signalinis peptidas C3, C3a, išskiriamas skaidant ekstraląstelinį fermentą C3 konvertazę. Suskaidytas C3a signalizuoja per savo giminingą receptorių C3aR, kuris buvo aptiktas ant smegenų mikroglijų (23), gyslainės rezginio epitelio (24) ir kraujagyslių endotelio ląstelių (25). C3 yra reguliuojamas astrocituose senėjimo ir ligų metu (22, 26), o glaudus astrocitų ryšys su BBB patvirtina prielaidą, kad šių ląstelių gaminamas C3 gali turėti tiesioginį vaidmenį su amžiumi susijusiuose smegenų kraujagyslių pakitimuose.

Naudodami in vivo ir in vitro modelius, nustatėme mechanizmą, pagal kurį C3a / C3aR signalizacijos ašis moduliavo VCAM1 ekspresiją, paveikė periferinių imuninių ląstelių infiltraciją, pakito kraujagyslių morfologiją, padidino BBB pralaidumą ir sustiprino mikroglijos reaktyvumą bei neurodegeneraciją senoms pelėms. Be to, parodėme, kad šis nuo C3aR priklausomas endotelio fenotipas buvo pablogėjęs PS19 tau – transgeninėms pelėms – modelis, kuriame buvo įrodyta, kad padidėjęs C3/C3aR signalizavimas moduliuoja CNS uždegimą ir tau patologiją (22). Šis tyrimas nustatė, kad komplemento signalizacija yra pagrindinis smegenų senėjimo ir ligų kraujagyslių disfunkcijos tarpininkas.

C3a / C3aR signalizacija reguliuoja su amžiumi susijusį endotelio VCAM1 ekspresiją ir imuninių ląstelių infiltraciją. C3 Įrodyta, kad senyvuose astrocituose mRNR yra sureguliuota (20, 26). Norėdami patvirtinti šią išvadą, ELISA metodu išmatavome C3 baltymą pelių smegenų lizatuose 2, 12 ir 20 mėnesių amžiaus. Mes nustatėme reikšmingą padidėjimą po 12 mėnesių, o po 20 mėnesių - dar daugiau, palyginti su jaunų pelių lygiu (1A pav.). Remiantis ankstesniais pranešimais apie ligų modelius (21, 22), hipokampo koimunofluorescencinis ženklinimas parodė, kad C3 ekspresija daugiausia buvo kolokalizuota GFAP + astrocituose, kur jos lygis buvo padidėjęs senstant (1 paveikslas, B ir C ir papildoma 1A paveikslas). galima rasti internete šiame straipsnyje https://doi.org/10.1172/JCI140966DS1). Padidėjęs C3 mRNR buvo toliau patvirtinta pagal FACS surūšiuotus senus astrocitus, naudojant mūsų anksčiau paskelbtą metodą (27) (papildomas 1B paveikslas). Norėdami ištirti C3aR raišką smegenų kraujagyslėse, išskyrėme kraujagysles iš WT ir C3ar1 –/– pelių smegenis (28) ir jas nudažė antikūnais prieš GFAP, VE-kadheriną ir C3aR. Teigiamas C3aR dažymas gali būti lengvai aptiktas VE-kadherino + smegenų endotelio ląstelėse WT, bet ne C3ar1 –/– laivai (1D pav.). Didelės skiriamosios gebos CD31, Glut1 ir C3aR konfokalinė vaizdinė analizė pelės smegenų kraujagyslėse atskleidė didesnę C3aR poliarizaciją bazolaterinio paviršiaus link, o Glut1 daugiausia lokalizuota kraujagyslės spindžio link (1E paveikslas ir papildomas 1C paveikslas). Priešingai nei endotelio ekspresija, C3aR ir pericitų žymeklio PDGFR-β apskaičiavimas neaptiko pastebimos kolokalizacijos (1E pav.). Žmogaus smegenų mikrovaskulinių endotelio ląstelių (HBMEC) srauto citometrijos analizė parodė didelį VE-kadherino (80,9 %) ir Glut1 (94,2 %) teigiamą lygį, kaip ir tikėtasi, ir šis teigiamas poveikis buvo pastebėtas ir C3aR, nors ir mažesniu laipsniu ( 34,3 %) (papildomas 1D pav.). Kartu šie rezultatai nustatė C3aR ekspresiją smegenų kraujagyslių endotelio ląstelėse ir palaikė signalizacijos ašį, apimančią astroglijos C3 ir endotelio C3aR BBB.

C3a / C3aR signalizacija reguliuoja su amžiumi susijusį endotelio VCAM1 ekspresiją. (A) ELISA C3 lygio matavimas WT pelių smegenų lizatuose po 2, 12 ir 20 mėnesių (n = 8 / grupė). (B) Imunofluorescencinis dažymas naudojant anti-GFAP ir anti-C3 antikūnus parodė C3 lokalizaciją astrocituose. (C) Kiekybinis įvertinimas, patvirtinantis padidėjusį C3 dažymąsi GFAP + astrocituose hipokampe su amžiumi (n = 5/amžiui). (D) Trigubas imuninis iš WT ir izoliuotų kraujagyslių dažymas C3ar1 –/– smegenys, naudojantys anti-GFAP, anti-VE-kadheriną ir anti-C3aR antikūnus, rodančius teigiamą C3aR dažymą išilgai endotelio ląstelių paviršiaus, kurio nebuvo C3ar1 –/– laivai. (E) Trigubas smegenų audinio imuninis dažymas anti-Glut1, anti-C3aR ir anti-CD31 arba anti-PDGFR-β, anti-C3aR ir anti-Col IV, parodantis C3aR ekspresiją smegenų endotelio ląstelėse, bet ne pericituose. (F ir G) Imunofluorescencinis dažymas ir kiekybinis nustatymas naudojant anti-CD31 ir anti-VCAM1 antikūnus WT arba C3ar1 –/– 2, 12 ir 20 mėnesių pelių žievės WT pelėms su amžiumi padidėjo VCAM1, tačiau VCAM1 buvo išgelbėtas nesant C3aR. Visi duomenys reiškia vidurkį ± SEM. Reikšmė buvo apskaičiuota naudojant vienkryptį ANOVA su Tukey post hoc testu (*P < 0,05, **P < 0,01, ***P < 0,001). Mastelio juostos: 20 μm (B), 10 μm (D), 15 μm (E), ir 50 μm (F).

Norėdami įvertinti šio signalizacijos kelio funkcinį vaidmenį, pirmiausia išanalizavome VCAM1 raišką, nes ji buvo susijusi su komplemento sukelta smegenų endotelio ląstelių aktyvacija LPS sukelto neurouždegimo (29) ir išemijos modeliuose (30). Smegenų žievės kraujagyslių koimunofluorescencinis žymėjimas atskleidė, kad VCAM1 ekspresija apsiribojo CD31 + kraujagyslėmis, kur jos lygis su amžiumi didėjo WT pelėms, bet ne C3ar1- nulinės pelės (1 pav., F ir G). Panašus kraujagyslių VCAM1 sumažėjimas buvo pastebėtas ir po 2, 12 ir 20 mėnesių pelių gydymo C3aR antagonistu (C3aRA) SB290157 (papildomas 2 paveikslas, A ir B), dar labiau patvirtinant mūsų genetinį tyrimą ir patvirtinus slopinantis C3aRA poveikį. Tas pats pasakytina ir apie hipokampo mėginių analizę (papildomas 2C paveikslas). Tada atlikome gilesnę analizę matuodami Vcam1 mRNR lygis FACS surūšiuotose pelių smegenų endotelio ląstelėse iš 2, 12 ir 20 mėnesių amžiaus grupių, gydytų nešikliu arba C3aRA, kuris parodė padidėjusį Vcam1 raiška su amžiumi nešikliu apdorotuose mėginiuose, bet neryški ekspresija gydant C3aRA (papildomas 2D paveikslas).

Norėdami pagrįsti šį signalizacijos kelią žmogaus ląstelėse ir patikrinti tiesioginį C3a / C3aR signalizacijos poveikį, pirminius HBMEC apdorojome rekombinantiniu žmogaus C3a, su C3aRA arba be jo, ir nustatėme, kad Vcam1 ekspresija gydant C3a, kuri buvo numalšinta esant C3aRA (papildomas 2E paveikslas). Įdomu tai, kad kitos adhezijos molekulės, būtent Sele ir Icam1, šis gydymas reikšmingai nepasikeitė (papildomas 2 paveikslas, F ir G). Be to, panašus ICAM1 imuniteto intensyvumas (papildomas 2 paveikslas, H – J) ir Icam1 mRNR lygiai (papildomas 2K paveikslas) buvo aptikti 2 ir 20 mėnesių amžiaus pelių smegenyse. Kartu šie duomenys patvirtina ir C3a signalizacijos būtinybę, ir pakankamumą moduliuojant VCAM1 ekspresiją smegenų endotelio ląstelėse.

Toliau išnagrinėjome funkcines C3 tarpininkaujamo VCAM1 reguliavimo pasekmes. Anksčiau buvo įrodyta, kad padidėjęs periferinių limfocitų skaičius randamas senose smegenyse (31) ir yra subventrikulinės zonos nervinių kamieninių ląstelių nišoje (13). Kadangi adhezijos molekulės reguliuoja imuninių ląstelių sukibimo ir ekstravazacijos procesą, iškėlėme hipotezę, kad padidėjusi smegenų VCAM1 ekspresija kraujagyslėse senėjimo metu gali būti susijusi su padidėjusia periferinių imuninių ląstelių infiltracija. Naudodami FACS, kad atskirtume CD45 hi / CD11b limfocitus nuo CD45 hi/mid / CD11b + monocitų ir mikroglijų atskirtuose smegenų audiniuose, 12 ir 20 mėnesių nustatėme didėjančias CD45 hi / CD11b - infiltratų dalis, palyginti su 2 mėnesių amžiaus kontrolinėmis grupėmis. (2 pav., A ir B). Priešingai, monocitai reikšmingai nepasikeitė su amžiumi (papildomas 3A paveikslas). Toliau paklausėme, ar, be VCAM1 ekspresijos lygio mažinimo, C3aR signalizacijos blokavimas gali sumažinti su amžiumi susijusią limfocitų infiltraciją. 12–14 mėnesių amžiaus tėkmės citometrijos analizė C3ar1 –/– pelėms nustatyta, kad smegenyse sumažėjo bendras CD45 hi / CD11b – infiltruojančių limfocitų procentas, palyginti su WT kontrolėmis (2 pav., C ir D), o monocitai nebuvo paveikti (papildomas 3B paveikslas). Panašus CD45 hi / CD11b – infiltruojančių limfocitų, bet ne monocitų, sumažėjimas buvo pastebėtas po 20 mėnesių amžiaus WT pelių gydymo C3aRA (papildomas 3 paveikslas, C – E).

C3aR / VCAM1 ašis skatina periferinių limfocitų infiltraciją senėjimo metu. (A) Reprezentatyvūs CD45 ir CD11b srauto citometriniai grafikai ir disocijuotų pelių smegenų blokavimo strategija po 2 mėnesių, 12 mėnesių ir 20 mėnesių. LY, limfocitų MN, monocitų MG, mikroglijų DN, dvigubai neigiami. (B) Srauto citometrinė analizė ir kiekybinis infiltruojančių limfocitų procentinis nustatymas (2 mėn n = 12, 12 mėnesių n = 7, 20 mėnesių n = 12) parodė su amžiumi susijusį padidėjimą. (C ir D) Srauto citometrijos analizė ir smegenų limfocitų kiekio nustatymas 12–14 mėnesių amžiaus WT (n = 9) ir C3ar1 –/– (n = 10) pelių amžius sumažėjo C3ar1 –/– pelėms. Visi duomenys reiškia vidurkį ± SEM. Reikšmė buvo apskaičiuota naudojant vienkryptį ANOVA su Tukey post hoc testu (**P < 0,01, ***P < 0,001).

Atsižvelgiant į tai, kad ūminis neurouždegimas sukelia periferinių imuninių ląstelių infiltraciją (29), mes išbandėme C3aR vaidmenį įdarbinant šias ląsteles po ic.v. LPS skyrimas 3–4 mėnesių amžiaus WT ir C3ar1 –/– pelėms (papildomas 4A paveikslas). Kaip ir tikėtasi, LPS užkrėtimas padidino limfocitų (papildomas 4B paveikslas) ir monocitų (papildomas paveikslas 4C) infiltraciją WT pelių smegenyse. Priešingai, genetinė abliacija C3ar1 sumažino CD45 hi / CD11b – periferinių limfocitų infiltraciją (papildomas 4B paveikslas), o monocitų ląstelių skaičius buvo paveiktas tik nežymiai (papildomas 4C paveikslas). Pagal specifinį VCAM1 reguliavimą C3a/C3aR signalizavimu, ištrynimas C3ar1 gerokai nuslopintas Vcam1 genų ekspresija, kurią sukelia LPS, nepažeidžiant Sele ir Icam1 FACS surūšiuotose smegenų endotelio ląstelėse (papildomas 4D paveikslas).

Norėdami įvertinti, ar LPS sukeltas ūminis neurouždegimas turi įtakos BBB pralaidumui, išanalizavome kiekvieną grupę, naudodami BBB nepralaidžių TRITC-dekstrano dažų (65–85 kDa) uodegos veną. Įdomu tai, kad dėl ūminių neurouždegiminių dirgiklių, kurie prisidėjo prie šio infiltracijos įvykio, BBB pralaidumas reikšmingai nepadidėjo (papildomas 4E paveikslas). Norėdami patvirtinti, kad LPS sukelia neurouždegimą, išanalizavome surūšiuotas mikroglijas iš nešiklio ir LPS gydytų gyvūnų ir nustatėme nuoseklius mikroglijos geno atsako parašus, kaip jau buvo pranešta (27) (papildomas 4F paveikslas).

Kartu šie rezultatai rodo, kad C3a veikia per endotelį C3aR, skatindamas VCAM1 ekspresiją, ir kad tiek senėjimo, tiek ūminio neurouždegimo metu šis kelias atlieka selektyvią limfocitų infiltraciją į smegenis.

CD8 + T ląstelės pirmiausia prasiskverbia į senas smegenis. Toliau ištyrėme limfocitų potipius, įsiskverbiančius į senas smegenis, ir palyginome juos su senos blužnies ląstelėmis, kad geriau suprastume visuotinius limfocitų sudėties pokyčius senuose audiniuose. Iš 20 mėnesių amžiaus WT pelių smegenų ar blužnies atsiskyrusios ląstelės buvo imuniniu būdu nudažytos naudojant anti-CD45, anti-CD11b, anti-CD3ε, anti-CD19, anti-CD8a ir anti-CD4 antikūnus. Po antikūnų dažymo ląstelės buvo analizuojamos srauto citometrija, kad būtų galima atskirti monocitus, mikroglijas ir limfocitus (3A pav., kairiosios plokštės). Tolesnis potipių nustatymas buvo atliktas siekiant analizuoti T limfocitų ir B limfocitų sudėtį (3A paveikslas, vidurinės plokštės) ir T limfocitų potipius, kad būtų galima atskirti CD8 + ir CD4 + T ląsteles (3A paveikslas, dešinės plokštės). 20 mėnesių amžiaus WT pelėse mes nustatėme, kad infiltruojantys limfocitai daugiausia buvo CD3 + (75%), palyginti su CD19 + (10%), o suderintų blužnies analizė parodė žymiai daugiau CD19 + (65%) ląstelių, palyginti su CD3 + (25). %) ląstelių (3B pav.), o tai rodo, kad senos smegenys pirmiausia įdarbino CD3 + T ląsteles, palyginti su sena blužniu. Tolesnė smegenų CD3 + T ląstelių analizė parodė, kad dauguma jų buvo CD8 + T ląstelės (75%), o ne CD4 + T ląstelės (15%), kurios taip pat atvirkščiai koreliavo su periferiniu blužnies audiniu, kur CD4 + T ląstelių buvo žymiai daugiau. gausu nei CD8 + T ląstelių (3C pav.). Šie duomenys rodo, kad CD8 + T ląstelės buvo pirmiausia įdarbintos senose smegenyse, palyginti su kitais limfocitų pogrupiais.

CD8 + T ląstelės pirmiausia įdarbinamos ir įsiskverbia į senas smegenis. (A) 20 mėnesių smegenyse arba blužnyje disocijuotų infiltruojančių ląstelių srauto citometrinės analizės schema, naudojant antikūnų dažymą prieš CD45, CD11b, CD3ε, CD19, CD8a ir CD4. TC, T ląstelės BC, B ląstelės. (B) Srauto citometrijos analizės kiekybinis nustatymas parodė, kad smegenyse daugiausia yra CD3 + T ląstelių, palyginti su blužniu, kurioje daugiausia buvo CD19 + B ląstelių (n = 7 / grupė). (C) T ląstelių kiekybinis įvertinimas parodė, kad dominuojantis potipis, praturtintas smegenyse, buvo CD8 + T ląstelės, palyginti su CD4 + T ląstelėmis blužnyje (n = 7 / grupė). (D) Reprezentatyvus 2 mėnesių ir 20 mėnesių smegenų audinio imuninis dažymas naudojant anti-CD8a ir anti-Col IV, siekiant nustatyti regioninę imuninių ląstelių infiltraciją smegenyse. (E) Padidintas vaizdas iš D pabrėžiant infiltruotų ląstelių tipus, kurie buvo skaičiuojami analizei. (F) CD8 + T ląstelių infiltratų regioninio pasiskirstymo 4 pagrindiniuose smegenų regionuose kiekybinis įvertinimas (n = 4 / grupė, 2 audinių sekcijos vienai pelei). CTX, žievės THAL, thalamus CPu, caudate putamen HPC, hipokampas. (G) Reprezentatyvūs 3 skirtingų infiltracijos etapų, stebimų visuose smegenų regionuose, vaizdai: perivaskulinė rezidencija (kairysis skydelis), ekstravazacija (vidurinis skydelis) ir parenchiminė priežiūra (dešinysis skydelis). Duomenys įvesti B ir C reiškia vidurkį ± SEM. Analizė buvo atlikta naudojant vienkryptį ANOVA su Tukey post hoc testu (***P < 0,001). Duomenys įvesti F yra smuiko siužetai, rodantys medianas ir kvartilių diapazonus. Analizė buvo atlikta naudojant 2 krypčių ANOVA su Holm-Sidak post hoc testu (*P < 0,05, ***P < 0,001). Mastelio juostos: 100 μm (D), 50 μm (E), 10 μm (G).

Norėdami toliau įvertinti, ar šis nuo amžiaus priklausomas pokytis buvo būdingas smegenų parenchimai, atspindinčiam galimą infiltraciją, prieš disociaciją išskyrėme gyslainės rezginio audinį iš 2 ir 20 mėnesių pelių smegenų skilvelių ir atlikome panašias analizes, kaip nurodyta aukščiau, naudodami blužnis kaip kontrolė. Naudodami tą pačią srauto citometrijos blokavimo strategiją, pastebėjome padidėjusį CD3 + ir CD8 + limfocitų skaičių tik senose smegenyse, bet ne senstančiame gyslainės rezginio audinyje (5 papildomas paveikslas, A–C) arba blužnyje (5 papildomas paveikslas, D–). F). Šie duomenys rodo, kad su amžiumi susijusi CD8 + limfocitų infiltracija buvo būdinga smegenų parenchimai ir nebuvo kituose smegenų ar periferinių audinių regionuose, kuriuose yra daug imuninių ląstelių.

Norėdami patvirtinti, kad periferinės ląstelės yra įdarbinamos ir įsiskverbia į senas smegenis, panaudojome mT/mG reporterio pelės modelį, kuris gamina tdTomato. ROSA26 lokusas (32). Kryžminant su Mx1-Cre pelėmis ir suaktyvinus periferiniu poli I:C (poliinozino: policitidilo rūgšties) apdorojimu, į Cre reaguojančios ląstelės periferijoje rekombinavosi, kad išreikštų EGFP, sukurdamos chimerinę pelę (MXG) (papildomas 6A paveikslas). PBMC analizė patvirtino, kad maždaug 40% PBMC buvo konvertuoti į EGFP ekspresiją MXG pelėse (6 papildomas paveikslas, B – D). Norėdami įvertinti EGFP + periferinių ląstelių įsiskverbimą į smegenis senėjimo metu, 2 mėnesių amžiaus pelėms suleidome poli I: C ir leidome pelėms pasenti iki 15 mėnesių. Disocijuotų smegenų srauto citometrijos analizė parodė, kad maždaug pusė infiltruojančių CD45 hi / CD11b limfocitų išreiškė EGFP 15 mėnesių amžiaus MXG smegenyse (papildomas 6 paveikslas, E – G), parodydamas, kad limfocitai senų smegenyse buvo periferiniai. Konfokalinis senų smegenų audinių vaizdavimas patvirtino EGFP + infiltruotų periferinių imuninių ląstelių buvimą palei tdTomato + EGFP - smegenų kraujagyslių bazolaterinį paviršių, dar labiau nurodant periferinę ląstelių kilmę (papildomas 6H paveikslas).

Norėdami geriau suprasti šių CD8 + infiltratų regioninį pasiskirstymą, išanalizavome 2 ir 20 mėnesių pelių smegenų audinį imuniniu dažymu antikūnais prieš CD8, kad pažymėtų dominančias T ląsteles, ir kolagenu IV (Col IV), kad pažymėtų endotelio pagrindą. membrana (3 pav., D ir E). Be subventrikulinės zonos, kaip buvo pranešta anksčiau (13), buvo aišku, kad CD8 T ląstelių buvo ir kituose smegenų regionuose. Pažymėtina, kad žievėje, thalamus, caudate putamen ir hipokampe su amžiumi buvo daug CD8 T ląstelių (3F pav.). Nustatyta, kad šios ląstelės yra išilgai bazolaterinio paviršiaus su kolokalizuotu Col IV (3G paveikslas kairysis skydelis), ekstravazuojančios su minimaliai kolokalizuotu Col IV (3G paveikslas vidurinis skydelis), arba visiškai ekstravazuotos į audinio parenchimą (3G paveikslas dešinysis skydelis). Apskritai šie radiniai parodė, kad senėjimo metu periferinės CD8 + T ląstelės pirmiausia įsiskverbė ir apsigyveno smegenų parenchimo viduje daugelyje audinių regionų.

C3aR slopinimas gelbsti su amžiumi susijusius kraujagyslių morfologijos ir BBB pralaidumo pokyčius. Toliau nustatėme C3a / C3aR signalizacijos poveikį smegenų kraujagyslių morfologijai skirtinguose amžiuose. Atlikome konfokalinį vaizdą ir 3D kraujagyslių rekonstrukciją, vizualizuotą Col IV dažymu, ir išmatavome vidutinį hipokampo kapiliarų skerspjūvio plotą, padalydami bendrą Col IV + tūrį iš viso kapiliarų ilgio kiekviename rekonstruotame vaizde. Jaunų pelių kapiliarų vidutinis skerspjūvio plotas buvo maždaug 60 μm 2 , o 12 ir 20 mėnesių amžiaus pelių kapiliarų vidurkis buvo maždaug 40 μm 2 (4A pav.). Šis sumažėjimas buvo iš dalies, bet reikšmingai išgelbėtas 20 mėnesių amžiaus C3ar1 –/– pelėms ir pelėms, gydomoms C3aRA (4B pav.). Kiekvieno šio matavimo komponento analizė parodė, kad senėjimo metu sumažėjo bendras kraujagyslių tūris (papildomas 7A paveikslas) ir padidėjo indo ilgis (papildomas 7B paveikslas), kurie abu prisidėjo prie vidutinio skerspjūvio ploto sumažėjimo. Be to, CD31 + kraujagyslės pasižymėjo didesniu senyvo hipokampo vingiuotumu, kaip anksčiau buvo apibrėžta jų kamščiatrauktiška morfologija (33, 34) (4C paveikslas, pažymėtas stačiakampiais). Šis reiškinys buvo susijęs su sumažėjusiu hemodinaminiu srautu ir hipoksija paveiktuose smegenų regionuose (33, 34). Bendras vingiuotų kraujagyslių segmentų dažnis padidėjo maždaug 2 ir 4 kartus atitinkamai 12 ir 20 mėnesių, palyginti su tuo, kuris buvo pastebėtas 2 mėnesių amžiaus pelėms (4 pav., C ir D). Šį kraujagyslių fenotipą išgelbėjo tiek genetinė abliacija C3ar1 ir C3aRA gydymas 20 mėnesių amžiaus pelėms (4 pav., C ir D). Taigi C3aR blokavimas žymiai pagerino senyvų pelių kraujagyslių morfologiją.

C3aR slopinimas gelbsti su amžiumi susijusius kraujagyslių morfologijos ir BBB pralaidumo pokyčius. (A) Reprezentatyvus kolageno IV + (Col IV) dažymas ir IMARIS padedama 3D kraujagyslių rekonstrukcija hipokampo skyriuose iš 2, 12 ir 20 mėnesių WT pelių 20 mėnesių WT pelių, gydytų C3aRA arba 20 mėnesių - senas C3ar1 –/– pelėms. (B) Kapiliarų vidutinio skerspjūvio ploto kiekybinis įvertinimas A (n = 5 / grupė, 8 vaizdai vienai pelei). (C) Tipiškas CD31 + dažymas ir 3D hipokampo kraujagyslių rekonstrukcija 2, 12 ir 20 mėnesių WT pelėms 20 mėnesių WT pelėms, gydomoms C3aRA arba 20 mėnesių amžiaus C3ar1 –/– pelėms. Reprezentatyvūs vingiuoti indai pažymėti stačiakampiais. (D) vingiuotų kraujagyslių skaičiaus hipokampo srityse kiekybinis įvertinimas (n = 5 / grupė, 8 vaizdai vienai pelei). (E) Tipiškas lektino ir TRITC-dekstrano žymėjimas 2 ir 20 mėnesių amžiaus hipokampuose. (F) TRITC-dekstrano MFI kiekybinis nustatymas iš 2 mėnesių amžiaus smegenų lizatų (n = 13), 12 mėnesių (n = 10) ir 20 mėnesių amžiaus (n = 14) pelės. (G) TRITC-dekstrano MFI kiekybinis nustatymas 20 mėnesių amžiaus pelėms, gydomoms nešikliu arba C3aRA (n = 4 / grupė). (H) Reprezentatyvus kraujagyslių, išskirtų iš 2 ir 12 mėnesių pelių arba 20 mėnesių pelių, gydytų nešikliu arba C3aRA ir nudažytų anti-VE-kadherinu, vaizdas. () Kiekybiškai įvertinus VE-kadherino dažymą, nustatyta, kad 12 ir 20 mėnesių pelėms sumažėjo VE-kadherino ekspresija, kuri buvo iš dalies išgelbėta 20 mėnesių amžiaus pelėms, gydomoms C3aRA.n = 5 / grupė, 5 kraujagyslių fragmentai / pelė). Visi duomenys reiškia vidurkį ± SEM. Reikšmė buvo apskaičiuota naudojant vienkryptį ANOVA su Tukey post hoc testu (*P < 0,05, **P < 0,01, ***P < 0,001). NSkalės juostos: 20 μm (A ir C) 50 μm (E).

Atsižvelgdami į pastebėtus su amžiumi susijusius limfocitų infiltracijos ir kraujagyslių morfologijos pokyčius, išbandėme, ar BBB vientisumą paveikė C3a / C3aR signalizacija. Naudojome anksčiau aprašytą metodą, leidžiantį aptikti periferiškai vartojamo fluorescencinio dekstrano nutekėjimą į smegenis (35) (4E pav.). Po 2 mėnesių fluorescencinio dekstrano smegenų audiniuose beveik nebuvo aptikta, tuo tarpu 20 mėnesių amžiaus smegenyse, lokalizuotame aplink lektiną + kraujagysles, smarkiai padidėjo fluorescencinis signalas (4E pav.). Kiekybiškai įvertinus dekstrano koncentraciją 2, 12 ir 20 mėnesių pelių smegenų homogenatuose, po 12 mėnesių nustatytas nuo amžiaus priklausomas atsekamosios medžiagos nutekėjimas į smegenis.

3 kartus) (4F pav.). 20 mėnesių amžiaus pelių gydymas C3aRA kukliai, bet žymiai sumažino atsekamosios medžiagos nutekėjimą (4G pav.).

Norėdami toliau apibūdinti su amžiumi susijusius BBB vientisumo pokyčius, konfokalinės mikroskopijos būdu ištyrėme VE-kadherino + tarpląstelines jungtis kraujagyslėse, išskirtose iš 2, 12 ir 20 mėnesių amžiaus pelių smegenų (28), gydant C3aRA arba be jo (pav. 4H ir papildomas 7C paveikslas). Kiekybinis imunoreaktyvumo nustatymas dideliuose kraujagyslėse (4I pav.) ir kapiliaruose (papildomas 7D paveikslas) atskleidė su amžiumi susijusį VE-kadherino sumažėjimą, o gydymas C3aRA buvo nedidelis, bet reikšmingas. Atsižvelgiant į tai, FACS surūšiuotų smegenų endotelio ląstelių genų ekspresijos analizė parodė nuo amžiaus priklausomą Cdh5 (koduojantis VE-kadheriną) 12 ir 20 mėnesių, kartu su sumažinimu Ocln, Tjp1, ir Cldn5 mRNR (papildomas 7E paveikslas), atspindinčios sutrikusią jungiamųjų komponentų ekspresiją. Šis nuo amžiaus priklausantis sumažėjimas buvo tendencingas arba žymiai atkurtas gydant C3aRA (papildomas 7E paveikslas). Kartu šie duomenys rodo, kad C3aR slopinimas iš dalies atkūrė BBB vientisumą senose smegenyse.

C3a sukeltas barjero sutrikimas apima Ca 2+ mobilizaciją, citoskeleto aktyvaciją ir VE-kadherino sutrikimą. Norėdami išsiaiškinti C3a sukelto BBB pralaidumo mechanizmą in vitro, mes panaudojome transendotelinės elektrinės varžos (TEER) matavimus. Naudodami lazdelės elektrodus ir EVOM2 omometrą elektros srovės varžai išmatuoti izoliuotoje sistemoje, galėtume tiesiogiai išbandyti įvairių molekulių poveikį in vitro barjeriniame modelyje (5A pav.). Mūsų modelyje buvo pirminių žmogaus astrocitų, kultivuotų 2 dienas ant pusiau pralaidžios membranos abluminalinio paviršiaus prieš pridedant HBMEC, kokultūra, kurios buvo kultivuojamos ant luminalinio paviršiaus dar 4 dienas, o prieš pradedant TEER buvo stebimas optimalus atsparumas. gydymas. Pirmiausia patvirtinome šios sistemos gebėjimą sukurti atkuriamą barjerą. Naudodami TEER kaip rodmenį, palyginome membranos be ląstelių atsparumą su barjerais, kuriuos sudaro pirminiai astrocitai arba endotelio ląstelės arba endotelio ląstelės, kultivuotos su HeLa ląstelėmis arba pirminiais astrocitais. Mes nustatėme, kad endotelio ląstelės, kultivuotos su astrocitais, bet ne su HeLa ląstelėmis, žymiai padidino TEER (papildomas 8 paveikslas, A ir B), parodydami, kad astrocitai skatino BBB vientisumą in vitro .

C3a sukeltas barjero sutrikimas priklauso nuo Ca 2+ mobilizacijos ir keičia VE-kadheriną per citoskeleto aktyvaciją. (A) TEER analizės schema naudojant astrocitų ir endotelio ląstelių kultūrą. (B) TEER reikšmės kokultūrose, apdorotose nešikliu, C3a, C3a su C3aRA arba IL-1β 0, 1, 4, 12 ir 24 valandas. (C) Procentinio TEER sumažėjimo kiekybinis įvertinimas praėjus 24 valandoms po gydymo, užregistruoto B. (D) TEER vertės kokultūrose, apdorotose nešikliu, C3a arba C3a su C3aRA arba BAPTA-AM per 24 valandas. (E) Kiekybinis TEER sumažėjimo procentas praėjus 24 valandoms nuo gydymo pradžios D. Visi TEER eksperimentai buvo atlikti 2 kartus su dublikatais ir normalizuoti iki laiko taško kontrolės šulinių be ląstelių membranų. (F) Reprezentatyvūs žmogaus smegenų mikrovaskulinių endotelio ląstelių (HBMEC) imunofluorescenciniai vaizdai, apdoroti nešikliu, C3a arba C3a ir C3aRA (C3a/C3aRA), BAPTA-AM (C3a/BAPTA) arba W7 (C3a/W7) deriniu 2 valandas ir nudažytas anti-pMLC ir anti-VE-kadherino antikūnais. (G) Kiekybiškai įvertinus pMLC arba VE-kadherino MFI, padidėjo pMLC, bet ne VE-kadherino (n = 7 sritys iš 3 pakartojimų po 250–300 ląstelių/būkle). (H) Reprezentatyvūs HBMEC imunofluorescenciniai vaizdai, apdoroti taip, kaip nurodyta F naudojant anti-pMLC ir anti-VE-kadherino antikūnus praėjus 24 valandoms po gydymo. (K) Kiekybinis pMLC arba VE-kadherino MFI nustatymas parodė normalų pMLC lygį, bet sumažėjusį VE-kadherino kiekį (n = 7 sritys iš 3 pakartojimų po 250–300 ląstelių/būkle). Visi duomenys reiškia vidurkį ± SEM. Analizė buvo atlikta vidutiniu procentiniu TEER sumažėjimu, naudojant vienkryptį ANOVA su Tukey post hoc testu (*P < 0,05, **P < 0,01, ***P < 0,001). Mastelio juosta: 10 μm.

Norėdami patikrinti C3aR signalizacijos poveikį, žmogaus endotelio ląstelių ir astrocitų kokultūras apdorojome rekombinantiniu žmogaus C3a, o kaip teigiamą kontrolę naudojome gydymą IL-1β, kuris, kaip žinoma, sutrikdo barjero vientisumą (36). Po 24 valandų gydymo mes nustatėme, kad gydymas C3a žymiai sumažino TEER, panašiai kaip IL-1β (5 pav., B ir C). Gydymas C5a turėjo nedidelį, bet statistiškai nereikšmingą poveikį (papildomas 8 paveikslas, C ir D). C3a sukelta barjero disfunkcija buvo užblokuota, kai kultūros buvo apdorojamos C3aRA (5 pav., B ir C).

Siekdami dar labiau išsiaiškinti C3aR sukeliamo BBB pralaidumo mechanizmą, mes apklausėme intracelulinį Ca 2+ kaip potencialų antrąjį pasiuntinį, atsižvelgiant į ankstesnius pranešimus, kad C3aR aktyvinimas sukelia Ca 2+ išsiskyrimą (37). Apdorojant kokultūras jonomicinu, TEER sumažėjo drastiškai (papildomas 8 paveikslas, E ir F), o tai rodo, kad Ca 2+ išsiskyrimo pakako barjero pralaidumui padidinti. Bendras gydymas C3a ir kalcio chelatoriumi BAPTA-AM, siekiant blokuoti Ca 2+ signalizaciją, leido išgelbėti C3a sukeltą TEER sumažėjimą iki lygio, stebėto C3aRA intervencijos metu (5 pav., D ir E), o tai rodo, kad kalcio išsiskyrimas buvo pagrindinis barjero pralaidumo mechanizmas pasroviui nuo C3a/C3aR signalizacijos.

Toliau siekėme išsiaiškinti ryšį tarp VE-kadherino ir Ca 2+ pokyčių, dėl kurių gali padidėti barjero pralaidumas po C3aR aktyvacijos. Ankstesni darbai parodė, kad įvairios endotelio ląstelių linijos reaguoja į C3a, suformuodamos aktino streso skaidulas ląstelėje (25).Suaktyvinus nuo kalcio priklausomą kinazę kalmoduliną, miozino lengvosios grandinės (MLC) kinazė sugeba fosforilinti MLC motorinį baltymą ties Ser19 (pMLC), todėl susidaro streso skaidulos (38). Yra žinoma, kad šio kelio suaktyvinimas sukelia fizinį, tempimo įtempimą ląstelės membranoje, sutrikdo VE-kadherino + jungtis ir BBB vientisumą (39). Todėl iškėlėme hipotezę, kad C3a gali sukelti kalcio išsiskyrimą, reikalingą VE-kadherino + jungtims sutrikdyti, todėl atsiranda BBB pralaidumas.

Norėdami patikrinti šią hipotezę, endotelio ląstelių monosluoksnius apdorojome vien C3a arba kartu su C3aRA, BAPTA-AM arba kalmodulino inhibitoriumi W7. Ląstelių, 2 valandas apdorotų vien C3a, dažymas imunofluorescenciniu būdu parodė, kad smarkiai padidėjo tiek faloidino + F-aktino streso skaidulos, tiek persidengiantis pMLC signalas (papildomas 9A paveikslas). Norėdami kiekybiškai įvertinti šio ląstelių atsako dinamiką, po C3a stimuliacijos išanalizavome pokyčius po 2 valandų, kai barjero vientisumo nuolydis mažėja, matuojant pagal TEER analizę. Pastebėjome stiprų pMLC padidėjimą tiek imunofluorescencija (5 pav., F ir G), tiek imunoblotingu (papildomas 9 paveikslas, B ir C), kuriuos abu blokavo gydymas C3aRA, BAPTA arba W7. Analizuodami poveikį VE-kadherinui, nepastebėjome akivaizdžių pokyčių nei imunofluorescencijos (5 pav., F ir G), nei imunoblotavimo būdu (papildomas 9 paveikslas, B ir D) visomis sąlygomis, o tai rodo, kad F-aktino streso pluošto susidarymas. ir pMLC aktyvacija, bet ne VE-kadherino baltymo pakeitimas, buvo įtrauktas į ankstyvą C3a / C3aR signalizacijos fazę. Tačiau po 24 valandų gydymo C3a pMLC lygis normalizavosi, tačiau VE-kadherino lygis buvo žymiai sumažintas tiek imunofluorescenciniu dažymu (5 pav., H ir I), tiek imunoblotingu (papildomas 9 paveikslas, E ir G). Gydymas C3aRA, BAPTA arba W7 normalizavo VE-kadheriną, nepaveikdamas pMLC (5I pav. ir 9 papildomas paveikslas, E – G).

Apskritai šie duomenys nustatė, kad tarpląstelinis Ca2+ yra antrasis pasiuntinys pasroviui nuo C3a/C3aR signalizacijos, tarpininkaujant pMLC aktyvumui ir VE-kadherino homeostazei endotelio ląstelėse. Šie radiniai rodo, kad yra 2 endotelio atsako į C3a fazės. Pirma, trumpalaikė fazė (2 valandos), kai endotelio ląstelės greitai ir greitai reaguoja į C3a signalizaciją, suformuodamos stresines skaidulas, o po to nepavyksta išlaikyti VE-kadherino baltymų lygio, dėl kurio atsiranda barjero pralaidumas (24 val.).

Endotelio ląstelėms būdingas C3ar1 ištrynimas gelbsti kraujagyslių fenotipus, sumažina mikroglijos reaktyvumą ir koreguoja su amžiumi susijusią neurodegeneraciją. Nes C3ar1 genetinė abliacija ir C3aR farmakologinis slopinimas galėjo išgelbėti su amžiumi susijusius smegenų kraujagyslių pokyčius, iškėlėme hipotezę, kad specifinė endotelio abliacija turės panašų poveikį kaip ir visuotinis taikymas, ir kad toks manipuliavimas turės įtakos su amžiumi susijusiam neurouždegimui. Pirmiau minėti in vitro tyrimai patvirtina endotelio C3aR vaidmenį tarpininkaujant barjero pralaidumui. Norėdami tiesiogiai patikrinti šią hipotezę, sukūrėme peles su sąlyginiu ištrynimu C3ar1 endotelio ląstelėse kryžminant a C3ar1-floxed alelis (40) su Tie2-Cre ( 41 ) pelių generuoti C3ar1 fl/fl Tie2-Cre (T2KO) pelėms. Pakratės draugas C3ar1 +/+ ir C3ar1 fl/fl pelės buvo naudojamos kaip kontrolė. Ląstelių tipui būdingas išmušimas buvo patvirtintas imunofluorescenciniu vaizdu (papildomas 10A paveikslas).

Kontrolinės ir T2KO pelių koimunofluorescencinis dažymas 3 ir 12–14 mėnesių amžiaus anti-VCAM1 ir anti-CD31 antikūnais atskleidė reikšmingą žievės kraujagyslių VCAM1 signalo padidėjimą 12–14 mėnesių amžiaus kontrolinėje grupėje (6A pav.). Panašiai kaip ir gemalo linijos ištrynimas, su amžiumi susijęs VCAM1 ekspresijos padidėjimas T2KO pelėse buvo beveik visiškai susilpnėjęs (6 pav., A ir B), kuris taip pat buvo pastebėtas hipokampe (papildomas 10 paveikslas, B ir C). Kraujagyslių morfologijos analizė naudojant CD31 dažymą ir 3D rekonstrukciją parodė, kad 12–14 mėnesių kontrolinių pelių kraujagyslės skerspjūvio plotas žymiai sumažėjo, palyginti su 3 mėnesių amžiaus pelėmis (6 pav., C ir D). Atitinka VCAM1 dažymą, endotelio ištrynimas C3ar1 pakako su amžiumi susijusiems kraujagyslių morfologijos pokyčiams išgelbėti (6 pav., C ir D). Šie duomenys parodė, kad konkrečiai abliuojant C3ar1 endotelio ląstelėse išgelbėjo su amžiumi susijusius smegenų kraujagyslių pokyčius, panašius į visuotinę abliaciją ir farmakologinę inaktyvaciją. Taigi, endotelio C3aR atliko autonominį ląstelių vaidmenį tarpininkaujant nuo amžiaus priklausomiems kraujagyslių uždegimo ir morfologijos pokyčiams.

Sąlyginis nokautas C3ar1 smegenų endotelio ląstelėse išsaugo su amžiumi susijusius kraujagyslių fenotipus. (A) Reprezentatyvūs VCAM1 ir CD31 dvigubo dažymo vaizdai iš 3 mėnesių ir 12–14 mėnesių endotelio C3ar1 Sąlyginės išmuštos (T2KO) pelės ir vados kontrolė (CTRL), rodanti padidėjusią VCAM1 ekspresiją su amžiumi CTRL pelėms, bet slopintą ekspresiją T2KO. (B) VCAM1 intensyvumo kiekybinis įvertinimas A. (C) Reprezentatyvus 3 mėnesių ir 12–14 mėnesių CTRL ir T2KO pelių CD31 dažymas ir 3D rekonstrukcija. (D) Vidutinių CD31 + skerspjūvio plotų kiekybinis įvertinimas. Visi duomenys atitinka vidurkį ± SEM n = 4 / grupė. Analizė skirta AF buvo atliktas naudojant vienpusį ANOVA su Tukey post hoc testu (**P < 0,01, ***P < 0,001). Mastelio juosta: 50 μm.

Anksčiau buvo pranešta, kad VCAM1 ekspresijos sumažinimas endotelio ląstelėse gali būti naudingas smegenų funkcijai (11). Taigi, mes išbandėme, ar C3aR / VCAM1 ašies slopinimas endotelio ląstelėse gali turėti įtakos mikroglijos reaktyvumui. Bendras 2 ir 12 mėnesių WT dažymas ir C3ar1 –/– pelėms, turinčioms mikroglijos žymenį IBA1 ir fagocitinės mikroglijos žymeklį CD68, o po to atlikus kolokalizacijos analizę, 12 mėnesių WT pelėse buvo nustatytas didesnis CD68 signalo, kolokalizuotas su IBA1, procentas, kuris buvo visiškai normalizuotas dėl visuotinės C3aR inaktyvacijos (7 pav., A). ir B). 12–14 mėnesių T2KO pelių ir jų vados kontrolinių grupių analizė parodė dalinį, bet reikšmingą CD68 imunoreaktyvumo sumažėjimą (7 pav., C ir D). Šis rezultatas rodo, kad nors C3aR yra ekspresuojamas kitų tipų ląstelėse, ypač mikroglijose, jis taip pat vaidina vaidmenį tarpininkaujant neurouždegimui smegenyse, moduliuodamas endotelio C3aR / VCAM1 ašį ir skatindamas periferinių imuninių ląstelių sąveiką smegenų kraujagyslėse.

Gimdos linija ir sąlyginis išmušimas C3ar1 gelbsti su amžiumi susijusį mikroglijos reaktyvumą ir neurodegeneracinius fenotipus. (A) Tipiškas IBA1 ir CD68 dvigubas imuninis dažymas WT ir C3ar1 –/– hipokampas 2 ir 12 mėn. (B) CD68 imunoreaktyvumo kiekybinis nustatymas IBA1 + mikroglijoje (n = 4 / grupė). (C) Tipiškas IBA1 ir CD68 dvigubas imuninis dažymas CTRL ir T2KO hipokampuose 3 mėnesius ir 12–14 mėnesių. (D) CD68 imunoreaktyvumo kiekybinis nustatymas IBA1 + mikroglijoje (n = 4 / grupė). (E) Hipokampo tūrio kiekybinis nustatymas naudojant vainikinius, serijiniu būdu atskirtus audinių mėginius (n = 7–9/grupė, 9 skyriai/gyvūnas, įvertintas kiekybiškai). (F) Entorinalinės žievės tūrio kiekybinis įvertinimas naudojant vainikinius, nuosekliai atpjautus audinių mėginius (n = 7–9/grupė, 9 skyriai/gyvūnas, įvertintas kiekybiškai). Duomenys, skirti B ir E reiškia vidurkį ± SEM, o analizė buvo atlikta naudojant vienkryptį ANOVA su Tukey post hoc testu (*P < 0,05, **P < 0,01, ***P < 0,001). Duomenys, skirti D atspindi vidurkį ± SEM, o analizė buvo atlikta naudojant 2 uodegų studentų metodą t testas (**P < 0,01). Duomenys, skirti F reiškia vidurkį ± SEM, o analizė buvo atlikta naudojant vienkryptį ANOVA su Holm-Sidak post hoc testu (*P < 0,05, **P < 0,01). Mastelio juosta: 50 μm (A ir C).

Norėdami nustatyti, ar vidutinio amžiaus (12–14 mėnesių) nustatyti imuninių ląstelių pokyčiai gali sukelti neuronų praradimą vėliau, atlikome jaunų (3 mėnesių) ir senų (20 mėnesių) WT kontrolinių pelių smegenų dalių dažymą Nissl metodu. ir 20 mėnesių amžiaus C3ar1 –/– ir T2KO pelėms (papildomas 11 paveikslas) ir kiekybiškai įvertinti hipokampo ir piriforminiai / entorinaliniai žievės tūriai (7 pav., E ir F). Kontroliniams gyvūnams nustatėme nedidelį, bet reikšmingą audinių tūrio sumažėjimą su amžiumi. Įdomu tai, kad pasaulinė ir endotelio ląstelėms būdinga C3aR abliacija lėmė panašų išgelbėjimo laipsnį (7 pav., E ir F). Kartu šie duomenys rodo, kad endotelio C3aR / VCAM1 ašies blokavimas ir endotelio kraujagyslių morfologijos atkūrimas gali atkurti mikroglijos funkciją ir atkurti smegenų sveikatą senėjimo metu.

C3aR moduliuoja kraujagyslių pokyčius PS19 tau – transgeninėse pelėse. Mūsų ankstesnė plačiai naudojamo PS19 tau – transgeninio pelės modelio analizė pranešė apie padidėjusį C3 / C3aR signalizavimą, susijusį su hiperfosforilinta tau patologija, todėl genetinė C3ar1 veiksmingai sumažino tau patologiją ir neurouždegimą (22). Anksčiau praneštų PS19 ir PS19 smegenų transkriptų tyrimas C3ar1 –/– pelės (22) aiškiai parodė C3aR gebėjimą moduliuoti įgimtą imuninį atsaką. Be to, atlikus per didelio šių genų ekspresijos duomenų analizę, nustatyta, kad KEGG ir Reactome keliai buvo reguliuojami PS19 ir sumažėjo PS19. C3ar1 –/– , atitinkantis citokinų aktyvavimą, leukocitų aktyvavimą ir migraciją, ląstelių adhezijos molekulių sąveiką ir citoskeleto reguliavimą arba aktyvavimą, visa tai atitinka endotelio atsakus į C3a (8A pav.). Be leukocitų nuorašų mūsų kelio analizėje, specifiniai transkriptai, nustatantys periferinių imuninių ląstelių infiltraciją (Vcam1, Ptpn22, Cd3e, ir Cd8a) taip pat buvo žymiai padidėjęs PS19 smegenyse (8A pav. ir 12 papildomas paveikslas).

Kraujagyslių anomalijos PS19 tau – transgeninėse pelėse ir priklausomybė nuo C3aR. (A) RNR-Seq analizė atskleidė, kad diferencijuotai išreikštų genų (DEG) skirtingų krypčių skaičius padidėjo, palyginti su 9 mėnesių amžiaus PS19, palyginti su WT gyvūnais (raudona), ir sumažėjo PS19. C3ar1 –/– palyginti su PS19 gyvūnais (mėlyna). Terminai buvo atrinkti iš rezultatų, atsižvelgiant į jų dalyvavimą kraujagyslių biologijoje ir imuninių ląstelių infiltracijoje, ir nubraižyti pagal P vertę reprezentuojantys išgelbėti genai, prisidedantys prie terminų, yra išvardyti (dešinėje). (B) 9 mėnesių amžiaus WT žievės dažymas, C3ar1 –/– , PS19 ir PS19 C3ar1 –/– Hipokampo kraujagyslės su CD31 ir VCAM1 parodė reikšmingą VCAM1 ekspresijos padidėjimą PS19 pelėse ir išgelbėjo šį fenotipą PS19 pelėms, turinčioms C3ar1 ištrynimas. (C) VCAM1 imuniteto intensyvumo kiekybinis įvertinimas. (D) CD31 dažymas ir IMARIS padedama 9 mėnesių WT 3D rekonstrukcija, C3ar1 –/– , PS19 ir PS19 C3ar1 –/– hipokampo kraujagyslės. (E) Vidutinio laivo skerspjūvio ploto kiekybinis įvertinimas. Visi duomenys atitinka vidurkį ± SEM n = 5 / grupė. Visų rezultatų analizė buvo atlikta naudojant vienkryptį ANOVA su Tukey post hoc testu (*P < 0,05, **P < 0,01, ***P < 0,001). Mastelio juosta: 50 μm.

Atsižvelgiant į endotelio procesų pokyčius, be periferinių imuninių ląstelių atsako, iškėlėme hipotezę, kad padidėjęs C3a / C3aR / VCAM1 kelias prisideda prie kraujagyslių pokyčių PS19 pelėse. Iš tiesų, 9 mėnesių amžiaus PS19 pelių, pažymėtų CD31 ir VCAM1, žievės kraujagyslių koimunofluorescencinė analizė atskleidė reikšmingą VCAM1 ekspresijos padidėjimą, kolokalizuotą su CD31 + kraujagyslėmis, ir šis fenotipas buvo išgelbėtas iki kontrolinio lygio pašalinus abliaciją. C3ar1 (8 pav., B ir C). Padidėjusią VCAM1 ekspresiją PS19 pelėse lydėjo drastiškas žievės smegenų kraujagyslių vidutinio skerspjūvio ploto sumažėjimas (8 pav., D ir E). Atsižvelgiant į senėjimo analizę, C3ar1 PS19 gyvūnų abliacija žymiai pagerino kraujagyslių morfologiją (8 pav., D ir E). Šie duomenys atskleidė kraujagyslių fenotipą, susijusį su tau patologija, ir rodo, kad endotelio C3aR / VCAM1 ašis prisideda prie kraujagyslių disfunkcijos tauopatijoje.

Mūsų duomenys pateikė įrodymų, kad aktyvuotas C3a / C3aR signalizavimas smegenų endotelio ląstelėse padidino ląstelių adhezijos molekulę VCAM1 ir inicijavo uždegiminį perėjimą, turintį įtakos smegenų kraujagyslių struktūrai ir funkcijai senėjimo metu. Tai buvo susijusi su limfocitų infiltracija, pakitusia kraujagyslių morfologija, padidėjusiu BBB pralaidumu ir galiausiai su amžiumi susijusia neurodegeneracija. Genetinis arba farmakologinis C3aR slopinimas išgelbėjo šiuos su amžiumi susijusius fenotipus. Mūsų in vitro BBB modelis susijęs su endotelio C3aR barjero sutrikimu ir siūlo pasroviui tarpląstelinį Ca 2+ signalizaciją ir VE-kadherino lokalizaciją ir ekspresiją kaip pagrindinius mechanizmus. Endotelio C3aR autonominis poveikis ląstelėms buvo dar labiau patvirtintas mūsų parodymu, kad endotelio ląstelėms būdinga abliacija C3ar1 fenokopijuota gemalo linijos delecija, atsižvelgiant į kraujagyslių fenotipus. Specifinė endotelio ląstelių analizė C3ar1- Knockout pelės taip pat patvirtina mintį, kad morfologiniai ir funkciniai kraujagyslių pokyčiai prisideda prie mikroglijos reaktyvumo ir su amžiumi susijusios neurodegeneracijos. Galiausiai, mes dokumentavome, kad panašūs kraujagyslių fenotipai ir jų priklausomybė nuo C3aR buvo pastebėti PS19 tau – transgeninėse pelėse, palaikant bendrą C3a / C3aR / VCAM1 signalizacijos kelią tarpininkaujant senėjimo ir neurodegeneracinių ligų neurouždegimui.

Norėdami nustatyti aktyvuotos endotelio C3a / C3aR ašies funkcines pasekmes senėjimo metu, išanalizavome VCAM1 ekspresiją ir periferinių imuninių ląstelių infiltraciją smegenyse ir nustatėme reikšmingą CD8 + T ląstelių padidėjimą, tuo tarpu genetinis ir farmakologinis C3a / C3aR kelio slopinimas. sumažino šiuos fenotipus. Tai greičiausiai įvyko per VCAM1 reguliuojamą procesą, nes kraujagyslių VCAM1 ir jo limfocitais ekspresuojamo ligando VLA-4 sąveika yra gerai nustatyta (42). Šie atradimai rodo stiprų poslinkį į kraujagyslių uždegimą smegenų endotelio ląstelėse senėjimo metu.

Neseniai paskelbta Yousef ir kt. padarė išvadą, kad padidėjusi smegenų VCAM1 ekspresija suaktyvino mikroglijas ir sumažino nervų kamieninių ląstelių skaičių senyvo amžiaus pelėse (11). Jie taip pat atkreipė dėmesį į periferinių imuninių ląstelių indėlį, naudodami αVLA-4 blokuojančius antikūnus 16 mėnesių pelėms, parodydami šių fenotipų išgelbėjimą. Dulken ir kt. darbas. taip pat teigė, kad padidėjęs kloniškai išsiplėtusių CD8 + T ląstelių paplitimas 28–29 mėnesių pelių smegenyse reikšmingai trukdė nervinių kamieninių ląstelių tinkamumui subventrikulinėje zonoje (13). Šios išvados, kaip ir mūsų, patvirtina periodinio imuninių ląstelių įsiskverbimo ir galimo klonų išsiplėtimo senėjimo metu modelį. Mūsų C3aR slopinimo tyrimai ir VLA-4 blokada, naudojama Yousef ir kt. rodo, kad periferinių imuninių ląstelių prisitraukimo blokavimas senėjimo metu gali sumažinti mikroglijų reaktyvumą ir susilpninti suaktyvėjusią neuroimuninę aplinką, o nekontroliuojant senų pelių, tolesnė CD8 + T ląstelių infiltracija ir klonų išplitimas (ir ankstyvųjų, ir vėlyvųjų rekrutų). Dalinis infiltracijos išgelbėjimas mūsų 20 mėnesių senumo farmakologinio slopinimo modelyje patvirtina šią prielaidą apie periodines, nuo amžiaus priklausančias infiltracijos bangas. Nors mūsų tyrimas nenagrinėjo nervų kamieninių ląstelių tinkamumo ar likimo, mes parodėme nuo C3aR priklausomą poveikį su amžiumi susijusiai neurodegeneracijai mūsų organizme. C3ar1-null ir T2KO pelės modeliai. Kartu dabartiniai rezultatai rodo, kad iš dalies su amžiumi susijusią neurodegeneraciją gali išprovokuoti periferinių imuninių ląstelių sąveika su mikroglija arba signalizacija. Būsimuose tyrimuose reikėtų išanalizuoti daugiau laiko momentų, ypač vėlesniame gyvenimo etape, siekiant nustatyti tikslius infiltracijos langus, turinčius įtakos smegenų funkcijai, ir aiškiai nustatyti šių CD8 + T ląstelių infiltratų vaidmenį. Naujausias Kolev ir kt. darbas. parodė, kad periferinės imuninės ląstelės padidina vidinę C3 gamybą po diapedezės į periferinius audinius (43). Jie rodo svarbų vaidmenį CD4 + T ląstelių sąveikoje (per LFA-1) su endoteliu (per ICAM1), bet taip pat nustato panašų poveikį CD8 + T ląstelėse, stimuliuojamose VCAM1, rodančiu vidinį IFN-γ ir C3 reguliavimą ( 43). Tolesnis šio mechanizmo išskaidymas, atsižvelgiant į CD8 + T ląsteles ir VCAM1, galėtų atskleisti galimus perdavimo mechanizmus, turinčius įtakos mikroglijos reaktyvumui senėjimo metu.

Taip pat išanalizavome smegenų kraujagyslių struktūrines ir morfologines hipokampo ypatybes, nes anksčiau buvo pranešta, kad šiame regione atsiranda su amžiumi susijusių kraujagyslių disfunkcija, pasireiškianti BBB sutrikimu ir sumažėjusia smegenų kraujotaka (44, 45). Mes nustatėme, kad C3a/C3aR signalizacija sukėlė struktūrinius kraujagyslių pokyčius, turinčius įtakos kraujagyslės skerspjūvio plotui ir kraujagyslės vingiuotumui – charakteristikos, anksčiau susijusios su sutrikusia smegenų kraujotaka ir nenormalia angiogeneze (34). Norint suprasti tikslų C3a poveikį hemodinamikai, reikia papildomo darbo. Zlokovičiaus grupės darbas parodė, kad prieš ligą BBB hipokampe patiria su amžiumi susijusį pralaidumą (10, 44–46). Mes nustatėme, kad pasenę pelių smegenų kraujagyslės buvo pralaidesnės BBB nepralaidžiam žymekliui, ir patvirtinome barjero vientisumo praradimą, analizuodami FACS izoliuotas endotelio ląsteles, kurios parodė, kad kritinių BBB genų genų ekspresija buvo sutrikusi.Cdh5, Ocln, Tjp1, ir Cldn5). Mūsų duomenys parodė, kad C3a / C3aR signalizacija iš dalies buvo atsakinga už šiuos struktūrinius ir funkcinius BBB vientisumo pokyčius senėjimo metu.

Mūsų duomenys, naudojant dekstraną, parodė, kad imuninių ląstelių infiltracija gydant ūminiu LPS buvo aktyvus procesas, o ne pažeistos BBB rezultatas. Šis aiškinimas skiriasi nuo ankstesnės ataskaitos, naudojant sunkiuosius izotopais ir radioaktyviaisiais žymėtais baltymus, kurie atskleidė padidėjusį BBB pralaidumą dėl LPS indukcijos (47). Nors tiksli šio neatitikimo priežastis nėra aiški, neseniai atliktas Wyss-Coray laboratorijos darbas nustatė potencialiai naujus, su amžiumi susijusius, receptorių sukeltus transcitozės mechanizmus baltymų pernešimui per BBB (48). Gali būti, kad panašus transcitozės mechanizmas gali būti sunkiųjų izotopų ar radioaktyviųjų spindulių žymėtų baltymų buvimas smegenyse ūminiuose neurouždegiminiuose modeliuose. Atsižvelgiant į šią naują raidą, reikėtų toliau dirbti, kad būtų geriau suprastas BBB pralaidumas esant ūminiam neurouždegimui.

Mechaninė endotelio barjero fenotipo analizė rodo kalcio sukeltos signalizacijos vaidmenį BBB in vitro modelyje. Tolesnė analizė nustatė galimą fazės atsaką, kai pradinis kalcio sukeltas signalizavimas sukėlė MLC baltymo fosforilinimą, dėl kurio tarpląstelinėse jungtyse prarandamas VE-kadherino baltymas.Šis poveikis buvo išgelbėtas slopinant C3aR arba kalmoduliną endotelio ląstelių kultūrose, nustatant tvirtą ryšį tarp C3a / C3aR aktyvacijos ir kalcio sukeliamo poveikio smegenų endotelio ląstelėse. Kartu šie radiniai parodė, kad smegenų kraujagyslių struktūros, hemodinamikos ir BBB pralaidumo pokyčius gali tiesiogiai moduliuoti glijos reaktyvumas ir kiti su komplementu susiję pokyčiai, pastebėti vyresnio amžiaus smegenyse.

Pagrindinis šio tyrimo dėmesys skirtas su amžiumi susijusių kraujagyslių pokyčių dėl C3a / C3aR signalizacijos vaidmeniui, tačiau mes pastebėjome panašų aktyvavimą PS19 tauopatijos modelyje. Ankstesniame šio modelio tyrime (22) nustatėme pagrindinį nuo C3aR priklausomą mikroglijos aktyvacijos tinklą ir parodėme, kad blokuojant C3aR koreguojama mikroglijos aktyvacija ir kiti transkripcijos pokyčiai. C3a/C3aR tinklo aktyvinimas taip pat turėjo įtakos genų ekspresijos parašams, atitinkantiems periferinių imuninių ląstelių aktyvaciją – reiškinį, apie kurį anksčiau buvo pranešta kituose Alzheimerio ligos pelių modeliuose (49, 50). Atsižvelgdami į tai, manėme, kad sutrikusi kraujagyslių ir endotelio ląstelių reakcija gali būti iš dalies atsakinga už periferinių imuninių ląstelių parašų buvimą. Iš tiesų, RNR-Seq analizė atskleidė padidėjusį kiekį Vcam1, Cd3e, Cd8a, ir Ptpn22 genai PS19 hipokampuose, o histologija atskleidė labai pakitusią kraujagyslių morfologiją. Ankstesnis Faraco ir kt. darbas. įrodė hipertenzijos vaidmenį stiprinant hiperfosforilinto tau kaupimąsi, o tai patvirtina mūsų įsitikinimą, kad endotelio struktūra ir funkcija gali turėti įtakos ligos patogenezei (51). Laurent ir kt. naudojo CD3 + T ląstelių išeikvojimo strategiją, rodančią, kad Clec7a, Itgax, Cd68, ir net astrocitinis Gfap iRNR lygis sumažėja dėl T ląstelių išeikvojimo (50). Nors mūsų dabartinis tyrimas nenagrinėja šių kraujagyslių pokyčių, susijusių su ligos progresavimu, pasroviui, jis pabrėžia galimą endotelio ląstelių vaidmenį stiprinant mikroglijos reaktyvumą per kraujagyslių funkciją ir periferinių imuninių ląstelių sąveiką. Kartu šie tyrimai nustato, kad endotelio ląstelės yra ligos progresavimo per C3a / C3aR / VCAM1 ašį vartai.

Apibendrinant galima pasakyti, kad mūsų darbas nustato potencialiai naują komplemento reguliavimo ašį BBB per endotelio C3aR. Tai lemia svarbų vaidmenį C3aR priklausomam endotelio uždegiminiam perėjimui, dėl kurio padidėja VCAM1 ekspresija senose smegenyse. Mūsų duomenys rodo, kad komplemento sukelto poveikio blokavimas gali turėti didelės įtakos kraujagyslių sveikatos gerinimui, BBB pralaidumo išsaugojimui ir senėjimo bei neurodegeneracijos neurouždegimo mažinimui. Kadangi komplemento kelias yra reguliuojamas tiek esant ūminėms uždegiminėms sąlygoms, kaip insultas ir trauminis smegenų sužalojimas, tiek neurodegeneracinėmis ligomis, ypač Alzheimerio liga, kurios didžiausias rizikos veiksnys yra amžius, mūsų išvados turi tiesioginės įtakos patogenezei ir terapiniam taikymui. šių su amžiumi susijusių smegenų ligų.

Norėdami gauti daugiau informacijos, žr. Papildomi metodai.

Pelės ir gydymas. Pagyvenusios C57BL/6J pelės buvo gautos iš NIH Nacionalinio senėjimo instituto senstančios graužikų kolonijos. C3ar1- nepakankamos pelės (C3ar1 –/– ) pelės buvo gautos iš Jackson Laboratory ir 5 kartoms sukryžmintos į C57BL/6J. Pelės buvo laikomos po 2–4 narve patogenų neturinčioje pelių patalpoje su ad libitum prieiga prie maisto ir vandens 12 valandų šviesos / 12 valandų tamsos ciklu. Pelės sąlyginio išmušimo tyrimams buvo išvestos iš mišrių Tie2 cre pelių (C57BL/6J) ir C3ar1 fl/+ pelėms (BALB/c) (40). PS19 tyrimų veisimo schemą anksčiau paskelbė Litvinchuk ir kt. (22). Visiems eksperimentams buvo naudojami maždaug vienodi patinai ir patelės.

Vežiklis (0,5 % DMSO) arba C3aR antagonistas (C3aRA 1 mg/kg) buvo i.p. švirkščiama kas antrą dieną 4 savaites. Dėl i.c.v. suleidus LPS, pelės buvo patalpintos į Kopf stereotaksinį instrumentą, o stiklinės adatos buvo įdurtos per angas, naudojant koordinates, kad būtų nukreipti į šoninius skilvelius (–0, 4 mm anteroposterior, ± 1, 0 mm vidurinė pusė ir – 2, 0 mm dorsoventral nuo kaukolės paviršiaus bregma). LPS (2 μg / ml) arba nešiklis (PBS) buvo skiriamas abipusiai (po 2 μL kiekvienoje pusėje).

BBB analizė buvo atlikta taip, kaip aprašyta anksčiau (35). Trumpai tariant, pelėms į uodegos veną buvo sušvirkšta 100 μL 10 mg/ml pradinio TRITC-dekstrano (MW 65–85 kDa Sigma-Aldrich, T1162). Dažams buvo leista natūraliai perfuzuoti 2 valandas ir tada buvo perfuzuoti PBS. Vienas pusrutulis buvo naudojamas TRITC fluorescencijos signalui nustatyti audinių homogenatuose (sužadinimas λ 550 nm, emisija λ 580 nm), naudojant plokštelių skaitytuvą (Molecular Devices Spectra Max i3x). Kitas pusrutulis buvo fiksuotas 4% PFA per naktį 4 ° C temperatūroje ir perjungtas į 30% sacharozės. Sagitalinės smegenų sekcijos (30 μm) buvo supjaustytos slankiojančiu mikrotomu, plaunamos PBS ir 30 minučių dažomos lektinu-649 (Vector Labs, DL-1178) kambario temperatūroje PBS, kuriame yra 0,4% Triton X-100, 4%. asilo serumas ir 1% BSA smegenų kraujagyslėms pažymėti. Pjūviai buvo vaizduojami Leica TCS lazeriniu konfokaliniu mikroskopu 40 × panardinant į aliejų, su Z- 0,5 μm žingsnis bendrame 30 μm diapazone.

Ląstelių kultūros. Pirminiai HBMEC buvo gauti iš Cell Systems (ACBRI 376). Ląstelės buvo atšildytos ir supilamos į T75 kolbas, kad būtų galima išplėsti Lonza EGM2-MV terpėje (CC-3202), kad būtų pasiekta P4 kultūra. Ląstelės buvo kultivuojamos iki susiliejimo, santykiu 1:4 perkeliamos į T75 kolbas P5 kultūroms ir leista plėstis iki susiliejimo prieš užšaldant (EGM2-MV plius 10% DMSO). Švieži buteliukai buvo atšildyti, kad būtų gautos P6 kultūros, kurios buvo naudojamos visiems tolesniems eksperimentams.

Pirminiai žmogaus astrocitai buvo gauti iš ScienCell Research Laboratories (ScienCell, 1800). Ląstelės buvo atšildytos ir dedamos į T75 kolbą, kad būtų galima išplėsti astrocitų terpėje (AM) (ScienCell, 1801). Ląstelės buvo subkultūrintos iki beveik susiliejimo (80–90%), santykiu 1:4 perkeltos į T75 kolbas ir prieš užšaldant leista plėstis iki beveik susiliejimo (AM plius 10% DMSO). Švieži buteliukai buvo atšildyti ir naudojami visiems tolesniems eksperimentams.

Pirminės pelių astrocitų kultūros buvo paruoštos, kaip aprašyta anksčiau (20) ir išgrynintos naudojant neigiamą atranką magnetinėmis CD11b granulėmis (Miltenyi Biotec, 130-049-601). Pirminiai HBMEC buvo kultivuojami ant 100 μg/mL fibronektino ir Col IV padengtų 24 arba 48 šulinėlių plokštelių. Ląstelės buvo pasėtos 2,5 × 105 ląstelių/cm2 tankiu. Susiliejusios ląstelės buvo apdorotos IL-1β (10 ng/ml, R&D Systems, 201-LB-005), C3a (500 nM, R&D Systems, 3677-C3-025), C5a (250 nM, R&D Systems, 2037-C5). -025), jonomicinas (10 μM, Cayman Chemical, 10004974) arba kartu su vienu iš inhibitorių SB290157 (5 μM, Calbiochem, 559410), W7 (50 μM, Tocris, 0369) arba BAPTA-M. Tocris, 2787). Ląstelės buvo analizuojamos po 2 valandų arba 24 valandų gydymo.

TEER analizė buvo atlikta naudojant pirminių HBMEC ir pirminių žmogaus ar pelės astrocitų derinius bendroje kultūroje. Trumpai tariant, pusiau pralaidūs transwell intarpai (Corning, 3470) buvo padengti 100 μg / ml fibronektino ir Col IV ant luminalinio paviršiaus 2 valandas 37 ° C temperatūroje PBS. Likęs dangos tirpalas buvo išsiurbtas, o transwells apverstos ir dedamos į 12 šulinėlių auginimo plokšteles. Pilvo paviršius buvo padengtas poli-d-lizinu (PDL) 37 ° C temperatūroje 2 valandas, o likęs tirpalas buvo išsiurbtas. Apversti pirminiai astrocitai buvo pasėti į pilvo paviršių 1,5 × 105 ląstelių/cm 2 tankiu ir 4–6 valandas 37 °C temperatūroje 100 μL AM (ScienCell). Tada membranos buvo grąžintos į normalią padėtį pradinėje auginimo plokštelėje, o astrocitai buvo auginami AM, dedami į audinių kultūros plokštelę (abluminal). Ląstelės buvo kultivuojamos 48 valandas 37 °C temperatūroje, o endotelio ląstelės buvo pasėtos į luminalinį skyrių 1,5 × 105 ląstelių/cm2 tankiu EGM2-MV. Visi TEER rodmenys buvo išmatuoti naudojant STX2 lazdelės elektrodus su EVOM2 voltų / omų matuokliu (World Precision Instruments). Kultūros subrendo per 3–4 dienas, o kai TEER stabilizavosi (

160–180 Ω), buvo pridėtas gydymas ir TEER buvo stebimas per 24 valandas. Visi TEER rodmenys buvo normalizuoti iki vidutinių rodmenų iš 2 įdėklų be ląstelių kiekvienam laiko taško įrašymui prieš normalizuojant kontrolinius mėginius.

Smegenų kraujagyslių preparatai. Pelės smegenų kraujagyslių išskyrimas buvo atliktas taip, kaip aprašyta anksčiau (28) su nedideliais pakeitimais. Trumpai tariant, pelės buvo perfuzuotos PBS, smegenys buvo pašalintos, o smegenėlių uoslės lemputė ir smegenų kamienas buvo išmesti. Iš jų buvo pašalintos kietosios žarnos ir smegenų dangalai, švelniai supjaustyti skutimosi peiliuku ir švelniai homogenizuoti naudojant stiklinį Dounce homogenizatorių (Kontes Glass, 19), viskas ant ledo. Homogenatas buvo centrifuguotas, supernatantas buvo išmestas, o nuosėdos pakartotinai suspenduotos dekstrano tirpale, kad būtų pašalintos mielino liekanos. Tada gauta granulė buvo filtruojama per 40 μm filtrą, o indo fragmentai buvo laikomi filtre. Tada filtras buvo apverstas, dedamas ant 50 ml kūginio mėgintuvėlio ir nuplaunamas. Laivo fragmentai buvo susmulkinti esant 300g 5 minutes ir fiksuotas 4% PFA 30 minučių ant ledo. Fiksuoti fragmentai buvo susmulkinti esant 300g 5 minutes, išplauti PBS ir sumontuoti ant rankiniu būdu tinkluotų stiklelių dažymui. Kraujagyslės buvo užblokuotos PBS, turinčiu 0,4% Triton X-100, 4% asilo serumo ir 1% BSA, 30 minučių ir inkubuojamos blokuojančiame tirpale su pirminiu antikūnu per naktį 4 °C temperatūroje. Priklausomai nuo eksperimento, pirminiai antikūnai buvo naudojami taip: triušių anti-GFAP (MilliporeSigma, G9269), žiurkių anti-C3aR (Hycult, 10130173) ir ožkų anti-mVE-kadherinas (R&D Systems, AF1002). Vaizdas buvo atliktas Leica TCS lazeriniu konfokaliniu mikroskopu 63 × panardinant į aliejų, su Z- 0,5 μm žingsnis bendrame 10 μm diapazone.

Srauto citometrijos analizė. Senų smegenų limfocitų srauto citometrinė analizė buvo atlikta naudojant CoBrA disociacijos strategiją, kaip aprašyta anksčiau (27), šiek tiek modifikavus mielino / šiukšlių pašalinimą, antikūnų dažymą ir disociaciją su limfocitų potipio žymenimis. Trumpai tariant, suaugusios pelės buvo perfuzuojamos PBS, smegenų audiniai buvo švelniai susmulkinti steriliais skutimosi peiliukais, virškinami papaine (Worthington Biochemical, LK003172) ir DNaze (Worthington Biochemical, LK003178), o po to 3–4 kartus sutrinami naudojant ugniai poliruotą stiklą. Pasteur pipetė. Po inkubacijos papaino virškinimas buvo neutralizuotas HBSS+ ir suspensija granuliuota esant 310 °C.g 5 minutes 4°C temperatūroje. Nuosėdos buvo resuspenduotos 1 ml HBSS+, perkeltos į ledinį 1,7 ml Eppendorf mėgintuvėlį ir dar 3 kartus sutrintos, o supernatantas buvo surinktas po trumpo, mažo greičio centrifugavimo. Supernatantas kiekvieno trumpo centrifugavimo pabaigoje buvo filtruojamas per sudrėkintą 40 μm ląstelių sietelį (BD Biosciences, 352340) į atšaldytą 50 ml kūginį mėgintuvėlį ir centrifuguojamas 310 laipsnių kampu.g 5 minutes 4°C temperatūroje. Gauta granulė buvo išeikvota iš mielino ir kitų šiukšlių, naudojant 20% izotoninį Percoll PLUS (MilliporeSigma, E0414-250ML) atskyrimą. Gautoje granulėje buvo atskirtų pavienių ląstelių. Skiriant mieloidinę ir limfoidinę ląsteles, ląstelės buvo inkubuojamos 500 μL HBSS+, kuriame yra 1:100 pelės BD Fc blokas (BD Biosciences, 553141), 1:500 žiurkės anti-CD45-BV421 (BD Biosciences, 563890), ir žiurkės 1:50 -CD11b–FITC (BD Biosciences, 553310) ant ledo 15–20 minučių. Norint nustatyti limfocitų populiacijų potipius, audinių disociacijos strategija buvo pakeista naudojant kolagenazę/dispazę (MilliporeSigma, 10269638001) vietoj papaino, kad būtų išsaugoti CD19, CD8a ir CD4 epitopai. Visi kiti disociacijos strategijos žingsniai išliko tokie patys. Po audinių disociacijos ląstelės buvo inkubuojamos 1:500 žiurkės anti-CD45-BUV395 (BD Biosciences, 564279), 1:500 žiurkės anti-CD11b-FITC (BD Biosciences, 553310), žiurkėno anti-CD3ε-BV650 (BD Biosciences). 564378), 1:500 žiurkės anti-CD19-BV480 (BD Biosciences, 566167), 1:500 žiurkės anti-CD4-PE (BD Biosciences, 553730) ir 1:500 žiurkės anti-CD8a-APC (BD, 553035) ant ledo 15-20 minučių. Prieš srauto citometrinę analizę ląstelės du kartus plaunamos HBSS+ ir resuspenduojamos 500 μl HBSS+. Srauto analizė buvo atlikta naudojant BD Biosciences LSR Fortessa su 355 nm, 405 nm, 488 nm, 561 nm ir 640 nm lazeriais, kad būtų sumažintas spektrinis persidengimas.

Dėl astrocitų ir endotelio ląstelių FACS žr. audinių paruošimo metodus naudojant papainą. Po audinių disociacijos ląstelės buvo inkubuojamos 500 μl HBSS+, kuriame yra 1:100 pelės BD Fc blokas (BD Biosciences, 553141), LIVE/DEAD Fixable Blue Dead Cell (Thermo Fisher Scientific, L23105), 1:500 žiurkės anti-CD245-B (BD Biosciences, 563890) ir 1:500 žiurkių anti-CD11b-FITC (BD Biosciences, 553310), 1:250 anti-CD49a-VioBright PE (Miltenyi Biotec, 130-107-632) ir 1:10 ACSA-2-APC (Miltenyi Biotec, 130-116-245) ant ledo 15-20 minučių. Endotelio ląstelės buvo surūšiuotos pirmiausia pašalinant CD45 + ir CD11b + ląsteles ir apjungiant CD49a + ląsteles. Astrocitai buvo surūšiuoti apimant trigubą neigiamumą buvusiems žymenims ir galiausiai apimant ACSA2 + ląsteles. Rūšiavimas buvo atliktas naudojant BD Biosciences Aria II ant 100 μm antgalio. Ląstelės buvo surūšiuotos į 1,7 ml Eppendorf mėgintuvėlius, kuriuose yra 200 μL HBSS+, po to centrifuguojamos ir lizuojamos granulės Qiagen RLT buferyje, kuriame yra 1% β-merkaptoetanolio.

HBMEC srauto citometrijai ląstelės buvo išskirti 5 minutes tripsinu EDTA (Thermo Fisher Scientific, 25200056), o tripsinas buvo neutralizuotas naudojant HBSS+. Ląstelės buvo susmulkintos centrifuguojant 300 laipsnių kampug ir skalbtas 3 kartus su HBSS+. Ląstelės buvo fiksuotos 4 % PFA 20–30 minučių 37 ˚ C temperatūroje. Po fiksavimo į mėgintuvėlį prieš centrifugavimą buvo pridėta HBSS+, kad būtų sumažintas ląstelių praradimas. Ląstelės buvo centrifuguojamos 300 laipsnių kampug ir skalbtas 3 kartus su HBSS. Antikūnai buvo atskiesti HBSS+, o ląstelės buvo nudažytos atitinkamomis IgG kontrolėmis arba žiurkės anti-C3aR, 1:500 (R&D Systems, MAB10417), pelės anti-Glut1 1:1000 (Thermo Fisher Scientific, MA1-37783), deriniu. ir ožkų anti-VE-kadherinas 1:1000 (R&D Systems, MAB9381). Ląstelės buvo inkubuojamos antikūnų tirpale ant stalo rotatoriaus 30 minučių, po to 3 kartus plaunamos HBSS+ ir inkubuojamos atitinkamuose antriniuose antikūnuose 30 minučių kambario temperatūroje staliniame rotatoriuje. Prieš srauto citometrinę analizę ląstelės buvo plaunamos HBSS+ 3 kartus.

Kiekybinė RT-PGR. RNR buvo išskirta iš ląstelių naudojant RNeasy Micro rinkinį (QIAGEN, 74004). Atvirkštinė transkripcija buvo atlikta naudojant iScript Reverse Transcription Supermix (Bio-Rad, 1708840) pagal gamintojo protokolą. Visa iš ląstelių granulių išskirta RNR buvo paversta cDNR. Kiekybinis RT-PGR buvo atliktas naudojant iTaq Universal SYBR Green Supermix (Bio-Rad, 172-5120) naudojant CFX384 Touch Real-Time PGR aptikimo sistemą.

Imuninis dažymas ir vaizdo analizė. Kultivuojamos ląstelės buvo fiksuotos 4% PFA 20 minučių 37 ° C temperatūroje. Mėginiai buvo plaunami PBS, o po to blokuojami ir permeabilizuojami PBS, turinčiu 0,4% Triton X-100, 4% asilo serumo ir 1% BSA 30 minučių. Mėginiai buvo inkubuojami blokuojančiame tirpale, kuriame yra pirminis antikūnas, per naktį 4 ° C temperatūroje. Priklausomai nuo eksperimento, pirminiai antikūnai buvo naudojami taip: triušio anti-pMLC2 S19 (Cell Signaling Technology, 3671), ožkos anti-hVE-kadherinas (R&D Systems, AF938) arba Phalloidin CruzFluor 555 (Santa Cruz Biotechnology, sc-36379). ). Visi vaizdai buvo paimti naudojant Leica TCS lazerinį konfokalinį mikroskopą 40 × arba 63 × panardinant į aliejų, su Z- 0,5 μm žingsnis bendrame 5 μm diapazone. PFI buvo normalizuota pagal ląstelių skaičių kiekviename vaizde, o kiekvieną sąlygą sudarė 8–10 vaizdų (n = 250–300 langelių).

Pelės smegenų analizei pelės buvo perfuzuojamos 4% PFA, po to po fiksacijos 4% PFA per naktį 4 ° C temperatūroje, o po to perkeltos į 30% sacharozės tirpalą iki pjūvio. Sagitalinės smegenų sekcijos (30 mm) buvo supjaustytos ant slankiojančio mikrotomo ir laikomos –20 ° C temperatūroje krioprotektante. Po plovimo PBS, sekcijos buvo užblokuotos PBS, turinčiu 0, 4% Triton X-100, 4% asilo serumo ir 1% BSA, 30 minučių, o po to inkubuojamos blokuojančiame tirpale, kuriame yra pirminis antikūnas, per naktį 4 ° C temperatūroje. Priklausomai nuo eksperimento, pirminiai antikūnai buvo naudojami taip: triušių anti-GFAP (MilliporeSigma, G9269), žiurkių anti-C3 (Hycult, 10129042), žiurkių anti-C3aR (Hycult, 10130173), anti-CD106 (BioLegend, 2)30. , žiurkių anti-CD31 (BD Biosciences, 550274), ožkų anti-mVE-kadheriną (AF1002), ožkų anti-PDGFR-β (R&D Systems, AF 1042), pelės anti-Glut1 (Thermo Fisher Scientific, MA1-37783), ir triušio anti-Col IV (Abcam, ab6586). Po pirminio antikūnų dažymo sekcijos buvo plaunamos 1 × PBS 3 kartus ir 1–2 valandas dažytos atitinkamais antriniais antikūnais ir vėl plaunamos prieš montavimą.

Norint kiekybiškai įvertinti VCAM1 pelės žievėje ir hipokampe, sekcijos buvo nudažytos CD31 ir VCAM1, tada fluorescencinis signalas buvo nuskaitytas naudojant EVOS FL Auto sistemą 10 ×. Tada vaizdai buvo apdoroti ImageJ (NIH), o fonas buvo atimtas prieš kiekybinį nustatymą. Bendras VCAM1 teigiamas signalas buvo kiekybiškai įvertintas kaip kiekvieno regiono, hipokampo ar žievės procentinis plotas. Šio signalo kolokalizacija su CD31 buvo patvirtinta dėl tikslumo.

Norint kiekybiškai įvertinti C3 užimtumą astrocituose, Z- rietuvės (

30 μm storio ir 0,5 μm žingsnio dydžio) buvo imami 40 kartų panardinant aliejuje, ženklinant C3, ir analizuojami naudojant IMARIS 9.2.1 programinės įrangos funkciją „Dėmės“. C3 atvaizdavimui taškai buvo sukurti automatiškai. Vėliau, Z-Stakai buvo analizuojami naudojant „Co-loc“ funkciją, kur GFAP + signalas buvo naudojamas astrocitų kontūrams ir slenksčiams užmaskuoti, kad būtų pašalintas fonas. Tada duomenys buvo įrašyti procentais dominančio regiono (ROI) (GFAP + signalo kaukė), kurį užima C3 (dėmės) signalas. Aštuoni vaizdai, apimantys CA1-CA3, buvo padaryti iš 5 pelių vienoje grupėje.

Vidutinio laivo skerspjūvio ploto kiekybiniam įvertinimui Z- rietuvės (

30 μm storio ir 0, 5 μm žingsnio dydžio) buvo imami 40 kartų panardinant į aliejų, ženklinant IV koloną. Pirmiausia vaizdai buvo analizuojami naudojant IMARIS 9.2.1 programinės įrangos „Paviršių“ funkciją, kad būtų sukurta 3D kraujagyslės rekonstrukcija ir bendras kraujagyslės tūris μm 3 . Vėliau, naudojant funkciją „Filaments“, bendras kraujagyslės ilgis viename vaizde buvo įvertintas apskaičiuojant atskirų kraujagyslių šakų matavimus μm. Vidutinis skerspjūvio plotas buvo nustatytas proporcingai matuojant bendrą kraujagyslių tūrį pagal bendrą kraujagyslės ilgį viename vaizde. Šeši vaizdai, apimantys CA1-CA3, buvo padaryti 5 pelėms vienoje grupėje.

Norėdami kiekybiškai įvertinti vingiuotų kraujagyslių morfologiją, Z- rietuvės (

30 μm storio ir 0, 5 μm žingsnio dydžio) buvo imami 40 kartų panardinant aliejuje su ženklinimu CD31. Vaizdai buvo kiekybiškai įvertinti rankiniu būdu, skaičiuojant projektuojamų kamščiatraukių indų skaičių Z- sukrauti vaizdus. Vaizdai buvo suprojektuoti Leica LAS X programine įranga ir rankiniu būdu slinkti, kad būtų galima suskaičiuoti kamščiatraukių skaičių hipokampo kraujagyslėse. Norint parodyti šią morfologiją, reprezentatyvūs vaizdai buvo paimti pagal tuos pačius vaizdo parametrus, bet esant 63 × panardinimui į aliejų. IMARIS 9.2.1 programinės įrangos „Paviršių“ funkcija buvo naudojama CD31 kraujagyslės 3D rekonstrukcijai generuoti, o animacijos skirtukas buvo naudojamas filmams kurti. Šeši vaizdai, apimantys CA1-CA3, buvo paimti iš 5 pelių kiekvienoje grupėje, kad būtų galima kiekybiškai įvertinti.

Norint kiekybiškai įvertinti mikroglijos reaktyvumą, CD68 kolokalizacija Iba1 signale buvo kiekybiškai įvertinta naudojant Z- rietuvės, pavaizduotos Leica konfokaliniu mikroskopu su 40 × alyvos objektyvu, 1,0 skaitmeniniu priartinimu, bendras storis 25 μm ir 1 μm žingsnio dydis. CD68 signalo kolokalizacijos procentinė dalis užmaskuotoje Iba1 ROI buvo apskaičiuota naudojant IMARIS funkciją „Co-loc“ ir parodyta kaip šio procento pokytis.

Norint kiekybiškai įvertinti hipokampo ir entorinalinės žievės tūrį, pelių užšaldyti smegenų audiniai buvo nuosekliai supjaustyti 50 μm. Pjūviai, kuriuose yra hipokampo arba entorinalinės žievės (kas šeštas skyrius, 300 μm atstumu vienas nuo kito) tarp bregmos +2,1 mm ir bregmos –3,9 mm iki hipokampo arba entorinalinės žievės nugarinio galo, buvo nudažytos 0,25% krezilo etalolio tirpale, po to dehidratuotos. sumontuotas. Skaidrės buvo vaizduojamos naudojant Nanozoomer 2.0-HT sistemą (Hamamatsu), o dominančios sritys buvo atsektos naudojant NDP Viewer programinę įrangą. Dominančios srities tūris buvo kiekybiškai įvertintas naudojant šią formulę: tūris = (ploto suma) × 0,5 mm.

RNR-Seq analizė. RNA-Seq duomenys, kuriuose yra pakitimų ir pakoreguoti P buvo panaudotos mūsų ankstesnio tyrimo (22) vertės (GEO: GSE114910). Kelio analizei diferencijuotai išreikšti genai su P (koreguotos) vertės, mažesnės nei 0, 05, buvo įkeltos į InnateDB svetainę, o reikšmingų terminų KEGG ir REACTOME duomenų bazėse apskaičiuoti buvo naudojama per didelio reprezentavimo analizė. Pasirinktus reikšmingus terminus nubraižė P vertė, remiantis jų dalyvavimu kraujagyslių biologijoje ir imuninių ląstelių infiltracijoje, ir buvo išvardyti reprezentatyvūs genai, prisidedantys prie įvykių. Atskiriems genų sklypams buvo naudojamos FPKM reikšmės, o reikšmingumas buvo apskaičiuotas naudojant vienkryptį ANOVA.

Statistika. Visa statistinė analizė buvo atlikta naudojant GraphPad Prism programinę įrangą, 8.0.2 versiją (GraphPad Software). Visi duomenys pateikiami kaip vidurkis ± SEM. Jei nenurodyta kitaip, visi grupiniai palyginimai buvo atlikti taikant vienpusę ANOVA su Tukey korekcija, o visi poriniai palyginimai buvo atlikti dvipuse Studento analize. t bandymai, priklausomai nuo eksperimento plano. Visiems bandymams, P mažesnės nei 0,05 vertės buvo laikomos reikšmingomis, o didesnės nei 0,05 – nereikšmingomis.

Studijų patvirtinimas. Visos procedūros su gyvūnais buvo atliktos pagal NIH gaires ir patvirtinus Baylor medicinos koledžo IACUC.

NEP ir HZ sumanė projektą ir suplanavo eksperimentus. NEP atliko visus eksperimentus ir duomenų analizę, jei nenurodyta kitaip. ER suteikė reagentus ir techninę pagalbą atliekant IMARIS vaizdų analizę, atliko kelio analizę ir redagavo rankraštį. AL suteikė mėginius ir techninę pagalbą bei atliko smegenų tūrinę audinių analizę. JK pateikė C3ar1-floxed pelės. NEP parašė rankraštį su HZ įvestimi ir pataisymu. Visi autoriai perskaitė ir patvirtino galutinį rankraštį.

Esame dėkingi D. Holtzmanui (Vašingtono universitetas) už dosnią pagalbą atliekant smegenų tūrinę analizę. Labai dėkojame Nacionaliniam senėjimo institutui, kuris pasiūlė senų C57BL6/J pelių, kurios leido atlikti šį darbą. Dėkojame C. Beeton, J. Sederstrom ir Baylor medicinos citometrijos ir ląstelių rūšiavimo branduoliui, remiamam NCI-CA125123 už FACS analizę. Esame dėkingi N. Aithmitti ir B. Contreras už ekspertinę techninę pagalbą ir Zheng laboratorijos nariams už skatinančias diskusijas. Šis tyrimas buvo paremtas NIH dotacijomis (R01 NS093652, R01 AG020670, R01 AG057509, RF1 AG054111 ir RF1 AG062257 iki HZ).

Interesų konfliktas: Autoriai pareiškė, kad interesų konflikto nėra.


Tag Archives: uždegimas

IEŠKOTI ŠIAME TINKLARAŠTYJE

Dienoraščio statistika

Vėliava ir smūgiai

Sekite tinklaraštį el. paštu

Puslapiai

Archyvai

    (2) (30) (7) (9) (25) (10) (17) (21) (5) (5) (12) (3) (5) (1) (1) (1) (19) (9) (12) (4) (4) (11) (8) (14) (23) (15) (16) (21) (14) (7) (17) (7) (14) (12) (18) (22) (15) (38) (14) (19) (25) (15) (17) (20) (15) (19) (8) (13) (11) (6) (10) (23) (18) (17) (15) (19) (31) (38) (33) (40) (53) (50) (50) (70) (45) (49) (42) (37) (37) (49) (35) (29) (25) (28) (21) (41) (51) (23) (33) (46) (31) (38) (74) (86) (101) (170) (98) (113) (80) (63) (70) (100) (91) (102) (104) (114) (129) (131) (155) (109) (105) (81)

Kategorijos

    (192) (48) (1) (1) (1) (6) (7) (3) (1) (5) (38) (1) (1) (1) (1) (6) (2) (54) (1) (1) (2) (8) (3) (1) (40) (5) (1) (1) (11) (78) (39) (4) (25) (64) (4) (148) (6) (1) (1) (1) (1) (36) (24) (1) (10) (81) (5) (7) (42) (40) (1) (1) (1) (49) (1) (22) (5) (8) (1) (4) (1) (1) (5) (6) (4) (8) (5) (5) (4) (61) (32) (1) (70) (4) (2) (1) (7) (6) (53) (39) (23) (58) (53) (42) (34) (24) (1) (1) (14) (14) (1) (1) (105) (21) (18) (16) (1) (10) (1) (3) (1) (8) (3) (1) (2) (1) (3) (2) (2) (3) (3) (2) (5) (2) (1) (1) (1) (2) (1) (6) (10) (8) (10) (8) (34) (38) (3) (1) (1) (3) (2) (16) (8) (3) (4) (9) (1) (1) (79) (5) (2) (52) (3) (1) (5) (76) (5) (6) (10) (2) (1) (2) (2) (1) (1) (3) (1) (12) (1) (1) (93) (82) (39) (1) (75) (8) (138) (257) (293) (1) (10) (13) (119) (3) (1) (83) (39) (9) (1) (2) (23) (3) (3) (8) (3) (1) (4) (74) (2) (10) (3) (1) (2) (2) (4) (12) (2) (1) (16) (53) (3) (10) (1) (2) (2) (1) (1) (2) (2,059) (7) (1) (24) (4) (2)

Naujausios žinutės

  • Tralokinumabas 2021 m. liepos 2 d
  • Upacicalcet natrio hidratas 2021 m. liepos 1 d
  • Meglimino hidrochloridas 2021 m. birželio 30 d
  • CVnCoV, zorecimeranas, CureVac COVID-19 vakcina 2021 m. birželio 30 d.
  • Tucidinostat, Chidamide, 2021 m. birželio 29 d
  • Izotretinoinas 2021 m. birželio 29 d
  • COVAX-19, 2021 m. birželio 28 d
  • Uprifosbuvir 2021 m. birželio 28 d
  • ARCT-021 (LUNAR-COV19) 2021 m. birželio 26 d
  • DAPAGLIFLOZIN 2021 m. birželio 26 d
  • IIBR-100, 2021 m. birželio 24 d
  • ABDALA, CIGB-66, 2021 m. birželio 22 d
  • „QazCovid“ 2021 m. birželio 22 d
  • COVIran Barakat 2021 m. birželio 21 d
  • „Convidicea“ (Ad5-nCoV) 2021 m. birželio 21 d

ORGANINĖ SPEKTROSKOPIJA

PRENUMERUOTI

Sekite tinklaraštį el. paštu

DR ANTHONY MELVIN CRASTO Ph.D

DR ANTHONY MELVIN CRASTO, gimęs 1964 m. Mumbajuje ir baigęs Mumbajaus universitetą, baigė IRT mokslų daktaro laipsnį, 1991 m., Matunga, Mumbajus, Indija, organinės chemijos srityje. Darbo tema buvo naujų piretroidų analogų sintezė. Šiuo metu jis dirba su GLENMARK LIFE SCIENCES LTD, tyrimų centru, kaip pagrindiniu mokslininku, procesų tyrime (masinė veiklioji medžiaga) Mahape mieste, Navi Mumbajuje, Indijoje. Iš viso pramonės exp 30 ir daugiau metų. Prieš prisijungdamas prie Glenmark, jis dirbo su didelėmis tarptautinėmis įmonėmis, tokiomis kaip Hoechst Marion Roussel, dabar Sanofi, Searle India Ltd, dabar RPG lifesciences ir kt. Jis dirbo su žymiais mokslininkais, tokiais kaip Dr K Nagarajan, Dr Ralph Stapel. , Prof S Seshadri, Dr TV Radhakrishnan ir Dr BK Kulkarni ir tt. Jis savo karjeroje atliko individualią sintezę didelėms tarptautinėms įmonėms, tokioms kaip BASF, Novartis, Sanofi ir kt., Jis dirbo atradimų, natūralių produktų, birių vaistų, generinių vaistų, tarpinių produktų srityse. , Fine Chemicals, Neutraceuticals, GMP, Scaleups ir tt, dabar jis padeda milijonams, turi daugiau nei 9 mln. apsilankymų „Google“ visose organinės chemijos svetainėse. Jo draugai jį vadina Open superstar worlddrugtracker. Jo nauji vaistų patvirtinimai, Green Chemistry International, Viskas apie narkotikus, Eurekamoments, Organic spectroscopy International ir kt. organinėje chemijoje yra keletas skaitomiausių tinklaraščių. Jis turi praktinės patirties inicijuojant ir kuriant naujus vaistų molekulių būdus ir įgyvendinant juos komerciniu mastu per visą laikotarpį. 30 PLUS metų darbo laikas iki 2021 m. birželio mėn., apie 35 plius produktai per jo karjerą. Jis gerai išmano IPM, GMP, reguliavimo aspektus, turi keletą tarptautinių patentų, paskelbtų visame pasaulyje. Jis gerai išmano technologijų perdavimą, spektroskopiją, stereochemiją, sintezę, polimorfizmą ir kt., 2007 m. gruodžio mėn. patyrė paralyžinį insultą / ūminį skersinį mylitą ir yra 90 % paralyžiuotas, yra prikaustytas prie invalido vežimėlio. Jis gali padėti chemikams visame pasaulyje, jis yra aktyvesnis nei anksčiau ir žengia ribas, jis turi daugiau nei 9 milijonus apsilankymų sistemoje „Google“, 2,5 tūkst. daugiau prisijungimų visose tinklo svetainėse, 90 mln. 7 žemynuose, Jis daro save prieinamą visiems, susisiekite su juo +91 9323115463, el. paštu [email protected], Twitter, @amcrasto , Jis gyvena ir mirs už savo šeimą, 90% paralyžius negali nužudyti jo sielos. 33 tūkst. ir daugiau peržiūrų Naujų vaistų patvirtinimų tinklaraštyje 233 šalyse. https://newdrugapprovals.wordpress.com/ , Jis vertina pagalbą, kurią gauna iš vieno ir visų, draugų, šeimos, Glenmarko, skaitytojų, sveikuolių, gydytojų, vaistų tarnybų, jo kontaktų, fizioterapeuto ir kt.

Asmeninės nuorodos

  • mano svetaines tinkle
  • DR ANTHONY MELVIN CRASTO
  • GOOGLE GRUPĖS ORGANINIŲ PROCESO KŪRIMAS
  • mixxt
  • epernikas
  • mokslininkai
  • jimdo
  • jolasitas
  • mano cv
  • slidestaxx
  • WordPress tinklaraštis
  • APIE MANE
  • PREKĖS ŽENKLAS
  • ĮGŪDINIAI
  • Academia.edu
  • DIIGO
  • WIX
  • WIX BLOGAS
  • ISSUU
  • SCRIBD
  • BIZ
  • GOOGLE BLOGAS
  • APNACIRCLE
  • Eurekamoments organinėje chemijoje
  • Dr Anthony organinė chemija
  • Tarptautinė Green Chemistry
  • Technologijų perdavimas
  • Stereochemija
  • Spektroskopija
  • Polimorfizmas
  • Reakcijos Org Chem
  • DR ANTHONY MELVIN CRASTO Ph.D
  • Farmacijos produktai
  • Medicininė chemija
  • Literatūra apie organinę chemiją
  • Su patentais susijusi svetainė
  • Žalioji chemija
  • Reagentai
  • R& D
  • Molekulės
  • Heterociklinė chem
  • Tiekimas
  • NAUJI VAISTŲ PATVIRTINIMAI
  • PASAULINIS NARKOTIKŲ TRAKERIKAS
  • Tarptautinė Green Chemistry
  • tarptautiniai narkotikų reguliavimo reikalai
  • ORGANINĖ SPEKTROSKOPIJA TARPTAUTINĖ
  • ORGANIC SINTEZĖ TARPTAUTINĖ
  • VISKAS APIE NARKOTIKUS
  • TARPTAUTINĖ ORGANINĖ CHEMIJA
  • FACEBOOK
  • GOOGLE PLUS
  • „Drug Scaleup and Manufacturing International“.
  • MEDICININĖ CHEMIJA TARPTAUTINĖ
  • DROGŲ SINTEZĖ TARPTAUTINĖ
  • SLIDESSHARE
  • NARKOTIKŲ INTERNETAS
  • GOOGLE SCHOLAR
  • MEDCHEM-amcrasto
  • VIENA EKOLOGIŠKO KEMIJO DIENA
  • TARPTAUTINIAI VAISTŲ PATENTAI
  • MEDCHEM ANTHONY CRASTO
  • MEDCHEM anthony crasto
  • Gravataras
  • ZING ME VIETNAMAS
  • TYRIMO VARTAI
  • APDOVANOJIMAI

Patvirtintos paslaugos

Puslapiai

Archyvai

    (2) (30) (7) (9) (25) (10) (17) (21) (5) (5) (12) (3) (5) (1) (1) (1) (19) (9) (12) (4) (4) (11) (8) (14) (23) (15) (16) (21) (14) (7) (17) (7) (14) (12) (18) (22) (15) (38) (14) (19) (25) (15) (17) (20) (15) (19) (8) (13) (11) (6) (10) (23) (18) (17) (15) (19) (31) (38) (33) (40) (53) (50) (50) (70) (45) (49) (42) (37) (37) (49) (35) (29) (25) (28) (21) (41) (51) (23) (33) (46) (31) (38) (74) (86) (101) (170) (98) (113) (80) (63) (70) (100) (91) (102) (104) (114) (129) (131) (155) (109) (105) (81)

Kategorijos

    (192) (48) (1) (1) (1) (6) (7) (3) (1) (5) (38) (1) (1) (1) (1) (6) (2) (54) (1) (1) (2) (8) (3) (1) (40) (5) (1) (1) (11) (78) (39) (4) (25) (64) (4) (148) (6) (1) (1) (1) (1) (36) (24) (1) (10) (81) (5) (7) (42) (40) (1) (1) (1) (49) (1) (22) (5) (8) (1) (4) (1) (1) (5) (6) (4) (8) (5) (5) (4) (61) (32) (1) (70) (4) (2) (1) (7) (6) (53) (39) (23) (58) (53) (42) (34) (24) (1) (1) (14) (14) (1) (1) (105) (21) (18) (16) (1) (10) (1) (3) (1) (8) (3) (1) (2) (1) (3) (2) (2) (3) (3) (2) (5) (2) (1) (1) (1) (2) (1) (6) (10) (8) (10) (8) (34) (38) (3) (1) (1) (3) (2) (16) (8) (3) (4) (9) (1) (1) (79) (5) (2) (52) (3) (1) (5) (76) (5) (6) (10) (2) (1) (2) (2) (1) (1) (3) (1) (12) (1) (1) (93) (82) (39) (1) (75) (8) (138) (257) (293) (1) (10) (13) (119) (3) (1) (83) (39) (9) (1) (2) (23) (3) (3) (8) (3) (1) (4) (74) (2) (10) (3) (1) (2) (2) (4) (12) (2) (1) (16) (53) (3) (10) (1) (2) (2) (1) (1) (2) (2,059) (7) (1) (24) (4) (2)

Naujausi Komentarai

IEŠKOTI ŠIAME TINKLARAŠTYJE


Padėkos

Dėkojame Y. Pan (Ketvirtasis karo medicinos universitetas) už vertingus pasiūlymus, S. Li (Huazhong žemės ūkio universitetas) už reagentus ir techninę pagalbą bei Zhong laboratorijos ir Medicinos tyrimų instituto pagrindinių patalpų nariams už techninę pagalbą. Šis tyrimas buvo paremtas Nacionalinės pagrindinių Kinijos mokslinių tyrimų ir plėtros programos (2018TFE0204500 ir 2018YFC1004601), Kinijos gamtos mokslų fondo (31671454 ir 31930040), Centrinių universitetų gamtos mokslų fondo (2042020kf0240740) ir 2042020kf0240740. Provincija (2018CFA016) ir Uhano universiteto medicinos mokslo pažangos programa (pagrindiniai medicinos mokslai) (TFJC2018004).


Prostaglandinai yra lipidų autakoidai, gauti iš arachidono rūgšties. Jie abu palaiko homeostatines funkcijas ir tarpininkauja patogeniniams mechanizmams, įskaitant uždegiminį atsaką. Jie susidaro iš arachidonato, veikiant ciklooksigenazės izofermentams, o jų biosintezę blokuoja nesteroidiniai vaistai nuo uždegimo, įskaitant tuos, kurie selektyviai slopina ciklooksigenazę-2. Nepaisant klinikinio nesteroidinių vaistų nuo uždegimo veiksmingumo, prostaglandinai gali veikti tiek skatinant, tiek slopinant uždegimą. Šioje apžvalgoje apibendrinamos įžvalgos apie prostaglandinų susidarymo mechanizmus ir atskirų mediatorių bei jų receptorių vaidmenį moduliuojant uždegiminį atsaką. Prostaglandinų biologija gali turėti klinikinės reikšmės aterosklerozei, atsakui į kraujagyslių pažeidimą ir aortos aneurizmą.

Uždegimas yra imuninės sistemos atsakas į infekciją ir sužalojimą ir yra susijęs su artrito, vėžio ir insulto patogenezėmis, taip pat su neurodegeneracinėmis ir širdies ir kraujagyslių ligomis. Uždegimas yra iš esmės naudingas įvykis, dėl kurio pašalinami pažeidžiantys veiksniai ir atkuriama audinių struktūra bei fiziologinė funkcija. Ūminei uždegimo fazei būdingas greitas kraujo granulocitų, paprastai neutrofilų, antplūdis, po kurio greitai atsiranda monocitų, kurie subręsta į uždegiminius makrofagus, kurie vėliau dauginasi ir taip paveikia nuolatinių audinių makrofagų funkcijas. Šis procesas sukelia pagrindinius ūminio uždegimo požymius: ruborą (paraudimą), kaloriją (šilumą), naviką (tinimą) ir dolorą (skausmą). Kai pradinis kenksmingas dirgiklis pašalinamas fagocitozės būdu, uždegiminė reakcija gali sumažėti ir išnykti. Uždegimo išnykimo metu granulocitai pašalinami, o makrofagai ir limfocitai grįžta į normalų priešuždegiminį skaičių ir fenotipus. Įprasta ūminės uždegiminės programos baigtis yra sėkmingas audinių pažeidimo pašalinimas ir atstatymas, o ne uždegiminio atsako išlikimas ir disfunkcija, dėl kurio gali atsirasti randų ir organų funkcijos praradimas. Todėl galima tikėtis, kad ūminio uždegimo neišnykimas gali sukelti autoimunitetą, lėtinį displazinį uždegimą ir pernelyg didelį audinių pažeidimą. 1

Prostaglandinai (PG) vaidina pagrindinį vaidmenį formuojant uždegiminį atsaką. Jų biosintezė žymiai padidėja uždegiminiame audinyje ir prisideda prie pagrindinių ūminio uždegimo požymių atsiradimo. Nors atskirų PG priešuždegiminės savybės ūminio uždegiminio atsako metu yra gerai žinomos, jų vaidmuo sprendžiant uždegimą yra prieštaringesnis.

Šioje apžvalgoje aptariame PG biosintezę ir atsaką į juos bei jų blokados farmakologiją organizuojant uždegiminį atsaką, ypač atsižvelgiant į širdies ir kraujagyslių ligas.

PG biosintezė

PG ir tromboksanas A2 (TXA2), bendrai vadinami prostanoidais, susidaro, kai arachidono rūgštis (AA), 20 anglies nesočiųjų riebalų rūgštis, išsiskiria iš plazmos membranos fosfolipazėse ir metabolizuojama nuosekliai veikiant PGG/H sintazei arba ciklooksigenazei (COX) ir jų. atitinkamos sintazės.

Yra 4 pagrindiniai bioaktyvūs PG, generuojami in vivo: prostaglandinas E2 (PGE2), prostataciklinas (SGN2), prostaglandinas D2 (PGD2) ir prostaglandinas F (PGF).

Jie gaminami visur – paprastai kiekvienas ląstelių tipas sukuria 1 arba 2 dominuojančius produktus – ir veikia kaip autokrininiai ir parakrininiai lipidų tarpininkai, palaikantys vietinę homeostazę organizme. Uždegiminio atsako metu tiek PG gamybos lygis, tiek profilis labai pasikeičia. PG gamyba paprastai yra labai maža neuždegusiuose audiniuose, tačiau tuoj pat padidėja ūminio uždegimo atveju prieš leukocitų prisitraukimą ir imuninių ląstelių infiltraciją.

PG gamyba (1 pav.) priklauso nuo PGG/H sintazių, šnekamojoje kalboje žinomų kaip COX, aktyvumo, dvifunkcinių fermentų, turinčių ir COX, ir peroksidazės aktyvumą ir kurie egzistuoja kaip atskiros izoformos, vadinamos COX-1 ir COX-2. 2

Figūra 1. Prostanoidų biosintezės kelias.

COX-1, konstituciškai išreikštas daugumoje ląstelių, yra dominuojantis prostanoidų, atliekančių namų tvarkymo funkcijas, pvz., skrandžio epitelio citoprotekciją ir homeostazę, šaltinis. 3 COX-2, sukeltas uždegiminių dirgiklių, hormonų ir augimo faktorių, yra svarbesnis prostanoidų susidarymo šaltinis esant uždegimams ir proliferacinėms ligoms, tokioms kaip vėžys. 3 Tačiau abu fermentai prisideda prie autoreguliacinių ir homeostatinių prostanoidų susidarymo, ir abu gali prisidėti prie prostanoidų išsiskyrimo uždegimo metu.

PGH2 Jį gamina abi COX izoformos ir tai yra bendras substratas specifiniams izomerazės ir sintazės fermentams, gaminantiems PGE.2, SGN2, PGD2, PGFir TXA2. COX-1 pirmiausia, bet ne išimtinai, susieja su tromboksano sintaze, PGF sintaze ir citozolio (c) PGE sintezės (PGES) izofermentais. 4 COX-2 teikia pirmenybę prostaglandino I sintazei (PGIS) ir mikrosominiams (m) PGES izofermentams, kuriuos abu dažnai kartu su COX-2 indukuoja citokinai ir naviko promotoriai. 4

Prostanoidų gamybos profilį lemia diferencinė šių fermentų ekspresija ląstelėse, esančiose uždegimo vietose. Pavyzdžiui, putliosios ląstelės daugiausia generuoja PGD2, o makrofagai gamina PGE2 ir TXA2. 5 Be to, aktyvuojant ląsteles, gali pakisti prostanoidų sintezės profilis. Nors ramybės būsenos makrofagai gamina TXA2 viršija PGE2, šis santykis pasikeičia į PGE2 gamyba po bakterinio lipopolisacharido (LPS) aktyvacijos. 5

PG receptoriai

PG veikia aktyvuodami į rodopsiną panašius 7 transmembraninius receptorius, sujungtus su G baltymu (lentelė). Prostanoidų receptorių pošeimį sudaro 8 nariai: E prostanoidų receptorių (EP) 1, EP2, EP3 ir EP4 potipių PGE receptoriai PGD receptoriai (DP1), PGF receptoriai (FP), PGI receptoriai (IP) ir tromboksano receptoriai (TP). . 6 Dvi papildomos žmogaus TP izoformos (TPα, TPβ) ir FP (FPA, FPΒ) ir 8 EP3 variantai generuojami naudojant alternatyvų sujungimą, kurie skiriasi tik savo C-galų uodegomis. 7 Be to, yra dar vienas su G baltymu susietas receptorius, vadinamas chemoattraktanto receptorių homologine molekule, išreikšta T pagalbininko 2 ląstelėse (CRTH2 arba DP2), kuri reaguoja į PGD.2 bet priklauso chemokino receptorių šeimai. 8 CRTH2 yra N-formil-metionil-leucil-fenilalanino chemoattraktantų receptorių superšeimos narys (2 pav.).

Lentelė. Prostanoidinių receptorių signalų perdavimas

2 pav. Su lipidų G baltymais susietų receptorių filogenetinis medis. Figūra modifikuota gavus Shimizu leidimą. 181

Prostanoidiniai receptoriai susieja su daugybe tarpląstelinių signalizacijos būdų, kurie tarpininkauja receptorių aktyvacijos poveikiui ląstelių funkcijai. EP2, EP4, IP ir DP1 receptoriai aktyvuoja adenililciklazę per Gs, didina intracelulinį cAMP. EP1 ir FP aktyvuoja fosfatidilinozitolio metabolizmą per Gq, dėl kurio susidaro inozitolio trisfosfatas, mobilizuojant ląstelėje esantį laisvą kalcį. Be signalizacijos per GqFP receptorius susijungia su mažu G baltymu Rho per Gq- nepriklausomas mechanizmas. 9 TP daugiausia susieja su 2 tipų G baltymais, Gq (Gq, G11, G15, G16) ir G13 (G12, G13) šeimoms, dėl kurių suaktyvėja atitinkamai mažo G baltymo Rho fosfolipazės C ir guanino nukleotidų mainų faktorius. Be to, TP taip pat gali būti susietas per Gh į fosfolipazę C, taip pat per Gi ir Gs adenilinti ciklazę. Abi TP izoformos yra susietos su fosfolipazės C aktyvacija, tačiau TPα stimuliuoja adenililciklazę, o TPβ ją slopina. EP3 izoformos gali susieti per Gi arba G12 į intracelulinio Ca 2+ padidėjimą, cAMP susidarymo slopinimą ir mažo G baltymo Rho aktyvavimą. 10 DP2/CRTH2 sujungiamas su Gi-G tipo baltymas, slopinantis cAMP sintezę ir padidinantis intracelulinį Ca 2+. Tačiau prostanoidų poveikis šiems su G baltymais susietiems signalizacijos keliams gali keistis priklausomai nuo ligandų koncentracijos ar struktūros. 6

Kai kurie, bet ne visi prostanoidiniai receptoriai turi gebėjimą dimerizuotis, o tai gali pakeisti ligandų afinitetą arba pirmenybę tolesniems signalizacijos keliams. Taigi, nors atrodo, kad DP1/DP2 dimerai nesusidaro, panašiomis sąlygomis IP ir TP receptoriai gali susijungti ir sudaryti homo- ir heterodimerus. TPα-TPβ heterodimerai sustiprina atsaką į aktyvavimą laisvųjų radikalų katalizuojamais izoprostanais. 11 Be to, IP ir TPα dimerizacija leidžia formuotis cAMP per TP receptorių aktyvavimą, o tai ląstelių rezultatas, paprastai stebimas esant IP aktyvumui. 12 Be to, įrodyta, kad EP1 receptorių aktyvinimas moduliuoja β2-adrenoreceptorių funkciją bronchų kvėpavimo takuose, sudarydamas heterodimerinį kompleksą. 13

COX ir uždegimai

2 COX izoformos, COX-1 ir COX-2, yra nesteroidinių vaistų nuo uždegimo (NVNU) taikiniai. Šie vaistai yra konkurencingi abiejų COX aktyviosios vietos inhibitoriai. Nors abu COX egzistuoja kaip homodimerai, substratui surišti vienu metu naudojamas tik 1 partneris.Taip pat gali egzistuoti 14 COX-1/COX-2 heterodimerų, tačiau jų vaidmuo biologijoje dar nenustatytas. 15 NVNU jungiasi ir inaktyvuoja COX vietą tik viename iš COX dimero monomerų, ir to pakanka, kad būtų sustabdytas prostanoidų susidarymas. 14 Atrodo, kad kitas monomeras atlieka allosterinę funkciją. Nesteroidiniai vaistai nuo uždegimo nekeičia abiejų baltymų peroksidazės pajėgumo.

Klinikinis struktūriškai skirtingų nesteroidinių vaistų nuo uždegimo (NVNU), kurie turi tokį patį prostanoidų slopinimo gebėjimą, veiksmingumas rodo, kad šie mediatoriai yra svarbūs skatinant skausmą, karščiavimą ir uždegimą. 16 Dramatiškas COX-2 ekspresijos padidėjimas provokuojant uždegimines ląsteles, jos ekspresija uždegiminiuose audiniuose ir prielaida, kad COX-1 kilmės prostanoidų slopinimas trombocituose ir skrandžio epitelyje paaiškina NVNU sukeltą neigiamą poveikį virškinimo traktui ir suteikia pagrindą NVNU, skirtų selektyviems COX-2 slopinimui, kūrimas gydant artritą ir kitas lėtines uždegimines ligas. 17

Nors atrodo, kad COX-2 yra dominuojantis PG susidarymo uždegimo metu šaltinis, yra keletas prielaidų, kad abi žmogaus fermento izoformos gali prisidėti prie ūminio uždegiminio atsako. COX-1 yra konstituciškai ekspresuojamas nuolatinėse uždegiminėse ląstelėse, ir yra įrodymų, kad COX-1 sukelia LPS sukeltą uždegiminį atsaką ir ląstelių diferenciaciją. 18 Abi COX izoformos yra kartu ekspresuojamos cirkuliuojančiose uždegiminėse ląstelėse ex vivo ir tiek uždegiminio reumatoidinio artrito (RA) sinovijoje, tiek iš pacientų gautose aterosklerozinėse plokštelėse. 19,20 Duomenys apie žmones yra suderinami su COX-1 gautais produktais, skatinančiais pradinę ūminio uždegimo fazę, kai COX-2 reguliavimas įvyksta per kelias valandas. 4 Tačiau kontroliuojami klinikiniai tyrimai, skirti palyginti nesteroidinių vaistų nuo uždegimo, slopinančių abu COX ir vien tik COX-2, veiksmingumą, niekada nebuvo atlikti dideliu mastu. Tokie tyrimai buvo skirti siekti, kad virškinamojo trakto neigiamo poveikio dažnis skiriasi, o ne lyginamajam klinikiniam veiksmingumui įvertinti.

Tyrimai su COX-1 ir COX-2 išmuštomis (KO) pelėmis atskleidė sutrikusią uždegiminę reakciją, nors genų ištrynimo poveikis skiriasi laiko eiga ir intensyvumu.

Pelėms, kurioms trūksta COX-1, bet ne COX-2, sumažėja AA sukelta ausies edema, nors AA sukelia lygiavertį uždegiminį atsaką laukinio tipo (WT) ir COX-2 trūkumo turinčioms pelėms. 21–23 Priešingai, auglio promotoriaus tetradekanoilforbolo acetato sukeltos edemos lygis WT, COX-1 ir COX-2 trūkumo turinčiose pelėse reikšmingai nesiskyrė. 21–23 Ausies uždegimo tyrimai rodo, kad COX-1, taip pat COX-2, gali prisidėti prie uždegiminių reakcijų, o už uždegimą atsakinga izoforma gali priklausyti nuo uždegiminio dirgiklio tipo arba santykinio kiekvienos izoformos lygio ausyje. tikslinis audinys.

Panašiai, artrito modeliai klinikiniam sinovitui išsivystyti labai priklauso nuo COX-1 arba COX-2 izoformų. Tai skiriasi priklausomai nuo naudojamo eksperimentinio modelio. Taigi, K/BxN serumo pernešimo artrito modelyje COX-1 gauti PG, ypač PGI2, labai prisideda prie artrito atsiradimo ir išlikimo. 24 Kolageno sukelto artrito modelyje COX-2 delecija žymiai slopina sinovijų uždegimą ir sąnarių destrukciją, tuo tarpu pelių, kurioms trūksta COX-1, artrito negalima atskirti nuo kontrolinių. 25,26

COX-2 ištrynimas taip pat slopina ūminį uždegimą oro maišelio modelyje. Čia COX-2 inhibitorius NS-398, vartojamas praėjus 6 valandoms po gydymo karageninu, sumažino PG gamybą WT pelėse iki lygių, panašių į COX-2-KO pelių, ir taip pat buvo veiksmingas ankstyvosiose uždegimo stadijose. 27 Palyginti su WT pelėmis, COX-2 trūkumas sumažina PGE lygį2 gamyba maždaug 75%, o COX-1 trūkumas sumažina PGE2 25 % per šį ankstyvą etapą. 7 dieną po gydymo karageninu COX-2-KO pelių maišelio skystyje buvo daugiau uždegiminių ląstelių, o uždegimas buvo nedidelis, palyginti su WT arba COX-1-KO pelėmis. 27 Šie radiniai rodo, kad abi COX izoformos prisideda prie PG gamybos uždegimo metu, taip pat, kad iš COX-2 gauti PG yra svarbūs tiek ūminiame uždegiminiame procese, tiek išsiskyrimo fazėje. Kituose modeliuose taip pat buvo pranešta apie COX-2 indėlį į abi uždegimo fazes. Gilroy ir kt. pranešė, kad COX-2 ekspresija ir PGE2 Karagenino sukelto pleurito žiurkėms pradžioje lygis laikinai padidėjo. 28 Vėliau, reaguojant, COX-2 vėl buvo sukeltas dar didesniu lygiu ir sukūrė priešuždegiminius PG, tokius kaip PGD.2 ir 15-deoksi-Δ 12-14- PGJ2 (15d-PGJ2), bet tik mažas priešuždegiminio PGE kiekis2. Tolesnis COX-2 priešuždegiminio vaidmens palaikymas šiame modelyje buvo išvada, kad vėlyvas COX-2 selektyvaus inhibitoriaus NS-398 vartojimas sustiprina uždegiminį atsaką. Be to, Wallace ir kt. pastebėjo, kad naudojant letenų karagenino modelį, susidaręs uždegimas WT pelėms išnyksta per 7 dienas, tačiau per šį laikotarpį nepakito pelėms, kurioms trūksta COX-2. 29 Taip pat buvo pranešta apie COX-2 gautų prostanoidų priešuždegiminį vaidmenį uždegiminio kolito ir alerginės kvėpavimo takų ligos modeliuose. 30,31 Taigi, atrodo, kad COX-2 atlieka dvigubą vaidmenį uždegiminiame procese: iš pradžių prisideda prie uždegimo pradžios, o vėliau padeda išspręsti šį procesą. Nors kai kuriuose uždegimo modeliuose COX-2 vaidina svarbų vaidmenį palaikant šio proceso išnykimą, neaišku, kurie fermento produktai gali prisidėti prie šio poveikio. Tai rodo 15d-PGJ atvejis2. Ilgai reklamuojamas kaip endogeninis ligandas peroksisomų proliferatoriaus aktyvuotam receptoriui-γ (PPARγ), belieka nustatyti, kad endogeninė koncentracija, kurios pakanka šiai funkcijai palaikyti, susidaro bet kuriame uždegimo sprendimo modelyje. Buvo pranešta apie klaidingai padidėjusį kiekį naudojant įvairius imunologinius tyrimus, tačiau surišto ir laisvo junginio koncentracijos, kaip nustatyta kiekybine masės spektrometrija, gerokai mažesnės už EB.50 PPARγ aktyvavimui. 32 Vienas dalykas yra parodyti, kad spėjami pirminio išsiskyrimo produktai gali susidaryti in vitro ir kad sintetiniai junginiai daro pirminį skyrimąsi, kai jie skiriami in vivo, o kitas dalykas – dokumentuoti, kad koncentracijos, susidariusios in vivo esant uždegimui, yra pakankamos ir būtinos tarpininkauti. rezoliucija.

Įrodyta, kad aterosklerozės atveju COX-2 ištrynimas arba slopinimas pelių modeliuose lėtina, pagreitina arba nepakeičia aterogenezės. 5 Tai gali atspindėti daugelio fermento vaidmenų COX-2 KO vystymuisi sutrikimo poveikį po gimdymo, intervencijų su COX-2 inhibitoriais laiko skirtumus arba tai, kad daugeliu atvejų nepavyko biochemiškai apibrėžti COX slopinimo selektyvumo. -2 iš narkotikų vartojimo režimo. Priešingai, COX-1 ištrynimas žymiai susilpnino pažeidimų vystymąsi apolipoproteino E-KO pelėje, kaip ir COX-1 ir COX-2 slopinimas mažo tankio lipoproteinų receptorių-KO modelyje. 33,34 Taigi, COX-1 produktai, tokie kaip TXA2, skatina aterogenezę, o dėl COX-2 vaidmens yra daugiau neaiškumų. Nepaisant to, IP, pagrindinio COX-2 produkto, PGI, receptoriaus, ištrynimas2, skatina hiperlipideminių pelių aterosklerozės atsiradimą ir ankstyvą vystymąsi. 35

PGE2 ir Uždegimas

PGE2 yra vienas iš gausiausiai organizme gaminamų PG, plačiausiai apibūdinamas gyvūnų rūšyse ir pasižymi įvairiapusiška biologine veikla. Fiziologinėmis sąlygomis PGE2 yra svarbus daugelio biologinių funkcijų, tokių kaip imuninio atsako reguliavimas, kraujospūdis, virškinimo trakto vientisumas ir vaisingumas, tarpininkas. Nereguliuojamas PGE2 sintezė ar skaidymas buvo susijęs su daugybe patologinių būklių. 36 Esant uždegimui, PGE2 yra ypač įdomus, nes jis dalyvauja visuose procesuose, sukeliančiuose klasikinius uždegimo požymius: paraudimą, patinimą ir skausmą. 37 Paraudimas ir edema atsiranda dėl padidėjusio kraujo tekėjimo į uždegiminį audinį per PGE2- tarpininkaujamas arterijų išsiplėtimo padidėjimas ir padidėjęs mikrovaskulinis pralaidumas. 37 Skausmas atsiranda dėl PGE veikimo2 ant periferinių jutimo neuronų ir centrinėse nugaros ir galvos smegenų vietose. 37

PGE2 yra sintetinamas iš PGH2 cPGES arba mPGES-1 ir mPGES-2. 38 cPGES yra konstituciškai ir gausiai ekspresuojamas įvairių audinių ir ląstelių citozolyje ir jam reikalingas glutationas kaip kofaktorius. 39 cPGES vaidmuo ir netgi jo gebėjimas formuoti PGE2 yra prieštaringas. Atrodo, kad cPGES gali konvertuoti iš COX-1 gautą, bet ne iš COX-2 gautą PGH2 į PGE2 ląstelėse, ypač tiesioginio PGE metu2-biosintetinis atsakas, sukeltas Ca 2+ sukeltų dirgiklių. CPGES lokalizavimas citozolyje gali leisti susijungti su proksimaliniu COX-1 endoplazminiame tinkle, o ne distaliniame COX-2 perinukleariniame apvalkale. 39 Funkcinis cPGES sujungimas su COX-1 rodo, kad cPGES funkcijos in vivo reikšmingai, jei ne visiškai, sutampa su COX-1. Buvo sukurtos pelės, kurioms trūksta cPGES, tačiau jos nebuvo itin informatyvios sprendžiant iš cPGES gauto PGE svarbą.2, nes šio fermento ištrynimas sukelia perinatalinį mirtingumą. 40

mPGES-1 yra su membrana susijusių baltymų, dalyvaujančių eikozanoidų ir glutationo metabolizmo superšeimoje, narys, ir, kaip ir cPGES, jam reikalingas glutationas kaip kofaktorius. 41 mPGES-1 yra perinuklearinis baltymas, kurį ženkliai sukelia citokinai ir augimo faktoriai, o slopina priešuždegiminiai gliukokortikoidai, kaip ir COX-2 atveju. 42,43 Funkciškai jis susietas su COX-2, o ne COX-1. Taip pat buvo pranešta apie konstitucinę mPGES-1 ekspresiją tam tikruose audiniuose ir ląstelių tipuose.

MPGES-1 trūkumų turinčių pelių generavimas atskleidė dominuojantį šio fermento vaidmenį PGE2 kartos, susijusios su uždegimo skatinimu. Kolageno sukelto artrito, žmogaus RA ligos modelio, mPGES-1-null pelių atveju ligos dažnis ir sunkumas buvo mažesnis, palyginti su WT kontrolinėmis grupėmis. 45 Šis skirtumas nebuvo susijęs su interleukino (IL)-6 gamybos pokyčiais pilvaplėvės makrofagais ar reikšmingais cirkuliuojančių IgG2a antikolageno antikūnų skirtumais. Panašiai, sergant kolageno antikūnų sukeltu artritu, kitu RA modeliu, nesusijusiu su imuninės sistemos aktyvavimu, mPGES-1-null pelėms pasireiškė panašus artrito dažnis, bet mažesnis artrito sunkumas nei WT pelėms, taip pat 50 proc. PGE lygio sumažinimas letenoje2. 46 Tame pačiame tyrime taip pat buvo pastebėta, kad makrofagų migracija po tioglikolato injekcijos į pilvaplėvę buvo nepaprastai sumažinta pelėms, kurių mPGES-1 nulinis, palyginti su WT pelėmis. 46

MPGES-1-KO pelėms, palyginti su WT pelėmis, žymiai sumažėjo uždegiminio granuliacinio audinio susidarymas ir su tuo susijusi angiogenezė nugaroje, sukeltas poodinio implantavimo ant medvilninio siūlelio letenėlės. 46 Šiame modelyje mPGES-1 trūkumas taip pat buvo susijęs su sumažėjusiu kraujagyslių endotelio ląstelių augimo faktoriaus indukcija granuliaciniame audinyje. Šie rezultatai rodo, kad mPGES-1 gautas PGE2, bendradarbiaudamas su kraujagyslių endotelio augimo faktoriumi, gali atlikti lemiamą vaidmenį vystant uždegiminę granuliaciją ir angiogenezę, taip galiausiai prisidedant prie audinių remodeliavimosi.

Kartu šie radiniai rodo, kad mPGES-1 ištrynimas arba slopinimas žymiai sumažina uždegiminį atsaką keliuose pelių modeliuose. Iš mPGES-1 gauto PGE priešuždegiminis poveikis2 taip pat buvo pastebėta sergant ateroskleroze. MPGES-1 ištrynimas sulėtino aterogenezę riebalais maitinamose hiperlipideminėse pelėse abiem lytims. 47 Įdomu tai, kad be tikėtino PGE depresijos2 mPGES-1 ištrynimas leidžia perorientuoti PGH2 substratas į kitas PG sintazes, pavyzdžiui, su padidintu SGN susidarymu2 ir PGD2. 47 Tai apsunkina mPGES-1 parinkimą kaip narkotikų taikinį. Taigi, padidintas SGN2 gali prisidėti prie gerybiškesnio mPGES-1 ištrynimo širdies ir kraujagyslių sistemos profilio, palyginti su COX-2 delecija arba slopinimu: mažesnis polinkis į hipertenziją ir trombogenezę. Tačiau tas pats poveikis gali susilpninti skausmo malšinimą padidinto SGN atveju2arba gali sukelti neigiamą poveikį bronchų tonusui, alerginei uždegiminei ligai arba miego ir pabudimo ciklui, esant padidėjusiam PGD2. Tai gali lemti mažiau įspūdingą mPGES-1, palyginti su COX-2, sutrikdymo veiksmingumą kai kuriuose skausmo modeliuose. 48 Neseniai Brenneis ir kt. pateikė įrodymų, kad mPGES-1 išvedė PGE2 gali prisidėti prie pelių neurouždegimo skatinimo ir sprendimo. 49 Galiausiai, pagrindinius substrato persivertimo produktus paveiks dominuojantis ląstelių tipas tam tikroje aplinkoje. Pavyzdžiui, papildytas SGN2 gali prisidėti prie aterogenezės suvaržymo hiperlipideminėse pelėse dėl mPGES-1 delecijos. 47 Tačiau dar reikia išsiaiškinti, ar mPGES-1 slopinimas esant nustatytai aterosklerozei sukelia regresiją arba galbūt pagreitina tolesnį ligos progresavimą dėl endoperoksido persiorientavimo į TXA.2 makrofagų turinčiose plokštelėse.

mPGES-2 sintetinamas kaip su Golgi membrana susijęs baltymas, o proteolitinis N-galinio hidrofobinio domeno pašalinimas veda į subrendusio citozolinio fermento susidarymą. Šis fermentas yra konstituciškai ekspresuojamas įvairiose ląstelėse ir audiniuose ir yra funkciškai susietas su COX-1 ir COX-2. 37 pelėms, kurioms trūksta mPGES-2, nebuvo specifinio fenotipo ir PGE pakitimų2 lygius keliuose audiniuose arba LPS stimuliuojamuose makrofaguose. 50 Tyrimai su pelėmis be PGES atskleidė, kad kryžminis reguliavimas tarp skirtingų PGES izoformų kartais gali veikti kaip kompensacinis mechanizmas. Pavyzdžiui, pelėms mPGES-1 nulinis PGE padidėjimas šlapime vėluoja2 išskyrimas reaguojant į ūminį vandens įkrovimą, sutampa su padidėjusia cPGES, bet ne mPGES-2, inkstų meduliarine ekspresija. 51 Panašūs įrodymai, rodantys kryžminį reguliavimą, buvo pastebėti naudojant COX. Taigi, COX-2 ištrynimas makrofaguose yra susijęs su sureguliuota COX-2 ekspresija kraujagyslių lygiųjų raumenų ląstelėse (VSMC) aterosklerozinėse plokštelėse. 52

Po PGE2 susidaro, jį per membraną aktyviai perneša nuo ATP priklausomas daugelio vaistų atsparumo baltymas-4 arba difunduoja per plazmos membraną, kad veiktų sekrecijos vietoje arba šalia jos. 53

PGE2 tada veikia lokaliai, prisijungdamas prie 1 ar daugiau iš 4 giminingų receptorių (lentelė), vadinamų EP1-EP4. 45 Iš 4 EP EP3 ir EP4 receptoriai yra plačiausiai paplitę, jų mRNR ekspresuojamos beveik visuose pelių audiniuose ir turi didžiausią afinitetą surišti PGE.2. Priešingai, EP1 mRNR pasiskirstymas apsiriboja keliais organais, tokiais kaip inkstai, plaučiai ir skrandis, o EP2 yra mažiausiai gausus iš EP receptorių. Tiek EP1, tiek EP2 suriša PGE2 su mažesniu giminingumu. 54 Kiekvienas EP potipis rodo skirtingą ląstelių lokalizaciją audiniuose. 54

Viena iš KO pelių tyrimų pamokų yra ta, kad PGE2 gali sukelti tiek priešuždegiminį, tiek priešuždegiminį atsaką, ir šie veiksmai dažnai atsiranda reguliuojant receptorių genų ekspresiją atitinkamuose audiniuose. Pavyzdžiui, hiperalgeziją, klasikinį uždegimo požymį, daugiausia sukelia PGE2 per EP1 receptorių signalizaciją, kuri veikia periferinius jutimo neuronus uždegimo vietoje, taip pat centrines neuronų vietas. 55 Kiti tyrimai taip pat įtraukė EP3 receptorių į uždegiminį skausmą, kurį sukelia mažos PGE dozės.2. 56

EP2 ir EP4 pertekliniai tarpininkauja letenų patinimui, susijusiam su kolageno sukeltu artritu. 57 Taip pat karagenino sukeltos letenų edemos ir karagenino sukelto pleurito tyrimai atskleidė EP2 ir EP3 dalyvavimą uždegiminiame eksudacijoje. 58 Atrodo, kad EP4 receptorius taip pat vaidina priešuždegiminį vaidmenį RA patogenezėje. PGE2 Reumatoidinio sinovijos gaminamas produktas yra susijęs su IL-6 gamyba ir sąnarių sunaikinimu. 59,60 pelių, kurioms trūksta EP4, bet ne EP1, EP2 ar EP3 receptorių, kolageno antikūnų sukelto artrito modelio atsakas yra susilpnėjęs, o uždegiminių citokinų IL-6 ir IL-1 kiekis yra žymiai mažesnis ir dramatiškas. klinikinių ligos požymių sumažėjimas. 61 Priešuždegiminis PG poveikis paprastai pastebimas esant alerginiam arba imuniniam uždegimui ir paprastai yra subalansuotas kitų PG priešuždegiminiu poveikiu. Tokia kontrastinga biologija yra akivaizdi tarp SGN2-IP ir TXA2-TP keliai sergant širdies ir kraujagyslių ligomis ir tarp PGD2-DP ir PGE2-EP3 keliai sukeliant alerginę astmą. 62,63

PGE2, jungiantis prie skirtingų EP receptorių, gali reguliuoti daugelio ląstelių tipų, įskaitant makrofagus, dendritines ląsteles (DC) ir T bei B limfocitus, funkciją, todėl pasireiškia ir priešuždegiminis, ir priešuždegiminis poveikis. Kaip priešuždegiminis mediatorius, PGE2 prisideda prie DC citokinų ekspresijos profilio reguliavimo ir, kaip pranešta, pakreipia T ląstelių diferenciaciją link T pagalbininko (Th) 1 arba Th2 atsako. 35 Neseniai atliktas tyrimas parodė, kad PGE2-EP4 signalizacija DC ir T ląstelėse palengvina nuo Th1 ir IL-23 priklausomą Th17 diferenciaciją. 64 Be to, PGE2 yra labai svarbus migruojančio nuolatinės srovės fenotipo indukcijai, leidžiančiam jiems patekti į drenuojančius limfmazgius. 65,66 Vienu metu, PGE2 stimuliacija anksti brendimo metu sukelia naviko nekrozės faktoriaus superšeimos kostimuliuojančių molekulių ekspresiją DC, todėl padidėja T-ląstelių aktyvacija. 67 Priešingai, PGE2 taip pat buvo įrodyta, kad jis slopina Th1 diferenciaciją, B ląstelių funkcijas ir alergines reakcijas. 68 Be to, PGE2 gali turėti priešuždegiminį poveikį įgimtoms imuninėms ląstelėms, tokioms kaip neutrofilai, monocitai ir natūralios žudančios ląstelės. 68

PGE2 gali moduliuoti įvairius uždegimo etapus priklausomai nuo konteksto ir koordinuoti visą procesą tiek priešuždegiminėmis, tiek priešuždegiminėmis kryptimis.

Šis dvigubas PGE vaidmuo2 ir jo receptoriai, moduliuojantys uždegiminį atsaką, buvo pastebėti esant keletui sutrikimų. Sergant ateroskleroze, EP4 trūkumas skatina makrofagų apoptozę ir slopina ankstyvą aterosklerozę mažo tankio lipoproteinų receptoriuose -/- pelėse, kurios yra chimerinės EP4 -/- kraujodaros ląstelėse po 8 savaičių vakarietiškos dietos. 69 EP2 trūkumas hematopoetinėse ląstelėse atskleidė panašaus, bet nežymaus poveikio aterosklerozei tendenciją. 69 Tame pačiame tyrime makrofagas EP4 vaidina priešuždegiminį vaidmenį ankstyvosiose aterosklerozės stadijose, reguliuodamas uždegiminių citokinų, tokių kaip IL-1β, IL-6, ir monocitų chemotaktinio baltymo-1, gamybą.69 Priešingai, EP4 ištrynimas kaulų čiulpų ląstelėse sustiprino vietinį uždegimą (padidėjo chemotaktinių baltymų, įskaitant monocitų chemotaktinį baltymą-1 ir IL-10, ekspresiją ir padidino uždegimines ląsteles, tokias kaip makrofagai ir T ląstelės) ir pakito pažeidimo sudėtį. padidėjęs lygiųjų raumenų ląstelių kiekis apnašose), bet nepakeitė apnašų dydžio ar morfologijos sergant nustatyta ateroskleroze (po 10 savaičių riebios dietos). 70

PGE2 neurouždegimo metu taip pat atlieka kontrastingus vaidmenis. LPS sukeltas PGE2 sintezė sukelia žalingą poveikį neuronams, dėl kurių atsiranda pažeidimų arba padidėja skausmo perdavimas. 71–73

Tačiau PGE2 taip pat turi priešuždegiminių savybių. Jis tarpininkauja bradikinino sukeltai neuroprotekcijai ir blokuoja LPS ir ATP sukeltą citokinų sintezę kultivuojamose mikroglijose ir neuronų-glia kokultūrose. 74,75 PGE priešuždegiminis ir neuroprotekcinis poveikis2 yra tarpininkaujami per mikroglijos EP2 ir EP4 receptorius. Neseniai buvo pranešta, kad PGE2 riboja citokinų ir PG sintezę daugiausia dėl EP2 aktyvinimo LPS sukelto neurouždegimo modelyje ir kad mPGES-1 yra svarbus fermentas šiame neigiamo grįžtamojo ryšio reguliavime. 49

SGN2 ir Uždegimas

SGN2 yra vienas iš svarbiausių prostanoidų, reguliuojančių širdies ir kraujagyslių sistemos homeostazę. Kraujagyslių ląstelės, įskaitant endotelio ląsteles, VSMC ir endotelio progenitorines ląsteles, yra pagrindinis SGN šaltinis2. 76

SGN2 yra sukurtas nuosekliai veikiant COX ir PGIS – citochromo P450 superšeimos nariui, kuris specifiškai konvertuoja PGH.2 į SGN2. PGIS kolokalizuojasi su COX endoplazminiame tinkle, plazmos membranoje ir branduolio membranoje. 77 PGIS yra konstituciškai ekspresuojamas endotelio ląstelėse, kur susijungia su COX-1, 78 nors ir priklausomas nuo COX-22 buvo pranešta, kad endotelio ląstelių gamybą in vitro moduliuoja trombinas, šlyties įtempis, oksiduoti mažo tankio lipoproteinai, hipoksija ir uždegiminiai citokinai, ir ji sinchronizuojama padidinus COX-2 reguliavimą. 79,80 in vivo tyrimų su pelėmis ir žmonėmis parodė, kad COX-2 buvo dominuojantis SGN šaltinis2. 81

Sugeneravus SGN2 išleidžiamas veikti kaimyninius VSMC, taip pat cirkuliuojančius trombocitus. Tikrai, SGN2 veikia lokaliai, nėra saugomas ir nefermentinių procesų metu greitai paverčiamas neaktyviu hidrolizės produktu 6-keto-PGF. 82

SGN2 yra stiprus vazodilatatorius ir trombocitų agregacijos, leukocitų adhezijos ir VSMC proliferacijos inhibitorius. 75 SGN2 taip pat yra antimitogeninis ir slopina DNR sintezę VSMC. 83

Šie SGN veiksmai2 yra tarpininkaujami per specifinius IP receptorius (lentelė). Šis receptorius išreiškiamas inkstuose, kepenyse, plaučiuose, trombocituose, širdyje ir aortoje. 84 Yra neabejotinų įrodymų, kad tam tikras SGN poveikis2 kraujagyslėse, be klasikinio IP-cAMP signalizacijos kelio, gali būti tarpininkaujamas PPARδ kelias. 85 SGN2 tačiau iš tikrųjų gali suaktyvinti PPARδ, kaip ir su 15d-PGD2 ir PPARγ, neaišku, ar jis yra biologinis taikinys, kai ligando koncentracija pasiekiama in vivo. 86

Nors IP stokojančios pelės paprastai subręsta nepatiriusios spontaniškos trombozės, tiek atsakas į trombogeninius dirgiklius, tiek VSMC proliferacija reaguojant į kraujagyslių pažeidimą yra geresni, palyginti su kontroliniais vados draugais. 87 Pelės, kurioms trūksta IP, taip pat yra jautrios dietinės druskos sukeltai hipertenzijai 88 ir pasižymi pagreitėjusia aterogeneze, sustiprintu trombocitų aktyvacija ir padidėjusiu leukocitų sukibimu prie kraujagyslių sienelių tiek mažo tankio lipoproteinų receptorių, tiek apolipoproteinų E KO modeliuose. 35,89

Be poveikio širdies ir kraujagyslių sistemai, SGN2 yra svarbus edemos ir skausmo, lydinčio ūminį uždegimą, tarpininkas. SGN2 greitai susidaro po audinių pažeidimo ar uždegimo ir didelėmis koncentracijomis yra uždegiminėje aplinkoje. 90 SGN2 yra gausiausias prostanoidas žmogaus artritu sergančių kelių sąnarių sinoviniame skystyje, taip pat pelių, kurioms buvo sušvirkšti dirgikliai, pilvaplėvės ertmės skystyje. 91,92 Pelėms, kurioms trūksta IP receptorių, bradikinino sukeltas mikrovaskulinis pralaidumas SGN sustiprina2 Be to, šios pelės iš esmės sumažino karagenino sukeltą letenų edemą. 93 Pelės, kurioms trūksta IP, letenų edemos lygis buvo toks pat kaip ir indometacinu gydytų kontrolinių gyvūnų, o gydymas indometacinu gyvūnams, kuriems trūksta IP, nesukėlė tolesnio patinimo sumažėjimo, o tai rodo, kad SGN.2-IP receptorių signalizacija yra pagrindinis prostanoidinis kelias, tarpininkaujantis ūminiam uždegiminiam atsakui šiame modelyje. Taip pat buvo pasiūlyta, kad bradikininas sukelia SGN2 formavimas, dėl kurio padidėja mikrovaskulinis pralaidumas ir edema. 94 Nustatyta, kad IP receptorius tarpininkauja nociceptiniam skausmui ūminio uždegimo metu. IP receptoriaus mRNR yra nugaros šaknies ganglijų neuronuose, įskaitant tuos, kurie išreiškia medžiagą P, nociceptinių jutimo neuronų žymeklį. 95 IP receptorių stokojančios pelės turi susilpnėjusią raizgimo reakciją po acto rūgšties arba PGI injekcijos į pilvaplėvės ertmę.2, o tai rodo, kad IP receptorius vaidina vaidmenį tarpininkaujant periferiniam nociceptiniam jautrumui uždegiminiams dirgikliams. 93 IP receptorius taip pat yra išreikštas nugaros smegenyse ir yra susijęs su stuburo skausmo perdavimu reaguojant į periferinį uždegimą. Įrodyta, kad 96 IP antagonistai sumažina skausmo atsaką keliuose modeliuose, įskaitant acto rūgšties sukeltą pilvo susiaurėjimą, karagenino sukeltą mechaninę hiperalgeziją ir skausmą, susijusį su osteoartrito ir uždegiminio artrito modeliais. 97,98 Priešingai nei priešuždegiminis IP receptorių aktyvacijos poveikis nealerginiam ūminiam uždegimui, kai kurie tyrimai parodė, kad IP receptorių signalizacija slopina Th2 sukeltą alerginį uždegiminį atsaką. 99 IP receptoriaus mRNR yra padidintas CD4+ Th2 ląstelių reguliavimas ir PGI slopinimas2 COX-2 inhibitoriaus NS-398 susidarymas antigeno sukelto kvėpavimo takų uždegimo metu sukelia didesnį plaučių Th2 sukeltą plaučių uždegimą. 99 SGN2 Buvo pasiūlyta, kad šis poveikis iš dalies padidintų priešuždegiminio citokino IL-10 Th2 ląstelių gamybą. Šį imunosupresinį IP receptorių vaidmenį gydant Th2 sukeltą uždegimą patvirtina stebėjimas, kad sergant ovalbumino (OVA) sukelta astma, IP ištrynimas padidina antigeno sukeltų leukocitų kaupimąsi bronchoalveoliniame plovimo skystyje ir peribronchiolinę bei perivaskulinę uždegiminę infiltraciją. 100 Taigi, SGN2 gali pakeisti pusiausvyrą imuninėje sistemoje nuo dominuojančio Th2 atsako ir slopinti alerginį uždegimą.

PGD2 ir Uždegimas

PGD2 yra pagrindinis eikozanoidas, sintetinamas tiek centrinėje nervų sistemoje, tiek periferiniuose audiniuose ir, atrodo, veikia ir uždegimiškai, ir homeostatiškai. 101 Smegenyse, PGD2 dalyvauja reguliuojant miegą ir kitą centrinės nervų sistemos veiklą, įskaitant skausmo suvokimą. 102 103 Periferiniuose audiniuose, PGD2 daugiausia gamina putliosios ląstelės, bet ir kiti leukocitai, tokie kaip DC ir Th2 ląstelės. 104–106 Du genetiškai skirtingi PGD2buvo nustatyti sintezuojantys fermentai, įskaitant hematopoetinio ir lipokalino tipo PGD sintazes (atitinkamai H-PGDS ir L-PGDS). H-PGDS paprastai yra lokalizuotas imuninių ir uždegiminių ląstelių citozolyje, o L-PGDS yra labiau suvaržytas audinių ekspresijai. 107

PGD2 gali būti toliau metabolizuojamas į PGF, 9α,11β-PGF2 (PGF stereoizomeras) ir J serijos ciklopentanono PG, įskaitant PGJ2, Δ 12 -PGJ2ir 15d-PGJ2. 108 J serijos PG sintezė apima PGD2 vyksta pradinė dehidratacijos reakcija, kad susidarytų PGJ2 ir 15d-PGJ2, po kurio PGJ2 konvertuojamas į 15d-PGJ2 ir Δ12 -PGJ2 atitinkamai per nuo albumino priklausomas ir nuo albumino nepriklausomas reakcijas. 109

PGD2 aktyvumas daugiausia tarpininkauja DP arba DP1 ir CRTH2 arba DP2, kaip aprašyta anksčiau (lentelė). Taip pat 15d-PGJ2 su mažu afinitetu jungiasi su branduoliniu PPARγ. 110

PGD2 jau seniai buvo siejamas su uždegiminėmis ir atopinėmis sąlygomis, nors jis taip pat gali atlikti daugybę imunologiškai svarbių priešuždegiminių funkcijų.

PGD2 yra vyraujantis prostanoidas, kurį gamina aktyvuotos putliosios ląstelės, kurios sukelia IgE sukeltą I tipo ūminį alerginį atsaką. 104 111 Gerai nustatyta, kad alergeno buvimas skatina PGD gamybą2 jautriems asmenims. Sergant astma, PGD2, kurį bronchoalveoliniame plovimo skystyje galima aptikti per kelias minutes, pasiekia biologiškai aktyvų lygį, bent 150 kartų didesnį nei priešalergenų lygis. 112 PGD2 Taip pat gamina kitos imuninės ląstelės, tokios kaip antigeną pateikiančios DC ir Th2 ląstelėse, o tai rodo moduliacinį PGD vaidmenį2 kuriant specifinį antigenui imuninės sistemos atsaką. 104 105 PGD2 Iššūkis sukelia keletą alerginės astmos požymių, tokių kaip bronchų susiaurėjimas ir kvėpavimo takų eozinofilų infiltracija, 113 114 ir pelėms, kurios per daug ekspresuoja L-PGDS, padidėjo PGD2 lygis ir padidėjęs alerginis atsakas OVA sukeltame kvėpavimo takų hiperreaktyvumo modelyje. 115

Priešuždegiminis PGD poveikis2 Atrodo, kad tarpininkauja ir DP1, ir DP2/CRTH2 receptoriai. Kadangi abu receptoriai jungiasi su PGD2 su panašiu dideliu afinitetu, PGD2 kurias gamina aktyvuotos putliosios ląstelės arba T ląstelės, galėtų suaktyvinti kelis signalizacijos kelius, sukeliančius skirtingus efektus, priklausomai nuo to, ar DP1 ar DP2 / CRTH2 receptoriai, ar abu yra išreikšti lokaliai.

DP1 receptorius yra ekspresuojamas bronchų epitelyje ir buvo pasiūlytas tarpininkauti chemokinų ir citokinų, kurie įdarbina uždegiminius limfocitus ir eozinofilus, gamybą, dėl ko atsiranda kvėpavimo takų uždegimas ir hiperreaktyvumas, pastebėtas astma. 116 pelėms, kurioms trūksta DP1, sumažėjo kvėpavimo takų padidėjęs jautrumas ir Th2 sukeltas plaučių uždegimas OVA sukeltos astmos modelyje, o tai rodo, kad DP1 vaidina pagrindinį vaidmenį tarpininkaujant PGD poveikiui.2 kuriuos išskiria putliosios ląstelės astmos reakcijos metu. 62 Be to, PGD2 gali slopinti eozinofilų apoptozę per DP1 receptorių. 117

DP1 antagonistai turi priešuždegiminių savybių keliuose eksperimentiniuose modeliuose, įskaitant antigeno sukelto junginės mikrovaskulinio pralaidumo slopinimą jūrų kiaulytėms ir OVA sukeltą kvėpavimo takų hiperreaktyvumą pelėms. 118 119

DP2 / CRTH2 receptoriai daugiausia prisideda prie patogeninių reakcijų tarpininkaudami uždegiminių ląstelių prekybai ir moduliuodami efektoriaus funkcijas. PGD2 Iš stiebo ląstelių išsiskiriančios medžiagos gali tiesiogiai per DP2/CRTH2 receptorių tarpininkauti Th2 limfocitų ir eozinofilų prisitraukimui. Žmonėms DP2/CRTH2 receptorius ekspresuoja Th2 limfocituose, eozinofiluose ir bazofiluose, 8 120 121, o DP2/CRTH2 + T ląstelių padidėjimas buvo teigiamai susijęs su tam tikromis atopinio dermatito formomis. 122 Įrodyta, kad DP2/CRTH2 receptoriai tarpininkauja PGD2-stimuliuota šių ląstelių chemotaksė in vitro ir leukocitų mobilizacija in vivo. 123

Priešingai nei priešuždegiminis PGD vaidmuo2 esant alerginiam uždegimui, PGD2 kitose situacijose gali slopinti uždegimą. DP1 receptorius yra išreikštas DC, kurie atlieka pagrindinį vaidmenį inicijuojant adaptyvų imuninį atsaką į svetimus antigenus. PGD2 DP1 receptoriaus aktyvacija slopina nuolatinės srovės migraciją iš plaučių į limfmazgius po OVA poveikio, todėl sumažėja antigenui specifinių T ląstelių proliferacija ir citokinų gamyba. 124 DP1 aktyvinimas taip pat sumažina eozinofiliją esant alerginiam pelių uždegimui ir tarpininkauja antigeną pateikiančios Langerhanso ląstelių funkcijos slopinimui PGD.2. 125 126 Kaip minėta, PGD2 ir jo skilimo produktas 15d-PGJ2 buvo siūlomi kaip COX-2 produktai, susiję su uždegimo pašalinimu. 28 127 Karagenino sukelto pleurito modelio atveju COX-2 inhibitoriaus skyrimas skysčių fazės metu padidino uždegimą. Zimozano sukelto peritonito modelyje H-PGDS ištrynimas sukėlė agresyvesnį uždegiminį atsaką ir pablogino skiriamąją gebą, o išvados buvo sumažintos pridedant DP1 agonisto arba 15d-PGJ.2. 123 Nors atrodo, kad šie duomenys yra susiję su PGD2 ir 15d-PGJ2 skiriamoji geba yra didelis skirtumas tarp nanomolinių ir pikomolinių 15d-PGJ kiekių2 aptiktas fizikine ir chemine metodika in vivo aplinkoje ir kiekis, reikalingas biologiniam poveikiui in vitro PPARγ arba branduoliniam faktoriui-κB (mikromoliniai kiekiai). 32 128 129 Šį neatitikimą patvirtina naujausi duomenys apie zimozano sukeltą peritonitą, kai stebėjome sukeltą PGD biosintezę2 tik priešuždegiminės fazės, o ne išnykimo metu. Remiantis šiuo stebėjimu, DP2 / CRTH2 ištrynimas sumažino ūminio uždegimo sunkumą, tačiau nei DP1, nei DP2 / CRTH2 ištrynimas nepaveikė skiriamosios gebos. Nors 15d-PGJ2 yra lengvai aptinkamas, kai sintetinis PGD2 yra infuzuojama į graužikus, 130 endogeninė 15d-PGJ biosintezė2 nebuvo aptikta skatinant ar pašalinant uždegimą (J. Mehta ir kt., neskelbti duomenys, 2010).

PGD2 gali turėti įtakos aterosklerozės vystymuisi. Esant uždegiminei intima, PGD2 iš dalies gaunamas iš H-PGDS gaminančių uždegiminių ląstelių, kurios chemotaktiškai priverstos prasiskverbti į kraujagysles. 131 132 Be to, L-PGDS ekspresiją sukelia laminarinis stresas kraujagyslių endotelio ląstelėse ir aktyviai ekspresuojamas sintetinėse lygiųjų raumenų ląstelėse aterosklerozinėse intimos ląstelėse ir arterijų su sunkia stenoze vainikinėse plokštelėse. 133–135 PGD2 buvo įrodyta, kad jis slopina priešuždegiminių genų, tokių kaip indukuojama azoto oksido sintazė ir plazminogeno aktyvatoriaus inhibitorius, ekspresiją. 136 137 Iš tiesų, L-PGDS trūkumas pagreitina aterogenezę. 138

Apibendrinant galima teigti, kad tyrimai su COX-2 inhibitoriais rodo, kad šio fermento produktai gali turėti įtakos kelių uždegimo modelių gydymui. Tačiau daugeliu atvejų tokių produktų tapatybę, nesvarbu, ar jie susidaro tiesiogiai COX-2, ar dėl substrato nukreipimo dėl COX-2 slopinimo, dar reikia nustatyti.

PGF2α ir Uždegimas

PGF yra sintetinamas iš PGH2 per PGF sintazę, o jis veikia per FP, kuris susijungia su Gq baltymų, kad padidėtų laisvojo kalcio koncentracija ląstelėse (lentelė). Buvo pranešta apie du skirtingai sujungtus avių FP receptoriaus ortologo variantus: FPA ir FPB, kurios skiriasi viena nuo kitos savo C-galų uodegų ilgiu. 139 FP receptorius yra mažiausiai selektyvus iš prostanoidinių receptorių, jungiantis pagrindinius endogeninius PG ir PGD2 ir PGE2 susieti FP su EC50 vertės nanomoliniame diapazone. 140 PGF žiedo junginių gali susidaryti kaip nedideli produktai iš kitų PG. Pavyzdžiui, fermentinis PGE junginių 9-keto grupės redukavimas 9-ketoreduktazėmis sukelia arba 9a-hidroksilą, todėl gaunamas PGF.α junginiai arba rečiau 9b-hidroksilas, gaunantys PGFβ junginiai. 141 PGF žiedo metabolitai taip pat gali susidaryti iš PGD žiedo junginių, veikiant 11-keto reduktazėms. 142

15-keto-dihidro-PGF, pagrindinis stabilus PGF metabolitas kuris atspindi in vivo PGF biosintezė, didesni kiekiai randami pirmiausia periferinėje plazmoje, o vėliau šlapime tiek esant bazinėms fiziologinėms sąlygoms, tiek esant tam tikroms fiziologinėms ir patofiziologinėms situacijoms, pavyzdžiui, esant ūminiam ir lėtiniam uždegimui. 143

PGF, daugiausia gaunamas iš COX-1 moterų reprodukcinėje sistemoje, vaidina svarbų vaidmenį vykdant ovuliaciją, liuteolizę, gimdos lygiųjų raumenų susitraukimą ir gimdymo pradžią. 144 145 Naujausi tyrimai parodė, kad PGF taip pat vaidina svarbų vaidmenį inkstų funkcijai, 146 arterijų susitraukimui, 147 miokardo disfunkcijai, 148 149 smegenų pažeidimams, 150 ir skausmui. 151 PGF analogai Anksčiau buvo sukurti naminių gyvūnų rujos sinchronizacijai ir abortams 152 153 bei daryti įtaką žmogaus reprodukcinei funkcijai. 154 FP agonistai yra plačiai naudojami visame pasaulyje, siekiant sumažinti akispūdį gydant glaukomą. 155

PGF administravimas sukelia ūminį uždegimą, o NVNU slopina PGF biosintezė tiek in vitro, tiek in vivo. 144 Ūminio uždegimo modeliuose sukelta PGF biosintezė gali sutapti su laisvųjų radikalų katalizuojamu F žiedo izoprostanų susidarymu, lipidų peroksidacijos rodikliais. 156 157 Tachikardija, sukelta WT pelėms švirkščiant LPS, labai susilpnėja pelėms, kurioms trūksta FP arba TP, ir jos visiškai nėra pelėms, kurioms trūksta abiejų šių receptorių. 148 Neseniai atliktas tyrimas pranešė, kad FP ištrynimas selektyviai susilpnina plaučių fibrozę, nekeičiant alveolių uždegimo po mikrobų invazijos. 158

Padidėjusi PGF biosintezė buvo pranešta pacientams, sergantiems RA, psoriaziniu artritu, reaktyviuoju artritu ir osteoartritu. 159

Širdies ir kraujagyslių rizikos veiksniai, tokie kaip diabetas, nutukimas, rūkymas ir intimos ir terpės santykio sustorėjimas miego arterijoje, buvo įvairiai susiję su PGF padidėjimu. metabolitų, kartu su IL-6 ir ūminės fazės baltymais kūno skysčiuose. 160 161 FP ištrynimas sumažina kraujospūdį ir lėtina su tuo susijusią aterogenezę hiperlipideminėse pelėse, nepaisant to, kad didelėse kraujagyslėse ir jų aterosklerozinėse plokštelėse nėra aptinkamo FP. 162 PGF yra labiausiai paplitęs prostanoidas, kurį sudaro žmogaus virkštelės endotelio ląstelės, reaguodamos į laminarinį šlyties įtempį, kuris padidina COX-2 ekspresiją. 163

Naujas PGF vaidmuo esant ūminiam ir lėtiniam uždegimui, atveria galimybes kurti naujus priešuždegiminius vaistus.

Tromboksanas ir uždegimas

TXA2, nestabilus AA metabolitas, kurio pusinės eliminacijos laikas yra apie 30 sekundžių, yra sintetinamas iš PGH2 per tromboksano sintazę ir neenzimatiškai skaidomas į biologiškai neaktyvų TXB2. TXA2 daugiausia gaunamas iš trombocitų COX-1, tačiau jį gali gaminti ir kiti ląstelių tipai, įskaitant makrofagus COX-2. 164 165

TXA2 veikla daugiausia tarpininkaujama per TP, kuri susieja su Gq, G12/13, ir keli maži G baltymai, kurie savo ruožtu reguliuoja kelis efektorius, įskaitant fosfolipazę C, mažą G baltymą Rho ir adenililciklazę (lentelė). 166 TPα ir TPβ, 2 susijungusios TP izoformos žmonėms, bendrauja su skirtingais G baltymais ir yra heterodimerizuojamos, todėl keičiasi intracelulinis srautas ir receptorių baltymų konformacijos. Pelėse ekspresuojamas tik TPα baltymas.

TP aktyvacija tarpininkauja kelioms fiziologinėms ir patofiziologinėms reakcijoms, įskaitant trombocitų adheziją ir agregaciją, lygiųjų raumenų susitraukimą ir proliferaciją bei endotelio uždegiminių reakcijų aktyvavimą. 167 TP funkciją reguliuoja keli veiksniai, tokie kaip oligomerizacija, desensibilizacija ir internalizacija, glikozilinimas ir kryžminis pokalbis su receptorių tirozino kinazėmis. 167

Nors TXA2 yra pirmenybinis TP receptoriaus PGH fiziologinis ligandas2, ypač, taip pat gali aktyvuoti šį receptorių. 168 Be to, izoprostanai (nefermentiniai laisvųjų radikalų katalizuojami polinesočiųjų riebalų rūgščių peroksidaciniai produktai) ir hidroksikozatetraeno rūgštys (sukurtos lipoksigenazių ir citochromo P450 monooksigenazių arba susidaro neenziminės lipidų peroksidacijos būdu) taip pat yra stiprūs TP receptoriai. Priešingai, 169 170 epoksieikosatrieno rūgšties (AA citochromo P450 metabolitai) dihidrodariniai yra selektyvūs endogeniniai TP antagonistai. 171 Tačiau ar PGH2, izoprostanai arba hidroksiikosatetraeno rūgštys reikšmingai prisideda prie atsakų, priskiriamų TP aktyvacijai in vivo, dar turi būti tiriami. Pavyzdžiui, TP aktyvinimas izoprostanais gali atlikti svarbų vaidmenį klinikinėse oksidacinio streso situacijose, pavyzdžiui, reperfuzijos metu po organų transplantacijos.

Pelės, kurioms trūksta TP, yra normalios, tačiau jų kraujagyslių atsakas į TP agonistus yra silpnesnis ir yra linkęs į kraujavimą. 172

TP ištrynimas sumažina kraujagyslių proliferaciją ir trombocitų aktyvavimą reaguojant į kraujagyslių pažeidimą, atitolina aterogenezę ir užkerta kelią angiotenzino II- ir l-NAME sukeltai hipertenzijai ir su ja susijusiai širdies hipertrofijai. 87,89,173,174

Septinio šoko modeliuose TP delecija arba TP antagonizmas apsaugojo nuo įvairių LPS sukeltų reakcijų, tokių kaip indukuojamos azoto oksido sintazės ekspresijos padidėjimas, ūminis inkstų nepakankamumas ir uždegiminė tachikardija, 175 176, o tai rodo galimą TXA vaidmenį.2 kaip priešuždegiminis mediatorius.

Pelių, kurioms trūksta tromboksano sintazės, fenotipas yra daug mažiau ryškus, galbūt todėl, kad TXA2 yra tik vienas iš endogeninių TP ligandų ir labiau tikėtina, nes šio fermento ištrynimas gali nukreipti PGH2 kitų kompensuojančių sintazių atžvilgiu. 177

Prostanoidai vertime

Šioje apžvalgoje aprašytas stulbinantis įrodymų apie prostanoidų vaidmenį uždegime sudėtingumą. Skirtingi produktai turi prieštaringą poveikį tiek uždegimo skatinimui, tiek gydymui. Tas pats produktas, kurį sudaro skirtingi fermentai – COX-1 arba COX-2 – gali paskatinti arba pašalinti uždegimą. To paties fermento produktai gali skatinti arba pašalinti uždegimą skirtinguose modeliuose. Skirtingi ląstelių tipai, vyraujantys įvairiuose ligos vystymosi etapuose, sukuria prostanoidus, turinčius priešingą poveikį uždegimui. Atskiri prostanoidai savo biologiniu poveikiu labai sutampa su kitais mediatoriais.

Šie pastebėjimai kelia keletą klausimų.

Pirma, atsižvelgiant į šį sudėtingą prostanoidų sukeliamą biologinių poveikių rinkinį, kaip bendras jų slopinimas, esantis aukštai kaskadoje, lemia pakankamai gerai toleruojamus ir pakankamai veiksmingus vaistus? Aspirinas ir daugybė NVNU, įskaitant acetaminofeną ir sukurtus selektyviai slopinti COX-2, yra vieni iš dažniausiai vartojamų vaistų planetoje. Trūksta sunkių įrodymų šiam klausimui spręsti, bet spėliokime. Aspirino dozės, mažesnės nei 100 mg per parą arba didesnės nei 1 g per parą, turi lygiavertį poveikį trombocitų COX-1 gautam TXA.2. Jie abu tai visiškai slopina. Tačiau didėjančios aspirino paros dozės vis labiau slopina SGN2 sutapo su šiuo efektu. Mes neturime tiesioginių atsitiktinių imčių palyginimų tarp dozių, tačiau netiesioginiai palyginimai rodo, kad kardioprotekcinis aspirino veiksmingumas gali laipsniškai susilpnėti didinant dozę. Panašiai, lokaliai suformuotas, iš COX-1 gautas PGE2 ir SGN2 apsaugo nuo skrandžio dvylikapirštės žarnos epitelio vientisumo ir trombocitų COX-1 kilmės TXA2 prisideda prie hemostatinės kompetencijos. Manoma, kad NVNU, kurie slopina COX-1, sutrikdo šiuos kelius dėl NVNU sukeltų opų. Tačiau NVNU, selektyvūs COX-2 slopinimui, tik perpus sumažina lyginamąjį sunkių virškinimo trakto reiškinių dažnį. Tai iš dalies gali atspindėti jų poveikį skrandžio ir dvylikapirštės žarnos epitelio nuo COX-2 priklausomiems prostanoidams, kurie pagreitina opų gijimą. Šiuose pavyzdžiuose inhibitoriai, esantys aukščiausiame kelyje, suteikia naudos, tačiau tai yra grynoji nauda, ​​ir, žinoma, šios naudos marža gali labai skirtis tarp asmenų. Mes tik menkai suprantame priešuždegiminio veiksmingumo skirtumus tarp grįžtamai veikiančių NVNU.

Prostanoidai paprastai yra palyginti silpni agonistai sistemose, kuriose jų blokada lėmė klinikinį veiksmingumą. Pavyzdžiui, TXA2 yra santykinai silpnas trombocitų agonistas, palyginti su trombinu, ir sistemoje yra daug pertekliaus.

Kodėl blokavus tik vieną iš daugelio trombocitų aktyvacijos būdų, pasiekiamas toks stiprus poveikis, kad jo poveikį galima aptikti tokiu pat neapdorotu ir instrumentiniu būdu kaip atsitiktinių imčių klinikinis tyrimas? Panašiai, kodėl vien sulfidopeptidinių leukotrienų blokavimas tarp daugelio bronchus sutraukiančių medžiagų sukelia klinikinį veiksmingumą sergant astma, arba kodėl kiti mediatoriai, tokie kaip NO, nepakeičia SGN kardioprotekcinio poveikio.2, slopinamas NVNU, selektyviais slopinančiais COX-2? Galbūt vaistų veiksmingumas suvokiamas todėl, kad eikozanoidai dažnai yra linkę veikti kaip sustiprinantys signalai kitiems, stipresniems agonistams. Suaktyvinkite trombocitus su trombinu, ADP arba kolagenu ir atpalaiduokite TXA2 sustiprina ir palaiko agregacijos reakciją. Galbūt todėl aspirinas yra toks veiksmingas antrinėje miokardo infarkto ar insulto prevencijoje. Kalbant apie tai, kodėl kiti tarpininkai nesiima pakeisti slopintų prostanoidų, tai gali kalbėti apie jų ypatingą svarbą fenotipinių perturbacijų aplinkybėmis, kaip bus aptarta toliau.

Atsižvelgiant į daugybę šių junginių biologinių poveikių, kaip išvis toleruojami vaistai, kurie sustabdo jų sintezę? NVNU iš tiesų gali sukelti gyvybei pavojingus virškinimo trakto arba širdies ir kraujagyslių sistemos nepageidaujamus reiškinius, tačiau tik nedidelei daliai (galbūt 1–2 %) pacientų, kuriems buvo taikomas poveikis. Tai gali atspindėti faktą, kad prostanoidų susidarymas yra homeostatinė atsako sistema. Fiziologinėmis sąlygomis susidaro nereikšmingi šių junginių kiekiai, o jų biologinė svarba daugeliu atvejų yra ribinė. Tačiau, kai sistema patiria stresą, jie gali tapti esminiais. Pavyzdžiui, jų esminis vaidmuo palaikant inkstų kraujotaką renoprivalinėmis sąlygomis, antihipertenzinis poveikis pacientams, kuriems yra infuzuojama vazopresorių, arba jų antitrombozinis poveikis pacientams, kuriems yra padidėjusi trombogenezės rizika. Pavyzdžiui, IP ištrynimas nesukelia spontaniškos trombozės, o labiau sustiprina atsaką į trombogeninius dirgiklius. Panašiai, nors anksčiau buvusi širdies ir kraujagyslių liga dažnai buvo naudojama siekiant sumažinti teisinę rėmėjo atsakomybę tais atvejais, kai pacientai patyrė miokardo infarktą vartodami koksibus, santykinė miokardo infarkto rizika vartojant celekoksibą yra susijusi su pagrindine širdies ir kraujagyslių ligų našta, kuri yra tikėtina slopinimo pasekmė. COX-2 kilmės SGN2. 164

Atsižvelgiant į priešingą prostanoidų poveikį, ar turėtume judėti toliau, kad gautume tikslingesnį ir saugesnį atsaką? Šiuo metu beveik neturime duomenų, kurie padėtų išspręsti šį klausimą. Pasroviui PG sintazės ir COX-2 slopinimo atveju patirtis su mPGES-1 delecija išryškina palyginimo sudėtingumą. Čia substrato perkėlimas į PGIS gali susilpninti širdies ir kraujagyslių sistemos COX-2 slopinimo riziką, bet susilpninti analgetinį veiksmingumą. Kitas pavyzdys yra mažų aspirino dozių, skirtų širdies apsaugai, ir TP antagonizmo palyginimas. Pastaroji strategija vengia SGN2 slopinimas, tačiau tai yra labai kuklus, vidutiniškai ≈15%, vartojant mažas aspirino dozes. Norint nustatyti tą teorinę naudą, reikėtų atlikti milžinišką klinikinį tyrimą. Arba antagonistas, skirtingai nei aspirinas, gali blokuoti TP aktyvavimą netradiciniais ligandais, tokiais kaip izoprostanai ir hidroksiikosatetraeno rūgštys. Tačiau, nors šie junginiai gali suaktyvinti TP, jų svarba in vivo, net esant audinių reperfuzijai, kur jų susidaro perteklius, lieka spėliotini. Žinoma, galima modeliuoti šį palyginimą ir naudoti COX-1 numuštas peles, kurios imituoja asimetrinį mažos dozės aspirino poveikį trombocitams COX-1, kad išspręstų šį klausimą. Galiausiai, kadangi kelių prostanoidinių receptorių – pavyzdžiui, IP, EP2, EP4 ir DP1 grupės arba FP, TP ir EP1 grupės – aktyvinimo biologinių pasekmių sutapimas rodo galimybę, kad judant veiksmingumas gali sumažėti. pasroviui, kad nukreiptumėte tik į 1 prostanoidą kelyje. Mūsų prastas supratimas apie tokį galimą funkcinį perteklių receptorių lygmeniu, nesvarbu, ką reiškia receptorių dimerizacijos pasekmės, palieka tai atvirus vaistų kūrimo klausimus.

Be abejo, šis sudėtingumas rodo, kad eksperimentai su gyvūnais praktiškai neturės jokios vertės, kai reikia numatyti vaistų poveikį in vivo. Žinoma, standartinių eksperimentinių paradigmų apribojimai taikomi šiame kelyje, kaip ir kituose. Mes tiriame pelių aterosklerozės modelius, kuriems nepavyksta spontaniškų plokštelių įtrūkimų ir trombozinio gyvybiškai svarbių arterijų okliuzijos, kad padarytume išvadas apie miokardo infarkto prevenciją ar provokaciją. Mes ekstrapoliuojame vaistų poveikį pelių tolerancijai kaitvietėje pacientams, kuriems atliekama krūminių dantų ekstrakcija, siekiant dieviško gydymo vyresnio amžiaus moterims, sergančioms kelių osteoartritu. Šie ir daugelis tokių pavyzdžių įkvepia atsargumo transliacinės terapijos srityje. Tačiau įrodymų iš skirtingų modelių sistemų įvairiose rūšyse nuoseklumas, ypač kai jie yra integruoti su nepriklausomomis įrodymų linijomis, gali su tam tikru pasitikėjimu numatyti atsitiktinių imčių klinikinių vaistų poveikio šiuo keliu tyrimų rezultatus. Taip buvo numatant ir mechanistiškai išaiškinant NVNU keliamą pavojų širdies ir kraujagyslių sistemai. 178

Galiausiai, ar tikėtina, kad šis kelias suteiks daugiau gydymo galimybių? Be vaistų, jau patvirtintų įvairioms indikacijoms (pvz., aspirinas ir daugybė NVNU PGE analogų2, PGF2a, ir SGN2 TP ir leukotrieno antagonistai) šiuo metu yra kliniškai vertinami mPGES-1, 5-lipoksigenazės ir ją aktyvinančio faktoriaus (penkių lipoksigenazę aktyvinančių baltymų) inhibitoriai ir DP1, DP2 ir EP4 antagonistai. Daugelis kitų eikozanoido kelio taikinių yra vertinami ikiklinikiniu būdu, kaip ir kiti, tokie kaip daugybinės sekrecinės fosfolipazės ir tirpi epoksido hidrolazė. Tai sutampa su nauja informacija apie senus taikinius.

Kodėl turime slopinti abu COX, o ne tik COX-1, kad pamatytume virškinimo trakto pažeidimus modelių sistemose? 29 Kodėl aspirino forma apsiriboja trombocitų slopinimu ikisisteminėje kraujotakoje, susijusi su gaubtinės žarnos vėžio dažnio sumažėjimu? 179 180 Dar daug ką reikia atrasti apie eikozanoidų biologiją, todėl greičiausiai atsiras naujų gydymo galimybių.

Išvada

Prostanoidai gali skatinti arba sulaikyti ūminį uždegimą. COX-2 produktai taip pat gali padėti pašalinti uždegimą tam tikromis aplinkybėmis. Šiuo metu mes turime mažai informacijos apie tai, kurie COX-2 produktai gali atlikti šį vaidmenį, ar iš tikrųjų, ar dominuojantys veiksniai atspindi AA substrato perkėlimą į kitus metabolizmo kelius, atsirandančius dėl COX-2 ištrynimo arba slopinimo. Kaip ir ciklopentanono prostanoidų atveju, daugelis arachidonato darinių, įskaitant tarpląstelinius produktus, sintetinami ir vartojami kaip egzogeniniai junginiai, gali paskatinti uždegimo modelių išsiskyrimą. Tačiau griežtų fizikinių ir cheminių įrodymų, kad endogeninės rūšys susiformuoja reikiamais kiekiais, kad būtų išlaikytas šis vaidmuo in vivo, yra nedaug. Išaiškinimas, ar ir kaip prostanoidai gali sulaikyti uždegimą ir kaip substrato modifikavimas, pvz., naudojant žuvų taukus, gali išnaudoti šį supratimą, šiuo metu yra daugelio tyrimų, iš kurių gali atsirasti naujų terapinių strategijų, tikslas.

Finansavimo šaltiniai

Darbą, kuris buvo šioje apžvalgoje išreikštų nuomonių pagrindas, parėmė Nacionaliniai sveikatos institutai HL062250, HL083799 ir HL054500 (G.A.F). Dr. FitzGeraldas yra McNeil transliacinės medicinos ir terapijos profesorius.

Atskleidimai

Dr. FitzGeraldas praėjusiais metais konsultavosi su Astra Zeneca, Daiichi Sankyo, Logical Therapeutics, Lilly ir Nicox dėl NVNU ir susijusių junginių. Kiti autoriai nenurodo jokių konfliktų.


Turinys

Neurouždegimas plačiai laikomas lėtiniu, o ne ūminiu centrinės nervų sistemos uždegimu. [5] Ūminis uždegimas paprastai atsiranda iškart po centrinės nervų sistemos pažeidimo, jam būdingos uždegiminės molekulės, endotelio ląstelių aktyvacija, trombocitų nusėdimas ir audinių edema. [6] Lėtinis uždegimas – tai ilgalaikis glijos ląstelių aktyvavimas ir kitų imuninių ląstelių pritraukimas į smegenis. Tai lėtinis uždegimas, kuris paprastai siejamas su neurodegeneracinėmis ligomis. Dažniausios lėtinio neurouždegimo priežastys:

  • Toksiški metabolitai
  • Autoimunitetas
  • Senėjimas
  • Mikrobai
  • Virusai
  • Trauminis smegenų pažeidimas
  • Stuburo smegenų pažeidimas

Glial ląstelės Redaguoti

Mikroglijos yra pripažintos įgimtomis centrinės nervų sistemos imuninėmis ląstelėmis. [2] Microglia aktyviai tyrinėja savo aplinką ir labai keičia ląstelių morfologiją, reaguodama į nervų pažeidimą. [7] Ūminiam smegenų uždegimui paprastai būdingas greitas mikroglijos aktyvavimas. [5] Per šį laikotarpį nėra periferinio imuninio atsako. Tačiau laikui bėgant lėtinis uždegimas sukelia audinių ir kraujo ir smegenų barjero degradaciją. Per šį laiką mikroglijos generuoja reaktyviąsias deguonies rūšis ir išleidžia signalus, kad įdarbintų periferines imunines ląsteles uždegiminiam atsakui. [7]

Astrocitai yra glijos ląstelės, kurios yra gausiausios ląstelės smegenyse. Jie dalyvauja palaikant ir palaikant neuronus ir sudaro svarbią kraujo ir smegenų barjero sudedamąją dalį. Po smegenų įžeidimo, pavyzdžiui, trauminio smegenų pažeidimo, astrocitai gali suaktyvėti reaguodami į signalus, kuriuos skleidžia sužeisti neuronai arba aktyvuota mikroglija. [6] [1] Suaktyvėję astrocitai gali išskirti įvairius augimo faktorius ir patirti morfologinius pokyčius. Pavyzdžiui, po sužalojimo astrocitai sudaro glijos randą, sudarytą iš proteoglikano matricos, kuri trukdo aksonų regeneracijai. [6] Tačiau naujesni tyrimai atskleidė, kad glia randas nėra žalingas, bet naudingas aksonų regeneracijai. [8]

Citokinai Redaguoti

Citokinai yra baltymų klasė, kuri reguliuoja uždegimą, ląstelių signalizaciją ir įvairius ląstelių procesus, tokius kaip augimas ir išgyvenimas. [9] Chemokinai yra citokinų pogrupis, kuris reguliuoja ląstelių migraciją, pavyzdžiui, pritraukia imunines ląsteles į infekcijos ar sužalojimo vietą. [9] Įvairūs smegenų ląstelių tipai gali gaminti citokinus ir chemokinus, tokius kaip mikroglijos, astrocitai, endotelio ląstelės ir kitos glijos ląstelės. Fiziologiškai chemokinai ir citokinai veikia kaip neuromoduliatoriai, reguliuojantys uždegimą ir vystymąsi. Sveikose smegenyse ląstelės išskiria citokinus, kad sukurtų vietinę uždegiminę aplinką, kad įdarbintų mikroglijas ir pašalintų infekciją ar sužalojimą. Tačiau neurouždegimo atveju ląstelės gali nuolat išsiskirti citokinų ir chemokinų, kurie gali pažeisti kraujo ir smegenų barjerą. [10] Periferinės imuninės ląstelės per šiuos citokinus patenka į pažeidimo vietą ir dabar gali migruoti per pažeistą kraujo ir smegenų barjerą į smegenis. Įprasti citokinai, gaminami reaguojant į smegenų pažeidimą, yra: interleukinas-6 (IL-6), kuris gaminamas astrogliozės metu, ir interleukinas-1 beta (IL-1β) ir naviko nekrozės faktorius alfa (TNF-α), kurie gali sukelti neuronų citotoksiškumas. Nors priešuždegiminiai citokinai gali sukelti ląstelių mirtį ir antrinį audinių pažeidimą, jie yra būtini pažeistam audiniui atstatyti. [11] Pavyzdžiui, TNF-α sukelia neurotoksiškumą ankstyvose neurouždegimo stadijose, bet prisideda prie audinių augimo vėlesnėse uždegimo stadijose.

Kraujo ir smegenų barjeras yra struktūra, sudaryta iš endotelio ląstelių ir astrocitų, kuri sudaro barjerą tarp smegenų ir cirkuliuojančio kraujo. Fiziologiškai tai leidžia apsaugoti smegenis nuo potencialiai toksiškų molekulių ir ląstelių kraujyje. Astrocitai sudaro sandarias jungtis, todėl gali griežtai reguliuoti tai, kas gali praeiti pro kraujo ir smegenų barjerą ir patekti į intersticinę erdvę. [6] Po sužalojimo ir ilgalaikio uždegiminių faktorių, tokių kaip chemokinai, išsiskyrimo, kraujo ir smegenų barjeras gali būti pažeistas ir tapti pralaidus cirkuliuojantiems kraujo komponentams ir periferinėms imuninėms ląstelėms. Tada į smegenis gali patekti ląstelės, dalyvaujančios įgimtame ir adaptyviame imuniniame atsake, pavyzdžiui, makrofagai, T ląstelės ir B ląstelės. Tai sustiprina uždegiminę smegenų aplinką ir prisideda prie lėtinio neurouždegimo ir neurodegeneracijos.

Trauminis smegenų sužalojimas (TBI) yra smegenų trauma, kurią sukelia didelė jėga į galvą. [6] Po TBI atsiranda ir reparacinių, ir degeneracinių mechanizmų, kurie sukelia uždegiminę aplinką. Per kelias minutes po sužalojimo išsiskiria priešuždegiminiai citokinai. Priešuždegiminis citokinas Il-1β yra vienas iš tokių citokinų, kurie sustiprina TBI sukeltą audinių pažeidimą. TBI gali padaryti didelę žalą gyvybiškai svarbiems smegenų komponentams, įskaitant kraujo ir smegenų barjerą. Il-1β sukelia DNR fragmentaciją ir apoptozę, o kartu su TNF-α gali pažeisti kraujo ir smegenų barjerą bei infiltruoti leukocitus. (). Po smegenų sukrėtimo žmogaus smegenyse rastas padidėjęs aktyvuotų imuninių ląstelių tankis. [1]

Nugaros smegenų pažeidimą (SCI) galima suskirstyti į tris atskiras fazes. Pirminė arba ūminė fazė trunka nuo kelių sekundžių iki minučių po traumos, antrinė fazė – nuo ​​kelių minučių iki savaičių po sužalojimo, o lėtinė – nuo ​​kelių mėnesių iki metų po traumos. [12] Pirminį SCI sukelia nugaros smegenų suspaudimas arba perpjovimas, dėl kurio atsiranda glutamato eksitotoksiškumas, natrio ir kalcio jonų disbalansas ir laisvųjų radikalų pažeidimai. [13] Neurodegeneracija per apoptozę ir neuronų ląstelių demielinizaciją sukelia uždegimą pažeidimo vietoje. [12] Dėl to atsiranda antrinė SCI, kurios simptomai yra edema, stuburo parenchimos kavitacija, reaktyvi gliozė ir galimas nuolatinis funkcijos praradimas. [12]

SCI sukelto uždegiminio atsako metu keli priešuždegiminiai citokinai, įskaitant interleukiną 1β (IL-1β), indukuojamą azoto oksido sintazę (iNOS), interferoną-γ (IFN-γ), IL-6, IL-23 ir naviko nekrozės faktorių. α (TNFα) išskiriami, aktyvuojant vietines mikroglijas ir pritraukiant įvairias imunines ląsteles, tokias kaip naivūs kaulų čiulpų makrofagai. [14] Šios aktyvuotos mikroglijos ir makrofagai vaidina svarbų vaidmenį SCI patogenezėje.

Įsiskverbę į sužalojimo vietos epicentrą, makrofagai pasikeis fenotipu iš M2 fenotipo į į M1 panašų fenotipą.M2 fenotipas yra susijęs su priešuždegiminiais veiksniais, tokiais kaip IL-10, IL-4 ir IL-13, ir prisideda prie žaizdų gijimo ir audinių atstatymo. Tačiau į M1 panašus fenotipas yra susijęs su priešuždegiminiais citokinais ir reaktyviosiomis deguonies rūšimis, kurios prisideda prie padidėjusios žalos ir uždegimo. [15] Įrodyta, kad tokie veiksniai kaip mielino nuolaužos, susidarančios dėl sužalojimo pažeidimo vietoje, sukelia fenotipo poslinkį iš M2 į M1. [16] Sumažėjusi M2 makrofagų populiacija ir padidėjusi M1 makrofagų populiacija yra susijusi su lėtiniu uždegimu. [16] Trumpalaikis uždegimas yra svarbus pašalinant ląstelių nuolaužas iš pažeidimo vietos, tačiau būtent šis lėtinis ilgalaikis uždegimas sukels tolesnę ląstelių mirtį ir pažeidimo vietą. [17]

Senėjimas dažnai siejamas su pažinimo sutrikimais ir padidėjusiu polinkiu vystytis neurodegeneracinėms ligoms, tokioms kaip Alzheimerio liga. [18] Atrodė, kad padidėję uždegiminiai žymenys pagreitina smegenų senėjimo procesą. [19] Vien tik senose smegenyse, be jokios akivaizdžios ligos, chroniškai padidėja priešuždegiminių citokinų ir sumažėja priešuždegiminių citokinų kiekis. Homeostatinis disbalansas tarp priešuždegiminių ir priešuždegiminių citokinų senstant yra vienas iš veiksnių, didinančių neurodegeneracinės ligos riziką. Be to, senstančiose smegenyse yra padidėjęs aktyvuotų mikroglijų skaičius, kurios padidino pagrindinio histokompatibilumo komplekso II (MHC II), jonizuoto kalcio surišimo adapterio-1 (IBA1), CD86, ED1 makrofagų antigeno, CD4 ir bendro leukocitų antigeno ekspresiją. . [20] Šios aktyvuotos mikroglijos sumažina neuronų gebėjimą patirti ilgalaikį potenciją (LTP) hipokampe ir taip sumažina gebėjimą formuoti prisiminimus. [21]

Alzheimerio liga Redaguoti

Alzheimerio liga (AD) istoriškai pasižymėjo dviem pagrindiniais požymiais: neurofibriliniais raizginiais ir amiloido-beta plokštelėmis. [22] Neurofibriliniai raizginiai yra netirpūs tau baltymų sankaupos, o amiloido-beta plokštelės yra tarpląstelinės amiloido-beta baltymo sankaupos. Dabartinis mąstymas apie AD patologiją viršija šiuos du tipinius požymius, o tai rodo, kad didelę Alzheimerio ligos neurodegeneracijos dalį sukelia neurouždegimas. [22] [23] Pomirtinėse AD smegenyse gausu aktyvuotų mikroglijų. Šiuo metu manoma, kad uždegiminės citokinų aktyvuotos mikroglijos negali fagocituoti beta amiloido, o tai gali prisidėti prie apnašų kaupimosi, o ne klirenso. [24] Be to, uždegiminis citokinas IL-1β yra sureguliuotas sergant AD ir yra susijęs su sinaptofizino sumažėjimu ir dėl to atsirandančiu sinapsiniu praradimu. Kiti įrodymai, kad uždegimas yra susijęs su ligos progresavimu sergant AD, yra tai, kad asmenys, kurie reguliariai vartoja nesteroidinius vaistus nuo uždegimo (NVNU), vėliau buvo susiję su sumažėjusiu AD. [ reikalinga citata ] Padidėję uždegiminiai žymenys parodė ryšį su pagreitėjusiu smegenų senėjimu, o tai gali paaiškinti ryšį su neurodegeneracija su AD susijusiuose smegenų regionuose. [19]

Parkinsono liga Redaguoti

Pagrindinė Parkinsono ligos progresavimo hipotezė apima neurouždegimą kaip pagrindinį komponentą. [25] Ši hipotezė teigia, kad 1 Parkinsono ligos stadija prasideda žarnyne, kaip rodo daugybė atvejų, kurie prasideda vidurių užkietėjimu. reikalinga citata ] . Uždegiminis atsakas žarnyne gali turėti įtakos [ reikalinga citata ] alfa-sinukleino (α-Syn) agregacija ir klaidingas susilankstymas, būdingas Parkinsono ligos patologijai. Jei žarnyne yra pusiausvyra tarp gerųjų ir blogųjų bakterijų, bakterijos gali likti žarnyne. Tačiau gerųjų ir blogųjų bakterijų disbiozė gali sukelti „nesandarį“ žarnyną ir sukelti uždegiminį atsaką. Šis atsakas padeda α-Syn susilankstyti ir pernešti per neuronus, nes baltymas patenka į CNS. [ reikalinga citata ] Smegenų kamienas yra pažeidžiamas uždegimo, o tai paaiškintų 2 stadiją, įskaitant miego sutrikimus ir depresiją. 3 hipotezės stadijoje uždegimas paveikia juodąją medžiagą, dopaminą gaminančias smegenų ląsteles, todėl prasideda Parkinsono ligai būdingi motoriniai trūkumai. 4 Parkinsono ligos stadija apima nepakankamumą, kurį sukelia uždegimas pagrindinėse smegenų srityse, kurios reguliuoja vykdomąją funkciją ir atmintį. Kaip įrodymas, patvirtinantis šią hipotezę, 3 stadijos (motorinių sutrikimų) pacientai, kurie neturi pažinimo sutrikimų, jau rodo, kad yra žievės neurouždegimas. Tai rodo, kad neurouždegimas gali būti Parkinsono ligos trūkumų pirmtakas. [25]

Išsėtinė sklerozė Redaguoti

Išsėtinė sklerozė yra dažniausia jaunų suaugusiųjų negalią sukelianti neurologinė liga. [26] Jai būdinga demielinizacija ir neurodegeneracija, kurios prisideda prie įprastų pažinimo sutrikimų, galūnių silpnumo ir nuovargio simptomų. [27] Sergant išsėtine skleroze, uždegiminiai citokinai pažeidžia kraujo ir smegenų barjerą ir leidžia periferinėms imuninėms ląstelėms migruoti į centrinę nervų sistemą. Kai jos migruoja į centrinę nervų sistemą, B ląstelės ir plazminės ląstelės gamina antikūnus prieš mielino apvalkalą, kuris izoliuoja neuronus, skaido mieliną ir lėtina laidumą neuronuose. Be to, T ląstelės gali patekti per kraujo ir smegenų barjerą, jas aktyvuoti vietinės antigeną pateikiančios ląstelės ir atakuoti mielino apvalkalą. Tai turi tą patį mielino skaidymo ir laidumo lėtėjimo poveikį. Kaip ir kitų neurodegeneracinių ligų atveju, aktyvuotos mikroglijos gamina uždegiminius citokinus, kurie prisideda prie plačiai paplitusio uždegimo. Įrodyta, kad mikroglijos slopinimas sumažina išsėtinės sklerozės sunkumą. [25]

Vaistų terapija Redaguoti

Kadangi neurouždegimas buvo siejamas su įvairiomis neurodegeneracinėmis ligomis, didėja susidomėjimas nustatyti, ar uždegimo mažinimas pakeis neurodegeneraciją. Uždegiminių citokinų, tokių kaip IL-1β, slopinimas sumažina neuronų praradimą, pastebėtą sergant neurodegeneracinėmis ligomis. Šiuolaikiniai išsėtinės sklerozės gydymo būdai apima interferoną-B, glatiramero acetatą ir mitoksantroną, kurie veikia mažindami arba slopindami T ląstelių aktyvaciją, tačiau turi šalutinį sisteminės imunosupresijos poveikį [28] Sergant Alzheimerio liga, vartojami nesteroidiniai vaistai nuo uždegimo. vaistai sumažina ligos išsivystymo riziką. Šiuolaikiniai Alzheimerio ligos gydymo būdai yra NVNU ir gliukokortikoidai. NVNU veikia blokuodami prostaglandino H2 pavertimą kitais prostaglandinais (PG) ir tromboksanu (TX). Prostoglandinai ir tromboksanas veikia kaip uždegimo mediatoriai ir didina mikrovaskulinį pralaidumą.

Pratimas Redaguoti

Pratimai yra perspektyvus įvairių ligų, kurioms būdingas neurouždegimas, profilaktikos ir gydymo mechanizmas. [20] Aerobiniai pratimai plačiai naudojami siekiant sumažinti uždegimą periferijoje. Įrodyta, kad pratimai sumažina mikroglijų proliferaciją smegenyse, sumažina su imunitetu susijusių genų hipokampo ekspresiją ir mažina uždegiminių citokinų, tokių kaip TNF-α, ekspresiją.


Uždegimo mediatoriai

Uždegiminis atsakas yra įvairių cheminių mediatorių iš kraujotakos, imuninių ląstelių ir sužeistų audinių derinys. Tai vazoaktyvūs aminai (histaminas), peptidai (bradikininas) ir eikozanoidai (leukotrienai).

Vazoaktyvūs aminai

Tai yra junginių grupė, kurioje yra amino rūgštis, modifikuojanti kraujagyslių skverbimąsi. Yra dvi veiksmingos molekulės – histaminas ir serotoninas. Jie žinomi kaip pradedantys uždegimo mediatoriai, saugomi putliosiose ląstelėse.

Histaminą paprastai gamina putliosios ląstelės. Bazofilai ir trombocitai taip pat gamino jį dekarboksilinant histidino aminorūgštį. Jis išsiskiria dėl daugybės stimuliatorių, tokių kaip audinių pažeidimas, IgE antikūno Fc receptorių prisijungimas prie putliosios ląstelės, C3a ir C5a komplemento ir kt. Jis plečia kraujagysles, viliojantis endotelio susitraukimu ir tarpendotelinių tarpų atsiradimu.

Tai triptofano darinys, esantis trombocituose. Jo taip pat yra neuronuose ir enterochromafino ląstelėse. Trombocitų kaupimasis leidžia jam išsiskirti ir susiaurinti kraujagysles, neuromediatorių ir kt. Jis veikia uždegimo metu, priešingai nei histaminas.

Bradikininas yra nonapeptidai, vazoaktyvūs. Jie susidaro veikiant fermento proteazėms. Jie yra svarbūs kraujospūdžio kontrolei ir uždegiminėms reakcijoms. Tai sukelia žarnyno, aortos, gimdos ir šlaplės arterijų ir venų vazodilataciją. Dabar jis taip pat žinomas dėl savo vaidmens neurosignalizacijose ir kai kurių inkstų bei kraujagyslių funkcijų valdiklio.

Eikozanoidai

Eikozanoidai gaunami iš polinesočiųjų riebalų rūgščių, prisotinus biolipidus deguonimi. Jie veikia įvairiuose fiziologiniuose mechanizmuose ir patologinėse reakcijose, tokiose kaip alergija, karščiavimas, uždegimo slopinimas ir kt. Jų signalizacijos mechanizmas yra panašus į citokinų uždegiminį atsaką ir priešuždegiminių komponentų susidarymą. Eikozanoidai turi reikšmingus įvairių junginių pogrupius, iš kurių labiausiai pastebimi prostaglandinai, leukotrienai, lipoksinas, tromboksanas, eoksinai ir kt.

Prostaglandinai

Jie vaidina svarbų vaidmenį formuojant uždegiminį atsaką. Jų gamyba padidėjo pažeistuose uždegiminiuose audiniuose ir reikšmingi uždegimo požymiai, kuriuos rodo jų produkcija. Prostaglandinas E2 Gausiausiai susidaro organizme su įvairiomis funkcijomis, tokiomis kaip kraujospūdžio kontrolė, imuninė reakcija, vaisingumas ir kt. uždegiminiame procese, jie yra svarbūs generuojant pagrindinius uždegimo požymius: paraudimą, patinimą ir skausmą. Eritema ir patinimas atsiranda dėl greito kraujo tekėjimo dėl išsiplėtimo ir padidėjusio kraujagyslių išsiplėtimo. Skausmas atsiranda dėl PGE veikimo2 ant jutimo neuronų.

Leukotrienai

Leukotrienai priklauso eikozanoidų šeimai ir naudoja lipidų signalizaciją kaip autokrininę arba parakrininę signalizaciją. Jų sintezę papildo histamino ir prostaglandinų gamyba. Jie skatina lygiųjų raumenų susitraukimą, o jų perteklius sukelia bronchų gleivinės uždegimą ir alergines reakcijas. Jie taip pat turi chemotaksinį poveikį neutrofilams.

Tromboksanas

Tromboksanas taip pat gaminamas metabolizuojant arachidono rūgštį. Jie gavo šį pavadinimą dėl savo krešulių susidarymo aktyvumo, žinomo kaip trombozė. Pagrindiniai tromboksano tipai yra tromboksanas A2 ir tromboksanas B2. Jie išsiskiria iš trombocitų, tačiau jų sekrecijos mechanizmas nesuprantamas. Jis turi hipertenzinį pobūdį ir vazokonstrikcinį aktyvumą. Jie skatina trombocitų kaupimąsi ir krešulio susidarymą.

Uždegiminis citokinas

Citokinai yra nedideli baltymai, išsiskiriantys iš ląstelių, turintys ypatingą poveikį ląstelių sąveikai ir yra ląstelių komunikacinis modulis. Jie veikia savaime arba greta veikiančios molekulės, o kai kuriais atvejais veikia ir nuošaliose ląstelėse. Šie citokinai apima naviko nekrozinį faktorių, gama interferoną, interleukiną 1 (IL-1), IL-12, IL-8 ir granulocitų-makrofagų kolonijas stimuliuojantį faktorių.

Ūminės fazės baltymai

Ūminės fazės baltymai (APP), generuojami kaip įgimto imuninio atsako komponentas su kintama koncentracija serume. Šie ūminės fazės baltymai skirstomi į neigiamas ir teigiamas koncentracijas plazmoje.

Teigiami ūminės fazės baltymai

Teigiamas ūminės fazės baltymas yra stiprios uždegiminės reakcijos požymis. Jie skirstomi į pogrupius pagal jų koncentracijos padidėjimo lygį kraujyje: pagrindiniai, vidutinio sunkumo ir nedideli. Šių baltymų greitumas ir mastas skiriasi nuo skirtingų rūšių.

Neigiami ūminės fazės baltymai

Šių baltymų koncentracija uždegiminės reakcijos metu sumažėja 25%. Du pagrindiniai neigiami ūminės fazės baltymai yra transferinas ir albuminas. Baltymų koncentracija mažėja lėtai. Redukcijos mechanizmas apima daugybę atsakymų, pvz., sumažinta šių baltymų gamyba, uždegiminiai citokinai sukelia mažesnę gamybą ir kt.


Turinys

Ūminio ir lėtinio uždegimo palyginimas:
Ūmus Lėtinis
Sukėlėjas Bakteriniai patogenai, pažeisti audiniai Nuolatinis ūmus uždegimas dėl nesuyrančių patogenų, virusinės infekcijos, nuolatinių svetimkūnių ar autoimuninių reakcijų
Pagrindinės dalyvaujančios ląstelės neutrofilai (pirmiausia), bazofilai (uždegiminis atsakas) ir eozinofilai (reakcija į helmintų kirminus ir parazitus), mononuklearinės ląstelės (monocitai, makrofagai) Mononuklearinės ląstelės (monocitai, makrofagai, limfocitai, plazmos ląstelės), fibroblastai
Pirminiai tarpininkai Vazoaktyvūs aminai, eikozanoidai IFN-γ ir kiti citokinai, augimo faktoriai, reaktyviosios deguonies rūšys, hidroliziniai fermentai
Prasidėjimas Nedelsiant Pavėluota
Trukmė Kelios dienos Iki kelių mėnesių ar metų
Rezultatai Rezoliucija, absceso susidarymas, lėtinis uždegimas Audinių destrukcija, fibrozė, nekrozė

Ūmus uždegimas Redaguoti

Ūmus uždegimas atsiranda iškart po traumos, trunkantis tik kelias dienas. [7] Citokinai ir chemokinai skatina neutrofilų ir makrofagų migraciją į uždegimo vietą. [7] Patogenai, alergenai, toksinai, nudegimai ir nušalimai yra kai kurios ūminio uždegimo priežastys. [7] Toll-like receptoriai (TLR) atpažįsta mikrobų patogenus. [7] Ūminis uždegimas gali būti būdas apsaugoti audinius nuo sužalojimų. [7] 2–6 savaites trunkantis uždegimas vadinamas poūmiu uždegimu. [7] [8]

Lėtinis uždegimas Redaguoti

Lėtinis uždegimas yra uždegimas, kuris trunka mėnesius ar metus. [8] Lėtinio uždegimo metu vyrauja makrofagai, limfocitai ir plazmos ląstelės, priešingai nei neutrofilai, kurie vyrauja esant ūminiam uždegimui. [8] Diabetas, širdies ir kraujagyslių ligos, alergijos ir lėtinė obstrukcinė plaučių liga (LOPL) yra lėtinio uždegimo sukeliamų ligų pavyzdžiai. [8] Nutukimas, rūkymas, stresas ir netinkama mityba yra kai kurie veiksniai, skatinantys lėtinį uždegimą. [8] 2014 m. atliktas tyrimas parodė, kad 60 % amerikiečių turėjo bent vieną lėtinę uždegiminę ligą, o 42 % – daugiau nei vieną. [8]

Kardinolio ženklai Redaguoti

Klasikiniai ūminio uždegimo požymiai ir simptomai:
Anglų lotynų kalba
Paraudimas Ruboras*
Patinimas Navikas*
Šiluma Kaloras*
Skausmas Dolor*
Funkcijos praradimas Functio laesa**
Visi aukščiau išvardinti ženklai gali būti stebimi tam tikrais atvejais, tačiau, žinoma, neturi būti nė vieno ženklo. [9]

Tai yra pirminiai arba pagrindiniai uždegimo požymiai. [9] *

Functio laesa yra pasenusi sąvoka, nes ji būdinga ne tik uždegimui ir būdinga daugeliui ligų. [10] **

Ūmus uždegimas yra trumpalaikis procesas, dažniausiai pasireiškiantis per kelias minutes ar valandas ir ima liautis pašalinus žalingą dirgiklį. [11] Tai apima koordinuotą ir sisteminę įvairių imuninių, endokrininių ir neurologinių ūminio uždegimo mediatorių lokaliai mobilizaciją. Esant normaliai sveikai reakcijai, jis suaktyvėja, pašalina patogeną ir pradeda taisymo procesą, o tada nutrūksta. [12] Jai būdingi penki pagrindiniai ženklai: [13]

Tradiciniai uždegimo požymių pavadinimai kilę iš lotynų kalbos:

Pirmuosius keturis (klasikinius ženklus) aprašė Celsas (apie 30 m. pr. Kr.–38 m. po Kr.), [15] funkcijos praradimas tikriausiai vėliau pridėjo Galenas. [16] Tačiau šio penktojo ženklo pridėjimas taip pat buvo priskirtas Thomas Sydenham [17] ir Virchow. [11] [13]

Paraudimas ir karštis atsiranda dėl padidėjusio kraujo tekėjimo esant kūno temperatūrai į uždegimo vietą. Patinimą sukelia skysčių kaupimasis skausmas atsiranda dėl cheminių medžiagų, tokių kaip bradikininas ir histaminas, kurie stimuliuoja nervų galūnes, išsiskyrimo. Funkcijos praradimas turi daug priežasčių. [13]

Ūminis plaučių uždegimas (dažniausiai sukeliamas kaip atsakas į pneumoniją) nesukelia skausmo, nebent uždegimas apima parietalinę pleurą, kurioje yra skausmui jautrių nervų galūnėlių. [13]

Ūminio uždegimo procesas Redaguoti

Ūminio uždegimo procesą inicijuoja nuolatinės imuninės ląstelės, jau esančios paveiktame audinyje, daugiausia makrofagai, dendritinės ląstelės, histiocitai, Kupffer ląstelės ir putliosios ląstelės. Šios ląstelės turi paviršiaus receptorius, žinomus kaip modelio atpažinimo receptoriai (PRR), kurios atpažįsta (t. y. suriša) du molekulių poklasius: su patogenais susijusius molekulinius modelius (PAMP) ir su pažeidimais susijusius molekulinius modelius (DAMP). PAMP yra junginiai, kurie yra susiję su įvairiais patogenais, tačiau skiriasi nuo šeimininko molekulių. DAMP yra junginiai, susiję su šeimininko sužalojimu ir ląstelių pažeidimu.

Infekcijos, nudegimo ar kitų sužalojimų pradžioje šios ląstelės suaktyvėja (viena iš PRR atpažįsta PAMP arba DAMP) ir išskiria uždegiminius mediatorius, atsakingus už klinikinius uždegimo požymius. Kraujagyslių išsiplėtimas ir dėl to padidėjusi kraujotaka sukelia paraudimą (ruboras) ir padidėjęs karštis (kalorijų). Padidėjęs kraujagyslių pralaidumas sukelia plazmos baltymų ir skysčių išsiskyrimą (nutekėjimą) į audinį (edema), kuris pasireiškia patinimu (auglys). Kai kurie išsiskyrę mediatoriai, tokie kaip bradikininas, padidina jautrumą skausmui (hiperalgezija, spalvingas). Mediatoriaus molekulės taip pat keičia kraujagysles, kad leukocitai, daugiausia neutrofilai ir makrofagai, galėtų ištekėti iš kraujagyslių (ekstravazacija) ir į audinį. Neutrofilai migruoja pagal chemotaksinį gradientą, kurį sukuria vietinės ląstelės, kad pasiektų sužalojimo vietą. [11] Funkcijos praradimas (functio laesa) tikriausiai yra neurologinio reflekso, reaguojančio į skausmą, rezultatas.

Be iš ląstelių gautų mediatorių, kelios neląstelinės biocheminės kaskados sistemos, susidedančios iš iš anksto suformuotų plazmos baltymų, veikia lygiagrečiai, kad inicijuotų ir skleistų uždegiminį atsaką. Tai apima bakterijų aktyvuojamą komplemento sistemą ir nekrozės suaktyvintas krešėjimo ir fibrinolizės sistemas, pvz. nudegimas ar trauma. [11]

Ūmus uždegimas gali būti laikomas pirmąja gynybos linija nuo sužalojimų. Ūminis uždegiminis atsakas reikalauja nuolatinio stimuliavimo. Uždegimo mediatoriai yra trumpalaikiai ir greitai suyra audinyje. Taigi, pašalinus dirgiklį, ūminis uždegimas pradeda liautis. [11]

Vazodilatacija ir padidėjęs pralaidumas Redaguoti

Kaip apibrėžta, ūminis uždegimas yra imunovaskulinis atsakas į uždegiminį dirgiklį. Tai reiškia, kad ūminis uždegimas gali būti plačiai suskirstytas į kraujagyslių fazę, kuri atsiranda pirmiausia, o po to seka ląstelių fazė, apimanti imunines ląsteles (konkrečiau mieloidinius granulocitus ūminiu atveju). Ūminio uždegimo kraujagyslių komponentas apima plazmos skysčio, kuriame yra svarbių baltymų, tokių kaip fibrinas ir imunoglobulinai (antikūnai), judėjimą į uždegiminį audinį.

Susilietus su PAMP, audinių makrofagai ir mastocitai išskiria vazoaktyvius aminus, tokius kaip histaminas ir serotoninas, taip pat eikozanoidus, tokius kaip prostaglandinas E2 ir leukotrienas B4, kad pertvarkyti vietines kraujagysles. Makrofagai ir endotelio ląstelės išskiria azoto oksidą. Šie mediatoriai plečia kraujagysles ir pralaidina kraujagysles, todėl kraujo plazma iš kraujagyslės pasiskirsto į audinių erdvę. Padidėjęs skysčių susikaupimas į audinį sukelia jo patinimą (edemą). Šiame išsiskiriančiame audinių skystyje yra įvairių antimikrobinių mediatorių iš plazmos, tokių kaip komplementas, lizocimas, antikūnai, kurie gali nedelsiant pažeisti mikrobus ir opsonizuoti mikrobus ruošiantis ląstelių fazei. Jei uždegiminis dirgiklis yra plėšianti žaizda, išskiriami trombocitai, koaguliantai, plazminas ir kininai gali užkimšti pažeistą vietą ir pirmiausia užtikrinti hemostazę. Šie krešėjimo tarpininkai uždegiminio audinio vietoje taip pat suteikia fibrino grotelių pavidalo struktūrinį pastatymo karkasą, kaip ir statybiniai pastoliai statybvietėje, kad vėliau padėtų fagocitų pašalinimui ir žaizdų taisymui. Dalis išsiskiriančio audinių skysčio limfatakiais taip pat nukreipiama į regioninius limfmazgius, išplaunant bakterijas, kad prasidėtų prisitaikančios imuninės sistemos atpažinimo ir atakos fazė.

Ūminiam uždegimui būdingi ryškūs kraujagyslių pokyčiai, įskaitant kraujagyslių išsiplėtimą, padidėjusį pralaidumą ir padidėjusią kraujotaką, kuriuos sukelia įvairių uždegiminių mediatorių veikimas. Kraujagyslių išsiplėtimas pirmiausia pasireiškia arteriolių lygyje, pereinant į kapiliarų lygį ir dėl to padidėja kraujo kiekis, dėl kurio atsiranda uždegimo paraudimas ir karštis. Padidėjęs kraujagyslių pralaidumas sukelia plazmos judėjimą į audinius, o tai sukelia sąstingį dėl padidėjusios ląstelių koncentracijos kraujyje – tai būklė, kuriai būdingi išsiplėtę kraujagyslės, prikimštos ląstelių. Stazė leidžia leukocitams išsiskirti (judėti) išilgai endotelio, o tai yra labai svarbus jų įsiskverbimo į audinius procesas. Normalus tekantis kraujas to neleidžia, nes kirpimo jėga išilgai kraujagyslių periferijos perkelia kraujo ląsteles į kraujagyslės vidurį.

Plazminės kaskadinės sistemos Redaguoti

  • Suaktyvinta komplemento sistema sukuria cheminių reakcijų kaskadą, kuri skatina opsonizaciją, chemotaksę ir agliutinaciją, ir sukuria MAC.
  • Kinino sistema gamina baltymus, galinčius palaikyti vazodilataciją ir kitus fizinius uždegiminius poveikius.
  • Krešėjimo sistema arba krešėjimo kaskada, kuris sudaro apsauginį baltyminį tinklelį virš sužalojimo vietų.
  • Fibrinolizės sistema, kuri veikia priešingai krešėjimo sistema, kompensuoti krešėjimą ir generuoti keletą kitų uždegiminių mediatorių.

Iš plazmos pagaminti mediatoriai Redaguoti

vardas Gaminamas apibūdinimas
Bradikininas Kinin sistema Vazoaktyvus baltymas, galintis sukelti vazodilataciją, padidinti kraujagyslių pralaidumą, sukelti lygiųjų raumenų susitraukimą ir sukelti skausmą.
C3 Papildymo sistema Skilteles gaminti C3a ir C3b. C3a stimuliuoja histamino išsiskyrimą iš putliųjų ląstelių, taip sukeldamas vazodilataciją. C3b gali prisijungti prie bakterijų ląstelių sienelių ir veikti kaip opsoninas, kuris žymi įsibrovėlį kaip fagocitozės taikinį.
C5a Papildymo sistema Stimuliuoja histamino išsiskyrimą iš putliųjų ląstelių, todėl plečiasi kraujagyslės. Jis taip pat gali veikti kaip chemoatraktantas, nukreipiantis ląsteles per chemotaksį į uždegimo vietą.
XII faktorius (Hagemano faktorius) Kepenys Baltymas, kuris cirkuliuoja neaktyviai, kol jį aktyvuoja kolagenas, trombocitai arba atviros bazinės membranos per konformacinius pokyčius. Suaktyvintas, jis savo ruožtu gali aktyvuoti tris plazmos sistemas, susijusias su uždegimu: kinino sistemą, fibrinolizės sistemą ir krešėjimo sistemą.
Membraninio atakos kompleksas Papildymo sistema Komplemento baltymų C5b, C6, C7, C8 ir kelių C9 vienetų kompleksas. Šio komplekso baltymų komplekso derinys ir aktyvinimas sudaro membranos atakos kompleksas, kuris gali prasiskverbti į bakterijų ląstelių sieneles ir sukelia ląstelių lizę, dėl kurios bakterijos miršta.
Plazminas Fibrinolizės sistema Geba suskaidyti fibrino krešulius, skaidyti komplemento baltymą C3 ir aktyvuoti XII faktorių.
Trombinas Krešėjimo sistema Skaldo tirpų plazmos baltymą fibrinogeną, kad susidarytų netirpus fibrinas, kuris agreguojasi ir sudaro kraujo krešulį. Trombinas taip pat gali prisijungti prie ląstelių per PAR1 receptorių, kad sukeltų keletą kitų uždegiminių reakcijų, tokių kaip chemokinų ir azoto oksido gamyba.

The ląstelių komponentas apima leukocitus, kurie paprastai yra kraujyje ir turi patekti į uždegiminį audinį ekstravazacija padėti esant uždegimui. Kai kurie veikia kaip fagocitai, prarydami bakterijas, virusus ir ląstelių šiukšles. Kiti išskiria fermentines granules, kurios pažeidžia patogeninius įsibrovėlius. Leukocitai taip pat išskiria uždegiminius mediatorius, kurie vysto ir palaiko uždegiminį atsaką. Paprastai ūminį uždegimą sukelia granulocitai, o lėtinį uždegimą sukelia mononuklearinės ląstelės, tokios kaip monocitai ir limfocitai.

Leukocitų ekstravazacija Redaguoti

Įvairūs leukocitai, ypač neutrofilai, yra labai svarbūs uždegimo inicijavimui ir palaikymui. Šios ląstelės turi turėti galimybę persikelti į pažeidimo vietą iš savo įprastos vietos kraujyje, todėl egzistuoja mechanizmai, leidžiantys įdarbinti ir nukreipti leukocitus į atitinkamą vietą. Leukocitų judėjimo iš kraujo į audinius per kraujagysles procesas yra žinomas kaip ekstravazacija ir gali būti iš esmės suskirstytas į kelis etapus:

  1. Leukocitų ribos ir endotelio adhezija: Baltieji kraujo kūneliai kraujagyslėse, kurios paprastai yra centre, juda periferiškai link kraujagyslių sienelių. [19] Aktyvuoti makrofagai audiniuose išskiria citokinus, tokius kaip IL-1 ir TNFα, o tai savo ruožtu sukelia chemokinų, kurie jungiasi prie proteoglikanų, formuojančių gradientą uždegiminiame audinyje ir išilgai endotelio sienelės, gamybą. Uždegiminiai citokinai sukelia tiesioginę P-selektino ekspresiją ant endotelio ląstelių paviršių, o P-selektinas silpnai jungiasi su angliavandenių ligandais leukocitų paviršiuje ir priverčia juos „riedėti“ išilgai endotelio paviršiaus, kai susidaro ir nutrūksta ryšiai. Iš pažeistų ląstelių išsiskiriantys citokinai sukelia E-selektino ekspresiją endotelio ląstelėse, kuri veikia panašiai kaip P-selektinas. Citokinai taip pat sukelia integrino ligandų, tokių kaip ICAM-1 ir VCAM-1, ekspresiją endotelio ląstelėse, kurios tarpininkauja sukibimui ir toliau lėtina leukocitų skaičių. Šie silpnai surišti leukocitai gali laisvai atsiskirti, jei jie nėra aktyvuojami chemokinų, susidarančių pažeistame audinyje po signalo perdavimo per atitinkamus su G baltymu sujungtus receptorius, kurie aktyvuoja leukocitų paviršiuje esančius integrinus, kad jie tvirtai sukibtų. Toks aktyvinimas padidina surištų integrino receptorių afinitetą ICAM-1 ir VCAM-1 endotelio ląstelės paviršiuje, tvirtai surišdamas leukocitus prie endotelio.
  2. Migracija per endotelį, žinoma kaip migracija, per diapedezės procesą: Chemokino gradientai skatina prilipusius leukocitus judėti tarp gretimų endotelio ląstelių. Endotelio ląstelės atsitraukia, o leukocitai pereina per bazinę membraną į aplinkinius audinius, naudojant adhezijos molekules, tokias kaip ICAM-1. [19]
  3. Leukocitų judėjimas audinyje per chemotaksę: Leukocitai, pasiekę audinių intersticį, jungiasi prie ekstraląstelinės matricos baltymų per ekspresuotus integrinus ir CD44, kad jie negalėtų palikti vietos. Įvairios molekulės veikia kaip chemoatraktantai, pavyzdžiui, C3a arba C5, ir sukelia leukocitų judėjimą chemotaktiniu gradientu uždegimo šaltinio link.

Fagocitozė Redaguoti

Ekstravazuoti neutrofilai ląstelių fazėje kontaktuoja su mikrobais uždegiminiame audinyje. Fagocitai ekspresuoja ląstelės paviršiaus endocitinio modelio atpažinimo receptorius (PRR), kurie turi afinitetą ir veiksmingumą prieš nespecifinius su mikrobais susijusius molekulinius modelius (PAMP). Dauguma PAMP, kurie jungiasi prie endocitinių PRR ir inicijuoja fagocitozę, yra ląstelės sienelės komponentai, įskaitant sudėtingus angliavandenius, tokius kaip mananai ir β-gliukanai, lipopolisacharidus (LPS), peptidoglikanus ir paviršiaus baltymus. Fagocitų endocitiniai PRR atspindi šiuos molekulinius modelius, kai C tipo lektino receptoriai jungiasi prie mananų ir β-gliukanų, o pašalinių receptorių - prie LPS.

Po endocitinio PRR prisijungimo aktino-miozino citoskeleto pertvarkymas greta plazminės membranos vyksta tokiu būdu, kuris endocituoja plazmos membraną, kurioje yra PRR-PAMP kompleksas, ir mikrobą. Fosfatidilinozitolis ir Vps34-Vps15-Beclin1 signalizacijos keliai buvo susiję su endocituotų fagosomų perkėlimu į tarpląstelines lizosomas, kur fagosomos ir lizosomos susiliejimas sukuria fagolizosomą. Tada fagolizosomose esančios reaktyvios deguonies rūšys, superoksidai ir hipochlorito baliklis naikina fagocitų viduje esančius mikrobus.

Fagocitinis veiksmingumas gali būti sustiprintas opsonizuojant. Iš plazmos gautas komplementas C3b ir antikūnai, kurie kraujagyslių fazės metu išsiskiria į uždegiminį audinį, jungiasi ir padengia mikrobų antigenus. Be endocitinių PRR, fagocitai taip pat ekspresuoja opsonino receptorius Fc receptorius ir komplemento receptorius 1 (CR1), kurie atitinkamai jungiasi su antikūnais ir C3b. Bendras endocitinio PRR ir opsonino receptorių stimuliavimas padidina fagocitinio proceso veiksmingumą, padidindamas infekcijos sukėlėjo lizosomų pašalinimą.

Iš ląstelių sudaryti tarpininkai Redaguoti

vardas Tipas Šaltinis apibūdinimas
Lizosomų granulės Fermentai Granulocitai Šiose ląstelėse yra daug įvairių fermentų, kurie atlieka daugybę funkcijų. Granulės gali būti klasifikuojamos kaip specifinis arba azurofilinis priklausomai nuo turinio ir gali suskaidyti daugybę medžiagų, kai kurios iš jų gali būti iš plazmos gauti baltymai, leidžiantys šiems fermentams veikti kaip uždegimo mediatoriai.
GM-CSF Glikoproteinas Makrofagai, monocitai, T ląstelės, B ląstelės ir audiniuose gyvenančios ląstelės Nustatyta, kad padidėjęs GM-CSF prisideda prie uždegiminio artrito, osteoartrito, astmos kolito, nutukimo ir COVID-19 uždegimo.
Histaminas Monoaminas Putliosios ląstelės ir bazofilai Iš anksto suformuotose granulėse laikomas histaminas išsiskiria reaguodamas į daugybę dirgiklių. Tai sukelia arteriolių išsiplėtimą, padidina venų pralaidumą ir įvairius organams būdingus efektus.
IFN-γ Citokinas T ląstelės, NK ląstelės Antivirusinės, imunoreguliacinės ir priešnavikinės savybės. Šis interferonas iš pradžių buvo vadinamas makrofagus aktyvinančiu faktoriumi ir yra ypač svarbus palaikant lėtinį uždegimą.
IL-6 Citokinas ir Myokine Makrofagai, osteoblastai, adipocitai ir lygiųjų raumenų ląstelės (citokinas) Skeleto raumenų ląstelės (miokinas) Priešuždegiminis citokinas, kurį išskiria makrofagai, reaguojant į su patogenais susijusius molekulinius modelius (PAMP), priešuždegiminis citokinas, išskiriamas adipocitų, ypač nutukimo priešuždegiminis miokinas, kurį išskiria skeleto raumenų ląstelės, reaguodamos į pratimą.
IL-8 Chemokinas Visų pirma, makrofagai Neutrofilų aktyvinimas ir chemoatrakcija, silpnai veikiant monocitus ir eozinofilus.
Leukotrienas B4 Eikozanoidas Leukocitai, vėžinės ląstelės Geba tarpininkauti leukocitų adhezijai ir aktyvacijai, todėl jie gali prisijungti prie endotelio ir migruoti per jį. Neutrofiluose jis taip pat yra stiprus chemoattraktantas ir gali sukelti reaktyviųjų deguonies rūšių susidarymą ir šių ląstelių lizosomų fermentų išsiskyrimą.
LTC4, LTD4 Eikozanoidas eozinofilai, putliosios ląstelės, makrofagai Šie trys cisteino turintys leukotrienai sutraukia plaučių kvėpavimo takus, didina mikrokraujagyslių pralaidumą, skatina gleivių sekreciją ir skatina eozinofilų pagrindu sukurtą uždegimą plaučiuose, odoje, nosyje, akyse ir kituose audiniuose.
5-okso-eikozatetraeno rūgštis Eikozanoidas leukocitų, vėžio ląstelių Stiprus neutrofilų chemotaksės, lizosomų fermentų išsiskyrimo ir reaktyviųjų deguonies formavimosi monocitų chemotaksės ir dar stipresnės eozinofilų chemotaksės, lizosomų fermentų išsiskyrimo ir reaktyviųjų deguonies formavimosi stimuliatorius.
5-HETE Eikozanoidas Leukocitai Metabolinis 5-okso-eikozatetraeno rūgšties pirmtakas yra mažiau stiprus neutrofilų chemotaksės, lizosomų fermentų išsiskyrimo ir reaktyviųjų deguonies formavimosi monocitų chemotaksės ir eozinofilų chemotaksės, lizosomų fermentų išsiskyrimo ir reaktyviųjų deguonies formavimosi stimuliatorius.
Prostaglandinai Eikozanoidas Putliųjų ląstelių Lipidų grupė, galinti sukelti vazodilataciją, karščiavimą ir skausmą.
Azoto oksidas Tirpios dujos Makrofagai, endotelio ląstelės, kai kurie neuronai Stipriai plečia kraujagysles, atpalaiduoja lygiuosius raumenis, mažina trombocitų agregaciją, padeda susikaupti leukocitams, tiesioginis antimikrobinis aktyvumas didelėmis koncentracijomis.
TNF-α ir IL-1 Citokinai Visų pirma, makrofagai Abu veikia įvairias ląsteles, kad sukeltų daug panašių uždegiminių reakcijų: karščiavimą, citokinų gamybą, endotelio genų reguliavimą, chemotaksį, leukocitų sukibimą, fibroblastų aktyvavimą. Atsakingas už sisteminį uždegimo poveikį, pvz., apetito praradimą ir padažnėjusį širdies susitraukimų dažnį. TNF-α slopina osteoblastų diferenciaciją.
triptazė Fermentai Putliųjų ląstelių Manoma, kad ši serino proteazė yra saugoma tik putliosiose ląstelėse ir išskiriama kartu su histaminu stiebo ląstelių aktyvacijos metu. [20] [21] [22]

Konkretūs ūminio ir lėtinio uždegimo modeliai pastebimi tam tikromis organizmo situacijomis, pavyzdžiui, kai epitelio paviršiuje atsiranda uždegimas arba dalyvauja piogeninės bakterijos.

  • Granulomas uždegimas: Būdingas granulomų susidarymas, jie yra riboto, bet įvairaus skaičiaus ligų, įskaitant tuberkuliozę, raupsus, sarkoidozę ir sifilį, pasekmė.
  • Fibrininis uždegimas: Uždegimas, dėl kurio labai padidėja kraujagyslių pralaidumas, leidžia fibrinui prasiskverbti pro kraujagysles. Jei tinkama prokoaguliacinis yra dirgiklio, pvz., vėžio ląstelių [11], nusėda fibrininis eksudatas. Tai dažniausiai pastebima serozinėse ertmėse, kur fibrininis eksudatas gali virsti randais tarp serozinių membranų, ribojant jų funkciją. Nuosėdos kartais sudaro pseudomembraninį lakštą. Žarnyno uždegimo (pseudomembraninio kolito) metu gali susidaryti pseudomembraniniai vamzdeliai.
  • Pūlingas uždegimas: Uždegimas, dėl kurio susidaro daug pūlių, kuriuos sudaro neutrofilai, negyvos ląstelės ir skystis. Tokiam uždegimui būdinga pyogeninių bakterijų, tokių kaip stafilokokai, infekcija. Didelės, lokalizuotos pūlių sankaupos, uždarytos aplinkinių audinių, vadinamos abscesais.
  • Serozinis uždegimas: Būdingas gausus neklampaus serozinio skysčio išsiliejimas, kurį dažniausiai gamina serozinių membranų mezotelio ląstelės, tačiau jis gali būti gaunamas iš kraujo plazmos. Odos pūslelės yra šio uždegimo pavyzdys.
  • Opinis uždegimas: Uždegimas, atsirandantis šalia epitelio, gali sukelti nekrozinį audinio praradimą nuo paviršiaus, atskleidžiant apatinius sluoksnius. Vėlesnis epitelio kasimas žinomas kaip opa.

Uždegiminės anomalijos yra didelė sutrikimų grupė, kuri yra daugelio žmonių ligų pagrindas. Imuninė sistema dažnai yra susijusi su uždegiminiais sutrikimais, pasireiškiančiais ir alerginėmis reakcijomis, ir kai kuriomis miopatijomis, o daugelis imuninės sistemos sutrikimų sukelia nenormalų uždegimą. Neimuninės ligos, kurių priežastis yra uždegiminiai procesai, yra vėžys, aterosklerozė ir išeminė širdies liga. [11]

Su uždegimu susijusių sutrikimų pavyzdžiai:

Aterosklerozė Redaguoti

Aterosklerozė, anksčiau laikyta švelnia lipidų kaupimosi liga, iš tikrųjų apima nuolatinį uždegiminį atsaką. Naujausi pagrindiniai mokslo pasiekimai nustatė esminį uždegimo vaidmenį tarpininkaujant visoms šios ligos stadijoms nuo pradžios iki progresavimo ir galiausiai trombozinių aterosklerozės komplikacijų. Šie nauji atradimai suteikia svarbių sąsajų tarp rizikos veiksnių ir aterogenezės mechanizmų. Klinikiniai tyrimai parodė, kad ši nauja aterosklerozės uždegimo biologija tiesiogiai taikoma žmonėms. Uždegimo žymenų padidėjimas prognozuoja pacientų, sergančių ūminiu koronariniu sindromu, rezultatus, nepriklausomai nuo miokardo pažeidimo. Be to, žemo laipsnio lėtinis uždegimas, kurį rodo uždegiminio žymens C reaktyvaus baltymo lygis, perspektyviai apibrėžia aterosklerozinių komplikacijų riziką, taip papildydamas tradicinių rizikos veiksnių teikiamą prognozinę informaciją. Be to, tam tikri gydymo būdai, mažinantys koronarinę riziką, taip pat riboja uždegimą. Kai lipidų kiekis mažinamas vartojant statinus, šis priešuždegiminis poveikis nėra susijęs su mažo tankio lipoproteinų kiekio sumažėjimu. Šios naujos įžvalgos apie aterosklerozės uždegimą ne tik padidina mūsų supratimą apie šią ligą, bet ir turi praktinį klinikinį pritaikymą rizikos stratifikavimui ir terapijos taikymui šiai vis didėjančia pasaulinės svarbos rykšte. [23]

Alergija Redaguoti

Alerginė reakcija, oficialiai žinoma kaip 1 tipo padidėjęs jautrumas, yra netinkamo imuninio atsako, sukeliančio uždegimą, vazodilataciją ir nervų dirginimą, rezultatas. Dažnas pavyzdys yra šienligė, kurią sukelia putliųjų ląstelių padidėjusio jautrumo reakcija į alergenus. Iš anksto įjautrintos putliosios ląstelės reaguoja degranuliuodamos, išskirdamos vazoaktyvias chemines medžiagas, tokias kaip histaminas. Šios cheminės medžiagos skatina pernelyg didelį uždegiminį atsaką, kuriam būdingas kraujagyslių išsiplėtimas, uždegimą skatinančių molekulių gamyba, citokinų išsiskyrimas ir leukocitų prisitraukimas. [11] Sunkus uždegiminis atsakas gali peraugti į sisteminį atsaką, žinomą kaip anafilaksija.

Miopatijos Redaguoti

Uždegiminės miopatijos atsiranda dėl to, kad imuninė sistema netinkamai atakuoja raumenų komponentus, todėl atsiranda raumenų uždegimo požymių. Jie gali atsirasti kartu su kitais imuniniais sutrikimais, tokiais kaip sisteminė sklerozė, įskaitant dermatomiozitą, polimiozitą ir inkliuzinio kūno miozitą. [11]

Leukocitų defektai Redaguoti

Dėl pagrindinio leukocitų vaidmens vystant ir plintant uždegimui, dėl leukocitų funkcionalumo defektų dažnai sumažėja uždegiminės gynybos gebėjimas, o vėliau tampa pažeidžiamas infekcija. [11] Disfunkciniai leukocitai gali nesugebėti tinkamai prisijungti prie kraujagyslių dėl paviršiaus receptorių mutacijų, virškinti bakterijas (Chédiak-Higashi sindromas) arba gaminti mikrobicidus (lėtinė granulomatinė liga). Be to, dėl ligų, pažeidžiančių kaulų čiulpus, gali atsirasti nenormalių arba nedaug leukocitų.

Farmakologinis redagavimas

Yra žinoma, kad tam tikri vaistai arba egzogeniniai cheminiai junginiai veikia uždegimą. Vitamino A trūkumas sukelia uždegiminių reakcijų padidėjimą [24], o priešuždegiminiai vaistai veikia konkrečiai slopindami fermentus, gaminančius uždegiminius eikozanoidus. Tam tikri neteisėti narkotikai, tokie kaip kokainas ir ekstazis, gali turėti tam tikrą žalingą poveikį, aktyvindami transkripcijos faktorius, glaudžiai susijusius su uždegimu (pvz., NF-κB). [25] [26]

Vėžys Redaguoti

Uždegimas organizuoja mikroaplinką aplink navikus, prisidedant prie proliferacijos, išgyvenimo ir migracijos. [27] Vėžio ląstelės naudoja selektinus, chemokinus ir jų receptorius invazijai, migracijai ir metastazėms. [28] Kita vertus, daugelis imuninės sistemos ląstelių prisideda prie vėžio imunologijos, slopindamos vėžį. [29] Molekulinė sankirta tarp steroidinių hormonų receptorių, kurie turi svarbų poveikį ląstelių vystymuisi, ir transkripcijos faktorių, kurie atlieka pagrindinį vaidmenį uždegime, pavyzdžiui, NF-κB, gali tarpininkauti kai kuriems iš svarbiausių uždegiminių dirgiklių poveikio vėžio ląstelėms. [30] Šis uždegimo tarpininko gebėjimas paveikti steroidinių hormonų poveikį ląstelėse, viena vertus, gali turėti įtakos kancerogenezei, kita vertus, dėl daugelio steroidinių hormonų receptorių modulinio pobūdžio ši sąveika gali pasiūlyti būdų, kaip trukdyti vėžio progresavimui, nukreipiant į konkretų baltymo domeną tam tikro tipo ląstelėse. Toks požiūris gali apriboti šalutinį poveikį, nesusijusį su dominančiu augliu, ir padėti išsaugoti gyvybiškai svarbias homeostatines funkcijas bei vystymosi procesus organizme.

Remiantis 2009 m. apžvalga, naujausi duomenys rodo, kad su vėžiu susijęs uždegimas (CRI) gali sukelti atsitiktinių genetinių pakitimų susikaupimą vėžio ląstelėse. [31]

Vaidmuo sergant vėžiu Redaguoti

1863 m. Rudolfas Virchovas iškėlė hipotezę, kad vėžio kilmė yra lėtinio uždegimo vietose. [32] [33] Apskaičiuota, kad šiuo metu lėtinis uždegimas sukelia maždaug 15–25 % žmonių vėžio atvejų. [33] [34]

Tarpininkai ir DNR pažeidimai sergant vėžiu Redaguoti

Uždegiminis tarpininkas yra pasiuntinys, kuris veikia kraujagysles ir (arba) ląsteles, skatindamas uždegiminį atsaką. [35] Uždegiminiai mediatoriai, prisidedantys prie neoplazijos, yra prostaglandinai, uždegiminiai citokinai, tokie kaip IL-1β, TNF-α, IL-6 ir IL-15, ir chemokinai, tokie kaip IL-8 ir GRO-alfa. [36] [33] Šie uždegimo mediatoriai ir kiti sukuria aplinką, kuri skatina dauginimąsi ir išlikimą. [32] [36]

Uždegimas taip pat sukelia DNR pažeidimus dėl įvairių tarpląstelinių uždegiminių mediatorių sukeliamų reaktyviųjų deguonies rūšių (ROS). [32] [36] [33] Be to, leukocitai ir kitos fagocitinės ląstelės, pritrauktos prie uždegimo vietos, sukelia DNR pažeidimus proliferuojančiose ląstelėse, sukurdamos ROS ir reaktyviąsias azoto rūšis (RNS). Šios ląstelės paprastai gamina ROS ir RNS, kad kovotų su infekcija. [32] Vien ROS sukelia daugiau nei 20 rūšių DNR pažeidimų. [37] Oksidaciniai DNR pažeidimai sukelia ir mutacijas [38], ir epigenetinius pakitimus. [39] [33] [40] RNS taip pat sukelia mutageninius DNR pažeidimus. [41]

Normali ląstelė gali kancerogenizuotis ir tapti vėžine ląstele, jei ji dažnai patiria DNR pažeidimą per ilgą lėtinio uždegimo laikotarpį. DNR pažeidimai gali sukelti genetines mutacijas dėl netikslaus atstatymo. Be to, DNR atkūrimo proceso klaidos gali sukelti epigenetinius pakitimus. [33] [36] [40] Mutacijos ir epigenetiniai pakitimai, kurie pasikartoja ir suteikia selektyvų pranašumą somatinių ląstelių proliferacijos metu, gali būti kancerogeninės.

Žmogaus vėžio audinių genomo analizė rodo, kad viena tipiška vėžio ląstelė gali turėti maždaug 100 kodavimo regionų mutacijų, iš kurių 10–20 yra „variklio mutacijos“, prisidedančios prie vėžio vystymosi. [33] Tačiau lėtinis uždegimas taip pat sukelia epigenetinius pokyčius, tokius kaip DNR metilinimas, kurie dažnai būna dažnesni nei mutacijos. Paprastai vėžinėje ląstelėje metilinami keli šimtai ar tūkstančiai genų (žr. DNR metilinimas sergant vėžiu). Chromatino oksidacinio pažeidimo vietose gali atsirasti kompleksų, kuriuose yra DNR metiltransferazių (DNMT), histono deacetilazės (SIRT1) ir histono metiltransferazės (EZH2), ir tokiu būdu sukelti DNR metilinimą. [33] [42] [43] CpG salos DNR metilinimas promotoriaus srityje gali nutildyti jos pasroviui esantį geną (žr. CpG vietą ir transkripcijos reguliavimą sergant vėžiu). Visų pirma, DNR atkūrimo genai dažnai yra inaktyvuojami metilinant įvairių vėžio formų atveju (žr. DNR atkūrimo genų hipermetilinimą sergant vėžiu). 2018 m. ataskaitoje [44] buvo įvertinta santykinė mutacijų ir epigenetinių pakitimų svarba progresuojant iki dviejų skirtingų vėžio tipų. Ši ataskaita parodė, kad epigenetiniai pokyčiai buvo daug svarbesni nei mutacijos, sukeliančios skrandžio vėžį (susijusius su uždegimu). [45] Tačiau mutacijos ir epigenetiniai pakitimai buvo maždaug vienodai svarbūs generuojant stemplės plokščiųjų ląstelių vėžį (susijusius su tabako cheminėmis medžiagomis ir acetaldehidu, alkoholio metabolizmo produktu).

ŽIV ir AIDS Redaguoti

Jau seniai buvo pripažinta, kad ŽIV infekcijai būdingas ne tik gilus imunodeficitas, bet ir ilgalaikis uždegimas bei imuninės sistemos aktyvacija. [46] [47] [48] Daugybė įrodymų rodo, kad lėtinis uždegimas yra esminis imuninės sistemos sutrikimo veiksnys, priešlaikinis su senėjimu susijusių ligų atsiradimas ir imuninės sistemos trūkumas. [46] [49] Dabar daugelis ŽIV infekciją laiko ne tik besivystančiu viruso sukeltu imunodeficitu, bet ir kaip lėtine uždegimine liga. [50] Net ir pradėjus taikyti veiksmingą antiretrovirusinį gydymą (ART) ir veiksmingai slopinti viremiją ŽIV užsikrėtusiems asmenims, lėtinis uždegimas išlieka. Tyrimai su gyvūnais taip pat patvirtina ryšį tarp imuninės sistemos aktyvacijos ir progresuojančio ląstelinio imunodeficito: jos natūralių nežmoginių primatų šeimininkų, suodžių mangabėjų, SIVsm infekcija sukelia aukšto lygio viruso replikaciją, bet ribotus ligos įrodymus. [51] [52] Šį patogeniškumo trūkumą lydi uždegimo, imuninės sistemos aktyvacijos ir ląstelių proliferacijos trūkumas. Priešingai, eksperimentinė rezus makakų SIVsm infekcija sukelia imuninės sistemos aktyvavimą ir į AIDS panašią ligą, turinčią daug paralelių žmogaus ŽIV infekcijai. [53]

ŽIV patogenezės supratimo esmė – nustatyti, kaip CD4 T ląstelės yra išeikvotos ir kaip sukeliamas lėtinis uždegimas bei imuninės sistemos aktyvinimas – vienas iš svarbiausių Nacionalinių sveikatos institutų AIDS tyrimų biuro ŽIV tyrimų prioritetų. Naujausi tyrimai parodė, kad kaspazės-1 sukelta piroptozė, labai uždegiminė užprogramuotos ląstelių mirties forma, skatina CD4 T-ląstelių išeikvojimą ir ŽIV uždegimą. [54] [55] [56] Tai yra du išskirtiniai įvykiai, skatinantys ŽIV ligos progresavimą į AIDS. Panašu, kad piroptozė sukuria patogeninį užburtą ciklą, kurio metu mirštančios CD4 T ląstelės ir kitos imuninės ląstelės (įskaitant makrofagus ir neutrofilus) išskiria uždegiminius signalus, dėl kurių į užkrėstus limfoidinius audinius miršta daugiau ląstelių. Šio uždegiminio atsako pobūdis sukelia lėtinį uždegimą ir audinių pažeidimą. [57] Nustačius piroptozę kaip pagrindinį mechanizmą, sukeliantį CD4 T-ląstelių išeikvojimą ir lėtinį uždegimą, atsiranda naujų gydymo galimybių, būtent kaspazės-1, kuri kontroliuoja piroptozinį kelią. Šiuo atžvilgiu CD4 T ląstelių piroptozė ir priešuždegiminių citokinų, tokių kaip IL-1β ir IL-18, sekrecija gali būti blokuojama ŽIV infekuotuose žmogaus limfoidiniuose audiniuose, pridedant kaspazės-1 inhibitoriaus VX-765, [54] kuris jau pasirodė saugus ir gerai toleruojamas II fazės klinikiniuose tyrimuose su žmonėmis. [58] Šios išvados gali paskatinti sukurti visiškai naują „anti-AIDS“ terapijos klasę, kuri yra nukreipta į šeimininką, o ne į virusą. Tokios priemonės beveik neabejotinai būtų naudojamos kartu su ART. Skatindami viruso „toleranciją“, o ne slopindami jo replikaciją, VX-765 arba panašūs vaistai gali imituoti evoliucinius sprendimus, atsirandančius daugelyje beždžionių šeimininkų (pvz., suodinių mangabėjų), užkrėstų rūšiai būdingais lentivirusais, dėl kurių atsirado ligos nebuvimas. , nesumažėja CD4 T ląstelių skaičius ir nėra lėtinio uždegimo.

Uždegimo sprendimas Redaguoti

Uždegiminis atsakas turi būti aktyviai nutrauktas, kai nebėra reikalingas, kad būtų išvengta nereikalingo „šališkojo“ audinių pažeidimo. [11] To nepadarius atsiranda lėtinis uždegimas ir ląstelių sunaikinimas. Uždegimas skirtinguose audiniuose išnyksta skirtingais mechanizmais. Mechanizmai, padedantys nutraukti uždegimą, yra šie: [11] [59]

  • Trumpas uždegiminių mediatorių pusinės eliminacijos laikasin vivo.
  • Transformuojančio augimo faktoriaus (TGF) beta gamyba ir išskyrimas iš makrofagų[60][61][62]
  • Interleukino 10 (IL-10) gamyba ir išsiskyrimas [63]
  • Specializuotų priešuždegiminių mediatorių, pvz., lipoksinų, rezolvinų, maresinų ir neuroprotektinų, gamyba[64][65]
  • Sumažėjęs priešuždegiminių molekulių, tokių kaip leukotrienai, reguliavimas.
  • Priešuždegiminių molekulių, tokių kaip interleukino 1 receptorių antagonistas arba priešuždegiminių ląstelių tirpus naviko nekrozės faktoriaus receptorius (TNFR), reguliavimas [66]
  • Receptorių desensibilizacija.
  • Padidėjęs ląstelių išgyvenamumas uždegimo regionuose dėl jų sąveikos su ekstraląsteline matrica (ECM) [67][68]
  • Receptoriaus aktyvumo sumažėjimas dėl didelės ligandų koncentracijos
  • Chemokinų skilimas matricos metaloproteinazėmis (MMP) gali sukelti priešuždegiminių veiksnių gamybą. [69]

Ūmus uždegimas paprastai išnyksta mechanizmais, kurie išliko šiek tiek sunkiai suprantami. Dabar atsirandantys įrodymai rodo, kad aktyvi, koordinuota sprendimo programa prasideda per pirmąsias kelias valandas po uždegiminio atsako pradžios. Patekę į audinius, granulocitai skatina arachidono rūgšties kilmės prostaglandinų ir leukotrienų keitimą į lipoksinus, kurie inicijuoja nutraukimo seką. Taigi neutrofilų dauginimasis nutrūksta ir įvyksta užprogramuota mirtis dėl apoptozės. Šie įvykiai sutampa su biosinteze iš omega-3 polinesočiųjų riebalų rūgščių, rezolvinų ir protektinų, kurie kritiškai sutrumpina neutrofilų infiltracijos laikotarpį, inicijuodami apoptozę. Dėl to apoptotinius neutrofilus fagocituoja makrofagai, todėl neutrofilų klirensas ir priešuždegiminių bei reparacinių citokinų, tokių kaip transformuojantis augimo faktorius-β1, išsiskyrimas. Priešuždegiminė programa baigiasi makrofagų pasitraukimu per limfagysles. [70]

Ryšys su depresija Redaguoti

Yra įrodymų, kad yra ryšys tarp uždegimo ir depresijos. [71] Uždegiminius procesus gali sukelti neigiamas pažinimas arba jų pasekmės, tokios kaip stresas, smurtas ar nepriteklius. Taigi neigiamas pažinimas gali sukelti uždegimą, kuris savo ruožtu gali sukelti depresiją. [72] [73] [ abejotinas – diskutuoti ] Be to, daugėja įrodymų, kad uždegimas gali sukelti depresiją, nes padaugėja citokinų ir smegenys pradeda veikti „ligos režimu“. [74] Klasikiniai fizinio susirgimo simptomai, tokie kaip letargija, rodo, kad depresijai būdingas elgesys labai sutampa. Bipoliniu sutrikimu sergančių žmonių depresijos epizodų metu citokinų kiekis linkęs smarkiai padidėti, o remisijos metu nukristi. [75] Be to, klinikiniais tyrimais įrodyta, kad kartu su antidepresantais vartojami priešuždegiminiai vaistai ne tik žymiai pagerina simptomus, bet ir padidina tiriamųjų, kurie teigiamai reaguoja į gydymą, dalį. [76] Uždegimus, sukeliančius rimtą depresiją, gali sukelti įprastos infekcijos, pvz., virusų, bakterijų ar net parazitų sukeltos infekcijos. [77]

Infekcinis organizmas gali ištrūkti iš tiesioginio audinio ribų per kraujotakos arba limfinę sistemą, kur gali išplisti į kitas kūno dalis. Jei organizmo nesulaiko ūminis uždegimas, jis gali patekti į limfinę sistemą per netoliese esančias limfagysles. Limfinių kraujagyslių infekcija vadinama limfangitu, o limfmazgių infekcija – limfadenitu. Kai limfmazgiai negali sunaikinti visų ligų sukėlėjų, infekcija plinta toliau. Patogenas gali patekti į kraują per limfos drenažą į kraujotakos sistemą.

Kai uždegimas užvaldo šeimininką, diagnozuojamas sisteminio uždegiminio atsako sindromas. Kai tai yra dėl infekcijos, vartojamas sepsio terminas, o terminas bakteremija – konkrečiai bakteriniam sepsiui, o viremija – virusiniam sepsiui. Kraujagyslių išsiplėtimas ir organų disfunkcija yra rimtos problemos, susijusios su plačiai paplitusia infekcija, galinčia sukelti septinį šoką ir mirtį.

Ūminės fazės baltymai Redaguoti

Uždegimas taip pat sukelia didelį sisteminį ūminės fazės baltymų kiekį. Ūminio uždegimo atveju šie baltymai yra naudingi, tačiau lėtinio uždegimo atveju jie gali prisidėti prie amiloidozės. [11] Šie baltymai apima C reaktyvųjį baltymą, serumo amiloidą A ir serumo amiloidą P, kurie sukelia įvairius sisteminius efektus, įskaitant: [11]

Leukocitų skaičius Redaguoti

Uždegimas dažnai paveikia leukocitų skaičių organizme:

    dažnai pastebimas infekcijos sukelto uždegimo metu, kai dėl jo labai padidėja leukocitų kiekis kraujyje, ypač nesubrendusių ląstelių. Leukocitų skaičius paprastai padidėja iki 15 000–20 000 ląstelių viename mikrolitre, tačiau kraštutiniais atvejais gali priartėti prie 100 000 ląstelių viename mikrolitre. [11] Dėl bakterinės infekcijos paprastai padaugėja neutrofilų ir atsiranda neutrofilija, o dėl ligų, tokių kaip astma, šienligė ir parazitų užkrėtimas, padaugėja eozinofilų ir atsiranda eozinofilija. [11] gali sukelti tam tikros infekcijos ir ligos, įskaitant virusinę infekciją, Riketsija infekcija, kai kurie pirmuonys, tuberkuliozė ir kai kurie vėžiniai susirgimai. [11]

Sisteminis uždegimas ir nutukimas Redaguoti

Atradus interleukinus (IL), išsivystė sisteminio uždegimo samprata. Nors dalyvaujantys procesai yra identiški audinių uždegimui, sisteminis uždegimas neapsiriboja konkrečiu audiniu, bet apima endotelį ir kitas organų sistemas.

Lėtinis uždegimas plačiai stebimas nutukimo atveju. [78] [79] Nutukę žmonės paprastai turi daug padidėjusių uždegimo žymenų, įskaitant: [80] [81]

Žemo laipsnio lėtinis uždegimas pasižymi 2–3 kartus padidėjusia citokinų, tokių kaip TNF-α, IL-6 ir CRP, sisteminė koncentracija. [84] Liemens apimtis reikšmingai koreliuoja su sisteminiu uždegiminiu atsaku. [85]

Baltojo riebalinio audinio praradimas sumažina uždegimo žymenų lygį. [78] Sisteminio uždegimo ryšys su atsparumu insulinui ir 2 tipo diabetu bei ateroskleroze yra preliminariai tiriamas, nors griežti klinikiniai tyrimai tokiems ryšiams patvirtinti nebuvo atlikti. [86]

Nutukusiems žmonėms C reaktyvusis baltymas (CRP) susidaro daugiau, todėl gali padidėti širdies ir kraujagyslių ligų rizika. [87]

Rezultatą tam tikromis aplinkybėmis lems audinys, kuriame buvo sužalota, ir jį sukeliantis žalingas veiksnys. Štai galimi uždegimo padariniai: [11]

  1. Rezoliucija
    Visiškas uždegiminio audinio atstatymas į normalią būseną. Nutrūksta uždegiminės priemonės, tokios kaip kraujagyslių išsiplėtimas, cheminių medžiagų gamyba ir leukocitų infiltracija, o pažeistos parenchimos ląstelės atsinaujina. Tais atvejais, kai pasireiškė ribotas arba trumpalaikis uždegimas, dažniausiai tai yra pasekmė.
  2. Fibrozė
    Kūnas negali visiškai atkurti didelio audinių sunaikinimo arba audinių, kurie negali atsinaujinti, pažeidimo. Šiose pažeistose vietose susidaro pluoštiniai randai, sudarydami randą, kurį daugiausia sudaro kolagenas. Rande nebus jokių specializuotų struktūrų, tokių kaip parenchiminės ląstelės, todėl gali atsirasti funkcinių sutrikimų.
  3. Absceso susidarymas
    Susidaro ertmė, kurioje yra pūliai, nepermatomas skystis, kuriame yra negyvų baltųjų kraujo kūnelių ir bakterijų su bendromis sunaikintų ląstelių nuolaužomis.
  4. Lėtinis uždegimas
    Ūminio uždegimo atveju, jei žalojantis veiksnys išlieka, prasidės lėtinis uždegimas. Šis procesas, kuriam būdingas daug dienų, mėnesių ar net metų trunkantis uždegimas, gali sukelti lėtinės žaizdos susidarymą. Lėtiniam uždegimui būdingas dominuojantis makrofagų buvimas pažeistame audinyje. Šios ląstelės yra galingos organizmo gynybinės priemonės, tačiau jų išskiriami toksinai (įskaitant reaktyviąsias deguonies rūšis) yra žalingi paties organizmo audiniams, taip pat invaziniai agentai. Dėl to lėtinį uždegimą beveik visada lydi audinių sunaikinimas.

Uždegimas paprastai nurodomas pridedant priesagą „itis“, kaip parodyta toliau. Tačiau kai kurios sąlygos, pvz., astma ir pneumonija, neatitinka šios konvencijos. Daugiau pavyzdžių rasite uždegimo tipų sąraše.