Цитокини и разтворими медиатори в имунитет

Редактиран от
Даяна Бораски

Институт по протеинова биохимия, Национален съвет за изследвания (CNR), Италия

Прегледан от
Франческа Оливиеро

Университет в Падуа, Италия

Анджела Бонура

Национален съвет за научни изследвания (CNR), Италия

Принадлежностите на редактора и рецензенти са най-новите, предоставени в техните профили за проучване на Loop и може да не отразяват тяхното положение по време на прегледа.

interleukin-1-interleukin-17

  • Изтеглете статия
    • Изтеглете PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Допълнителни
      Материал
  • Цитат за износ
    • EndNote
    • Референтен мениджър
    • Прост ТЕКСТ файл
    • BibTex
СПОДЕЛИ НА

Оригинални изследвания СТАТИЯ

  • 1 Изследователският център за ревматизъм, Католически изследователски институт по медицински науки, Медицински колеж, Католическият университет в Корея, Сеул, Южна Корея
  • 2 Катедра по ортопедична хирургия, болница Uijeongbu St. Mary’s, Медицински колеж, Католическият университет в Корея, Сеул, Южна Корея
  • 3 Отдел по ревматология, Катедра по вътрешни болести, болница Сейнт Мери, Медицински колеж, Католическият университет в Корея, Сеул, Южна Корея
  • 4 Катедра по медицинска наука, Медицински колеж, Католическият университет в Корея, Сеул, Южна Корея
  • 5 Катедра по биомедицина и здравни науки, Медицински колеж, Католическият университет в Корея, Сеул, Южна Корея

Въведение

Остеоартритът (ОА) е свързано с възрастта дегенеративно разстройство на ставите, характеризиращо се с прогресивно разрушаване на хрущяла, образуване на остеофити, реконструкция на субхондрална кост и значително функционално увреждане и болка при възрастното население (1). Сред тези прояви разстройството на хомеостазата на хрущяла е отличителен белег на ОА, причинено от разграждане на извънклетъчната матрица като протеогликан и колаген тип II чрез действието на ензими, разграждащи матрицата, включително матрична металопротеиназа 3 (MMP3), MMP13 и ADAMTS5 (2-4) . Въпреки че предишни проучвания са идентифицирали фактори или сигнални пътища, отговорни за напредъка на ОА, няма налични лекарства, модифициращи ОА (DMOAD) и настоящите лекарства са много ограничени за намаляване на болката. Следователно има спешна незадоволена медицинска нужда от нови терапевтични подходи, които могат да се използват за подобряване на симптомите на ОА.

Остеоартритът се счита за невъзпалително заболяване, фокусирано върху ненормална механика. Последните открития обаче показват, че възпалението играе решаваща роля и участва активно в генерирането на ставни симптоми и прогресирането на заболяването (5-7). Сред различните възпалителни медиатори провъзпалителните цитокини играят важна роля в развитието на ОА (8). Нивото на тумор некрозис фактор (TNF) -α и интерлевкин (IL) -6 се увеличава в хрущяла или синовиалната течност (9, 10). Освен това IL-1 положително корелира с остеоартритни промени и пряко допринася за разрушаването на хрущяла, като влияе върху баланса на катаболните и анаболните фактори за хрущяла (8, 11).

IL-17 е плейотропен цитокин, който се секретира предимно от IL-17-продуциращи Т хелперни (Th17) клетки и мастоцити и е замесен в автоимунни заболявания, включително ревматоиден артрит, възпалителни заболявания на червата и множествена склероза (12, 13) . IL-17 има защитна роля в чревната хомеостаза, която регулира целостта на чревната бариера, като контролира клетъчната локализация на запушването на протеина с плътно свързване (14). Въпреки това, IL-17, който се освобождава от червата, когато е повреден, играе патогенна роля. Производството на IL-17 се управлява от цитокините, включително IL-6, IL-23 и IL-1 (15, 16). Съобщава се, че дефицитът на IL-1 рецепторен антагонист (IL-1Ra), ендогенен инхибитор на IL-1, насърчава забележимата индукция на IL-17 (17). Серумните нива на IL-17A са статистически по-високи при пациенти с ОА, отколкото при здрави контроли (18), а концентрацията на IL-17 в синовиалната течност се увеличава с степента на Kellgren и Lawrence и положително корелира с индекса на Lequesne при пациенти с OA (19, 20). IL-17 индуцира производството на IL-8, свързания с растежа онкоген алфа (GRO-α) и моноцитен хемоаттрактант протеин 1 (MCP-1) в хондроцити (21). Въпреки това, малко се знае за ролята на IL-17 в развитието на ОА.

В това проучване ние изследвахме ролята на IL-17 в развитието на OA, използвайки IL-17-свръхекспресирани IL-1Ra нокаутиращи (KO) мишки и IL-17-дефицитни IL-1Ra KO мишки (IL-1Ra и IL-17 мишки с двоен дефицит). При инжектираните с MIA IL-1Ra KO мишки ноцицептивните свойства и степента на увреждане на хрущяла са увеличени в сравнение с инжектираните с MIA мишки от див тип, докато дефицитът на IL-17 намалява тези, както и експресията на фактори, свързани с възпалението. Освен това, лекуваните с IL-17 хондроцити от пациенти с ОА показват засилена експресия на катаболни фактори, участващи в разрушаването на хрущяла при ОА.

Материали и методи

Животни

Мононатриев йодоацетат Модел на ОА

Остеоартритът се индуцира чрез единична вътреставно инжектиране на MIA. След анестезия с 2% изофлуран, 8-седмичен мъжки BALB/c (н = 4) и IL-1Ra KO (н = 3) мишки на фигури 1–3 и IL-1Ra KO (н = 3) и двойно дефицитни IL-17 и IL-1Ra (н = 4) мишки на фигури 4, 5 са ​​инжектирани вътреставно с 0,6 mg мононатриев йодоацетат (MIA) (Sigma, САЩ) в 20 μL в дясното коляно чрез спринцовка Hamilton (22); контролните мишки се инжектират с еквивалентен обем физиологичен разтвор. Мишките бяха подложени на тестове за измерване на ноцицептивния праг в дни 0, 7, 14, 21 или 28 след инжектиране на MIA или физиологичен разтвор. Животните бяха умъртвени на 21 или 28 ден след инжектиране на MIA. Бяха проведени три независими експеримента.

Фигура 1. Мишките с дефицит на IL-1Ra, инжектирани с MIA, са по-чувствителни към болка и лечението насърчава увреждане на ставния хрущял. (А) Мишките BALB/c и IL-1Ra KO се инжектират вътреставно с 0,6 mg MIA в дясното коляно. Поведенческите тестове на вторична тактилна алодиния при инжектирани с MIA мишки BALB/c и IL-1Ra KO и нелекувани мишки BALB/c и IL-1Ra KO бяха оценени с помощта на динамичен плантарен естезиометър (BALB/c н = 5, IL-1Ra KO н = 4, BALB/c MIA н = 4, IL-1Ra KO MIA н = 3). (Б) 3 седмици след инжектирането на MIA, участъци от ставна тъкан от мишки бяха оцветени със Safranin O и след това оценихме тежестта на резултатите на Mankin и OARSI. Показани са представителни хистологични характеристики (оригинално увеличение 200 ×). Бяха проведени три независими експеримента. Данните са показани като средни стойности ± SD. ***P 4 клетки/ямка и се третират с IL-17 (10 и 50 ng/mL) за 24 или 48 часа.

Верижна реакция на полимераза в реално време (PCR)

Messenger RNA (mRNA) беше изолирана от човешки хондроцити, използвайки реагента TRI (Molecular Research Center, САЩ) и от РНК беше синтезирана допълнителна ДНК. За PCR усилване е използван инструмент LightCycler 2.0 (Roche Diagnostics, версия на софтуера 4.0). Относителната експресия на специфична иРНК се определя количествено чрез PCR в реално време, като се използва SensilFAST SYBR (Bioline, САЩ). Използвани са следните смислени и антисмислени грундове: за MMP1, 5′-CTG AAG GTG ATG AAG CAG CC-3 ′ (смисъл) и 5′-AGT CCA AGA GAA TGG CCG AG-3 ′ (антисенс); за MMP3, 5′-CTC ACA GAC CTG ACT CGG TT-3 ′ (смисъл) и 5′-CAC GCC TGA AGG AAG AGA TG-3 ′ (антисенс); за MMP13, 5′-CTA TGG TCC AGG AGA TGA AG-3 ′ (смисъл) и 5′-AGA GTC TTG CCT GTA TCC TC-3 ′ (антисенс); за MCP-1, 5′-CAG CCA GAT GCA ATC AAT GC-3 ′ (смисъл) и 5′-GTG GTC CAT GGA ATC CTG AA-3 ′ (антисенс); за тъканен инхибитор на металопротеиназа-3 (TIMP3), 5′-CTG ACA GGT CGC GTC TAT GA-3 ′ (смисъл) и 5′-GGC GTA GTG TTT GGA CTG GT-3 ′ (антисенс); за колаген тип II алфа 1 верига (COL2A1), 5′-TCT ACC CCA ATC CAG CAA AC-3 ′ (смисъл) и 5′-GTT GGG AGC CAG ATT GTC AT-3 ′ (антисенс); за SOX9, 5′-ACT TGC ACA ACG CCG AG-3 ′ (смисъл) и 5′-CTG GTA CTT GTA ATC CGG GTG-3 ′ (антисенс). Нивата на тРНК бяха нормализирани до тези на β-актин иРНК.

Статистически анализи

Статистическите анализи бяха извършени с помощта на софтуера GraphPad Prism (версия 5 за Windows). Експерименталните стойности са представени като средни стойности ± стандартни отклонения. P-Стойностите бяха изчислени с двустранни т-тестове и двупосочни ANOVA дисперсионни анализи (групирани). P-стойности Ключови думи: остеоартрит, възпаление, интерлевкин-17, IL-1 рецепторен антагонист, нокаут, чревна хомеостаза

Цитиране: Na HS, Park J-S, Cho K-H, Kwon JY, Choi J, Jhun J, Kim SJ, Park S-H и Cho M-L (2020) Сигнализираща ос Interleukin-1-Interleukin-17 предизвиква разрушаване на хрущяла и насърчава експериментален остеоартрит. Отпред. Имунол. 11: 730. doi: 10.3389/fimmu.2020.00730

Получено: 29 октомври 2019 г .; Приет: 31 март 2020 г .;
Публикувано: 05 май 2020 г.

Диана Бораски, Istituto di Biochimica delle Proteine ​​(IBP), Италия

Анджела Бонура, Италиански национален изследователски съвет, Италия
Франческа Оливиеро, Университет в Падуа, Италия

† Тези автори са допринесли еднакво за тази работа