Změny v expresi TNFα a microRNA-15b u experimentálního modelu subarachnoidálního krvácení
Autoři:
J. Lipkova 1; Z. Splichal 1; Michal Jurajda 1
; T. Madaraszova 2; A. Vasku 1; M. Smrcka 2; K. Duris 1,2
Vyšlo v časopise:
Cesk Slov Neurol N 2019; 82(1): 53-59
Kategorie:
Původní práce
doi:
https://doi.org/10.14735/amcsnn201953
Souhrn
Cíl:
Cílem studie bylo prozkoumat změny v expresi pro-zánětlivého a pro-apoptotického cytokinu tumor nekrotizující faktor alfa (TNFα) a mikroRNA (miRNA), které se podílejí na jeho regulaci v časném období po subarachnoidálním krvácení (SAK).
Soubor a metodika:
Exprese miRNA (miR-125b, miR-146a, miR-346, miR-155, miR-15b) a mRNA (TNFα) byly stanoveny pomocí kvantitativní polymerázové řetězové reakce v reálném čase z mozkové tkáně experimentálních zvířat. Celkem 88 zvířat bylo rozděleno do skupin Sham (kontrolní operace bez indukce SAK), Lehké SAK, Těžké SAK, do časových intervalů 2, 4, 6 a 8 h (n = 7 ve skupině); 4 zvířata byla použita jako absolutní kontrola.
Výsledky:
Byly nalezeny statisticky významné rozdíly v expresi TNFα mezi skupinami Sham a Těžké SAK ve všech zkoumaných časových intervalech (p < 0,05), dále mezi skupinami Sham a Lehké SAK 4 h po indukci SAK (p < 0,05) a mezi skupinami Lehké SAK a Těžké SAK ve 2 a 6h časovém intervalu (p < 0,05). Dále byl pozorován významný rozdíl v expresi miRNA-15b mezi skupinami Sham a Těžké SAK 8 h po začátku SAK (p < 0,05). U dalších analyzovaných miRNA jsme v expresi nepozorovali žádné statisticky významné změny.
Závěr:
SAK bylo asociováno s časným nárůstem exprese TNFα a miR-15b, zejména u skupiny Těžké SAK. Navzdory komplexitě vzájemné regulace mezi cytokiny a mikroRNA, může informace o časné aktivaci zánětlivých/ apoptotických mechanismů několik hodin po SAK přispět k lepšímu poznání patofyziologie SAK. Pochopení mechanismů vzájemné regulace proapoptotických markerů TNFα a miR-15b může přispět ke zlepšení terapie této závažné patologie.
Klíčová slova:
subarachnoidální krvácení – časné poškození mozku – zánět – apoptóza – mikroRNA – perforační model
Autoři deklarují, že v souvislosti s předmětem studie nemají žádné komerční zájmy.
Redakční rada potvrzuje, že rukopis práce splnil ICMJE kritéria pro publikace zasílané do biomedicínských časopisů.
Zdroje
1. Al-Khindi T, Macdonald RL, Schweizer TA. Cognitive and functional outcome after aneurysmal subarachnoid hemorrhage. Stroke 2010; 41(8): e519–e536. doi: 10.1161/ STROKEAHA.110.581975.
2. Chowdhury T, Dash HH, Cappellani RB et al. Early brain injury and subarachnoid hemorrhage: where are we at present? Saudi J Anaesth 2013; 7(2): 187–190. doi: 10.4103/ 1658-354X.114047.
3. Ostrowski RP, Colohan AR, Zhang JH. Molecular mechanisms of early brain injury after subarachnoid hemorrhage. Neurol Res 2006; 28(4): 399–414. doi: 10.1179/ 016164106X115008.
4. Sercombe R, Dinh YRT, Gomis P. Cerebrovascular inflammation following subarachnoid hemorrhage. Jpn J Pharmacol 2002; 88(3): 227–249.
5. Gallia GL, Tamargo RJ. Leukocyte-endothelial cell interactions in chronic vasospasm after subarachnoid hemorrhage. Neurol Res 2006; 28(7): 750–758. doi: 10.1179/ 016164106X152025.
6. Hasegawa Y, Suzuki H, Sozen T et al. Apoptotic mechanisms for neuronal cells in early brain injury after subarachnoid hemorrhage. Acta Neurochir Suppl 2011; 110(Pt1): 43–48. doi: 10.1007/ 978-3-7091-0353-1_8.
7. Clausen BH, Lambertsen KL, Babcock AA et al. Interleukin-1beta and tumor necrosis factor-alpha are expressed by different subsets of microglia and macrophages after ischemic stroke in mice. J Neuroinflammation 2008; 5: 46. doi: 10.1186/ 1742-2094-5-46.
8. Vecchione C, Frati A, Di Pardo A et al. Tumor necrosis factor-alpha mediates hemolysis-induced vasoconstriction and the cerebral vasospasm evoked by subarachnoid hemorrhage. Hypertension 2009; 54(1): 150–156. doi: 10.1161/ HYPERTENSIONAHA.108.128124.
9. Polunovsky VA, Wendt CH, Ingbar DH et al. Induction of endothelial cell apoptosis by TNFα: modulation by inhibitors of protein synthesis. Exp Cell Res 1994; 214(2): 584–594.
10. Baxter GT, Kuo RC, Jupp OJ et al. Tumor necrosis factor-α mediates both apoptotic cell death and cell proliferation in a human hematopoietic cell line dependent on mitotic activity and receptor subtype expression. J Biol Chem 1999; 274(14): 9539–9547.
11. Messmer UK, Briner VA, Pfeilschifter J. Tumor necrosis factor-alpha and lipopolysaccharide induce apoptotic cell death in bovine glomerular endothelial cells. Kidney Int 1999; 55(6): 2322–2337.
12. Kimura H, Gules I, Meguro T et al. Cytotoxicity of cytokines in cerebral microvascular endothelial cell. Brain Res 2003; 990(1–2): 148–156.
13. Gauthier BR, Wollheim CB. MicroRNAs: “ribo-regulators” of glucose homeostasis. Nat Med 2006; 12(1): 36–38. doi: 10.1038/ nm0106-36.
14. Matsubara H, Takeuchi T, Nishikawa E et al. Apoptosis induction by antisense oligonucleotides against miR-17-5p and miR-20a in lung cancers overexpressing miR-17-92. Oncogene 2007; 26(41): 6099–6105.
15. Bi Y, Liu G, Yang R. MicroRNAs: novel regulators during the immune response. J Cell Physiol 2009; 218(3): 467–472. doi: 10.1002/ jcp.21639.
16. Bache S, Rasmussen R, Rossing M et al. MicroRNA changes in cerebrospinal fluid after subarachnoid hemorrhage. Stroke 2017; 48(9): 2391–2398.
17. Perry MM, Moschos SA, Williams AE et al. Rapid changes in microRNA-146a expression negatively regulate the IL-1beta-induced inflammatory response in human lung alveolar epithelial cells. J Immunol 2008; 180(8): 5689–5698.
18. Sepramaniam S, Tan JR, Tan KS et al. Circulating microRNAs as biomarkers of acute stroke. Int J Mol Sci 2014; 15(1): 1418–1432. doi: 10.3390/ ijms15011418.
19. Dewdney B, Trollope A, Moxon J et al. Circulating microRNAs as biomarkers for acute ischemicstroke: a systematic review. J Stroke Cerebrovasc Dis 2018; 27(3): 522–530. doi: 10.1016/ j.jstrokecerebrovasdis.2017. 09.058.
20. Chaudhuri AA, So AY, Sinha N et al. MicroRNA-125b potentiates macrophage activation. J Immunol 2011; 187(10): 5062–5068. doi: 10.4049/ jimmunol.1102001.
21. Le MTN, Xie H, Zhou B et al. MicroRNA-125b promotes neuronal differentiation in human cells by repressing multiple targets. Mol Cell Biol 2009; 29(19): 5290–5305. doi: 10.1128/ MCB.01694-08.
22. Pogue AI, Cui JG, Li YY et al. Micro RNA-125b (miRNA-125b) function in astrogliosis and glial cell proliferation. Neurosci Lett 2010; 476(1): 18–22. doi: 10.1016/ j.neulet.2010.03.054.
23. Gong J, Zhang JP, Li B et al. MicroRNA-125b promotes apoptosis by regulating the expression of Mcl-1, Bcl-w and IL-6R. Oncogene 2013; 32(25): 3071–3079. doi: 10.1038/ onc.2012.318.
24. Jude JA, Dileepan M, Subramanian S et al. miR-140-3p regulation of TNF-α-induced CD38 expression in human airway smooth muscle cells. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 2012; 303(5): L460–L468. doi: 10.1152/ ajplung.00041.2012.
25. Wu P, Zuo X, Ji A. Stroke-induced microRNAs: The potential therapeutic role for stroke. Exp Ther Med 2012; 3(4): 571–576. doi: 10.3892/ etm.2012.452.
26. Liu G, Abraham E. MicroRNAs in immune response and macrophage polarization. Arterioscler Thromb VascBiol 2013; 33(2): 170–177. doi: 10.1161/ ATVBAHA.112.300068.
27. Semaan N, Frenzel L, Alsaleh G et al. miR-346 controls release of TNF-α protein and stability of its mRNA in rheumatoid arthritis via tristetraprolin stabilization. PLoS One 2011; 6(5): e19827. doi: 10.1371/ journal.pone.0019827.
28. Zhu W, Qian J, Ma L et al. MiR-346 suppresses cell proliferation through SMYD3 dependent approach in hepatocellular carcinoma. Oncotarget 2017; 8(39): 65218–65229. doi: 10.18632/ oncotarget.18060.
29. Guo CJ, Pan Q, Li DG et al. miR-15b and miR-16 are implicated in activation of the rat hepatic stellate cell: an essential role for apoptosis. J Hepatol 2009; 50(4): 766–778. doi: 10.1016/ j.jhep.2008.11.025.
30. Hullinger TG, Montgomery RL, Seto AG et al. Inhibition of miR-15 protects against cardiac ischemic injurynovelty and significance. Circ Res 2012; 110(1): 71–81. doi: 10.1161/ CIRCRESAHA.111.244442.
31. Shi H, Sun B, Zhang J et al. miR-15b suppression of Bcl-2 contributes to cerebral ischemic injury and is reversed by sevoflurane preconditioning. CNS Neurol Disord – Drug Targets 2013; 12(3): 381–391. doi: 10.2174/ 1871527311312030011.
32. Liu L, Zhang G, Liang Z et al. MicroRNA-15b enhances hypoxia/ reoxygenation-induced apoptosis of cardiomyocytes via a mitochondrial apoptotic pathway. Apoptosis 2014; 19(1): 19–29. doi: 10.1007/ s10495-013-0899-2.
33. Sugawara T, Ayer R, Jadhav V et al. A new grading system evaluating bleeding scale in filament perforation subarachnoid hemorrhage rat model. J Neurosci Methods 2008; 167(2): 327–334. doi: 10.1016/ j.jneumeth.2007.08.004.
34. Sugawara T, Ayer R, Jadhav V et al. Simvastatin attenuation of cerebral vasospasm after subarachnoid hemorrhage in rats via increased phosphorylation of akt and endothelial nitric oxide synthase. J Neurosci Res 2008; 86(16): 3635–3643. doi: 10.1002/ jnr.21807.
35. Lambertsen KL, Biber K, Finsen B. Inflammatory cytokines in experimental and human stroke. J Cereb Blood Flow Metab 2012; 32(9): 1677–1698. doi: 10.1038/ jcbfm.2012.88.
36. Fassbender K, Hodapp B, Rossol S et al. Inflammatory cytokines in subarachnoid haemorrhage: association with abnormal blood flow velocities in basal cerebral arteries. J Neurol Neurosurg Psychiatry 2001; 70(4): 534–537.
37. Rath PC, Aggarwal BB. TNF-induced signaling in apoptosis. J Clin Immunol 1999; 19(6): 350–364.
38. Talley AK, Dewhurst S, Perry SW et al. Tumor necrosis factor alpha-induced apoptosis in human neuronal cells: protection by the antioxidant N-acetylcysteine and the genes bcl-2 and crmA. Mol Cell Biol 1995; 15(5): 2359–2366.
39. Sipe KJ, Dantzer R, Kelley KW et al. Expression of the 75 kDA TNF receptor and its role in contact-mediated neuronal cell death. Brain Res Mol Brain Res 1998; 62(2): 111–121.
40. Mattson MP. Apoptosis in neurodegenerative disorders. Nat Rev Mol Cell Biol 2000; 1(2): 120–129. doi: 10.1038/ 35040009.
41. Leker RR, Aharonowiz M, Greig NH et al. The role of p53-induced apoptosis in cerebral ischemia: effects of the p53 inhibitor pifithrin alpha. Exp Neurol 2004; 187(2): 478–486. doi: 10.1016/ j.expneurol.2004.01.030.
42. Cahill WJ, Calvert JH, Zhang JH. Mechanisms of early brain injury after subarachnoid hemorrhage. J Cereb Blood Flow Metab 2006; 26(11): 1341–1353. doi: 10.1038/ sj.jcbfm.9600283.
43. Limb GA, Chignell AH, Green W et al. Distribution of TNF alpha and its reactive vascular adhesion molecules in fibrovascular membranes of proliferative diabetic retinopathy. Br J Ophthalmol 1996; 80(2): 168–173.
44. Barone FC, Arvin B, White RF et al. Tumor necrosis factor-alpha. A mediator of focal ischemic brain injury. Stroke 1997; 28(6): 1233–1244.
45. Mathiesen T, Edner G, Ulfarsson E et al. Cerebrospinal fluid interleukin-1 receptor antagonist and tumor necrosis factor – α following subarachnoid hemorrhage. J Neurosurg 1997; 87(2): 215–220. doi: 10.3171/ jns.1997.87.2. 0215.
46. Goukassian DA, Qin G, Dolan C et al. Tumor necrosis factor-alpha receptor p75 is required in ischemia-induced neovascularization. Circulation 2007; 115(6): 752–762. doi: 10.1161/ CIRCULATIONAHA.106.647255.
47. Zhang DW, Shao J, Lin J et al. RIP3, an energy metabolism regulator that switches TNF-induced cell death from apoptosis to necrosis. Science 2009; 325(5938): 332–336. doi: 10.1126/ science.1172308.
48. Garoaflo M, Condorelli GL, Croce CM et al. MicroRNAs as regulators of death receptors signaling. Cell Death Differ 2009; 17(2): 200–208. doi: 10.1038/ cdd.2009.105.
49. Liu FJ, Lim KY, Kaur P et al. microRNAs involved in regulating spontaneous recovery in embolic stroke model. PLoS One 2013; 8(6): e66393. doi: 10.1371/ journal.pone.0066393.
50. Dharap A, Vemuganti R. Ischemic pre-conditioning alters cerebral microRNAs that are upstream to neuroprotective signaling pathways. J Neurochem 2010; 113(6): 1685–1691. doi: 10.1111/ j.1471-4159.2010.06735.x.
51. Xia L, Zhang D, Du R et al. miR-15b and miR-16 modulate multidrug resistance by targeting BCL2 in human gastric cancer cells. Int J Cancer 2008; 123(2): 372–379. doi: 10.1002/ ijc.23501.
52. Liu L, Johnson HL, Cousens S et al. Global, regional, and national causes of child mortality: an updated systematic analysis for 2010 with time trends since 2000. Lancet 2012; 379(9832): 2151–2161. doi: 10.1016/ S0140-6736(12)60560-1.
53. An F, Gong B, Wang H et al. miR-15b and miR-16 regulate TNF mediated hepatocyte apoptosis via BCL2 in acute liver failure. Apoptosis 2012; 17(7): 702–716. doi: 10.1007/ s10495-012-0704-7.
54. Amado T, Schmolka N, Metwally H et al. Cross-regulation between cytokine and microRNA pathways in T cells. Eur J Immunol 2015; 45(6): 1584–1595. doi: 10.1002/ eji.201545487.
55. Benes V, Collier P, Kordes C et al. Identification of cytokine-induced modulation of microRNA expression and secretion as measured by a novel microRNA specific qPCR assay. Sci Rep 2015; 5: 11590. doi: 10.1038/ srep11590.
56. Kutty RK, Nagineni CN, Samuel W et al. Inflammatory cytokines regulate microRNA-155 expression in human retinal pigment epithelial cells by activating JAK/ STAT pathway. Biochem Biophys Res Commun 2010; 402(2): 390–395. doi: 10.1016/ j.bbrc.2010.10.042.
57. Takahashi H, Kanno T, Nakayamada S et al. TGF- and retinoic acid induce the microRNA miR-10a, which targets Bcl-6 and constrains the plasticity of helper T cells. Nat Immunol 2012; 13(6): 587–595. doi: 10.1038/ ni.2286.
58. Enlimomab Acute Stroke Trial Investigators. Use of anti-ICAM-1 therapy in ischemic stroke: results of the Enlimomab Acute Stroke Trial. Neurology 2001; 57(8): 1428–1434.
59. Furuya K, Takeda H, Azhar S et al. Examination of several potential mechanisms for the negative outcome in a clinical stroke trial of enlimomab, a murine anti-human intercellular adhesion molecule-1 antibody: a bedside-to-bench study. Stroke 2001; 32(11): 2665–2674.
Štítky
Dětská neurologie Neurochirurgie NeurologieČlánek vyšel v časopise
Česká a slovenská neurologie a neurochirurgie
2019 Číslo 1
- Metamizol jako analgetikum první volby: kdy, pro koho, jak a proč?
- Nejčastější nežádoucí účinky venlafaxinu během terapie odeznívají
- Perorální antivirotika jako vysoce efektivní nástroj prevence hospitalizací kvůli COVID-19 − otázky a odpovědi pro praxi
- Pregabalin je účinné léčivo s příznivým bezpečnostním profilem pro pacienty s neuropatickou bolestí
Nejčtenější v tomto čísle
- Lehká mozková poranění – konsenzuální odborné stanovisko České neurologické společnosti ČLS JEP
- Chronický subdurální hematom
- Oligoklonální IgG a volné lehké řetězce – srovnání izoelektrické fokusace v agarózovém a polyakrylamidovém gelu
- Ketogenní dieta – účinná nefarmakologická léčba dětské a adolescentní epilepsie