Межі у фармакології

Фармакологія запалення

Ця стаття є частиною Теми дослідження

Вирішення запалення: механізми, посередники та біомаркери Переглянути всі 14 статей

Редаговано
Ін Ю

Шанхайський інститут біологічних наук, Китайська академія наук (CAS), Китай

Переглянуто
Lihong Chen

Медичний університет Далянь, Китай

Маллікарджун Бідарімат

Коледж ветеринарної медицини Корнельського університету, США

Приналежності редактора та рецензентів є останніми, наданими в їхніх дослідницьких профілях Loop, і вони не можуть відображати їх ситуацію на момент огляду.

отримані

  • Завантажити статтю
    • Завантажте PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Додаткові
      Матеріал
  • Експортне посилання
    • EndNote
    • Довідковий менеджер
    • Простий текстовий файл
    • BibTex
ПОДІЛИТИСЯ НА

СТАТТЯ Оригінального дослідження

  • 1 Кафедра нейронаук, візуалізації та клінічних наук, Університет деглі Студі „Г. d’Annunzio ”, К’єті, Італія
  • 2 Центр досліджень старіння та поступальної медицини (CeSI-MeT), Університет деглі Студі “G. d’Annunzio ”, К’єті, Італія
  • 3 Системна біологія Ірландії, Conway SPHERE Research Group Ireland, University College Dublin, Дублін, Ірландія
  • 4 Conway SPHERE Research Group Ireland, UCD Conway Institute, University College Dublin, Дублін, Ірландія
  • 5 Кафедра внутрішньої медицини Католицького університету, Рим, Італія
  • 6 Кафедра медицини та наук про старіння, Університет деглі Студі “Г. d’Annunzio ”, К’єті, Італія

Обґрунтування: Ожиріння є фактором ризику атеротромбозу та різних видів раку. Однак механізми ще не повністю з’ясовані.

Завдання: Ми мали на меті перевірити, чи відрізняються мікрочастинки (МП), що виділяються з тромбоцитів, що активуються тромбіном, у жінок, що страждають ожирінням і не страждають ожирінням, за кількістю, розміром та вантажем протеоміки та здатністю модулювати в пробірці експресія (i) генів, що відносяться до епітеліального до мезенхімального переходу (EMT) та ендотеліального до мезенхімального переходу (EndMT), та (ii) циклооксигенази (COX) -2, що беруть участь у виробленні ангіогенних та запальних медіаторів.

Методи та результати: МП отримували з тромбоцитів, що активувались тромбіном, у чотирьох людей із ожирінням та жінок, які не страждають ожирінням. МП аналізували за допомогою цитофлуориметра, а вміст білка - за допомогою рідинної хроматографії-мас-спектрометрії. Депутати від повних жінок не відрізнялися за кількістю, але демонстрували підвищену неоднорідність у розмірах. У людей із ожирінням МП, що містять мітохондрії (mitoMPs), виражали нижчий рівень CD41 та підвищений фосфатидилсерин, пов’язаний із посиленим фактором V, що є ознакою протромботичного стану. Протеомічний аналіз виявив 44 білки з низьким рівнем регулювання та три з підвищеною регуляцією у народних депутатів, отриманих від жінок із ожирінням та не з ожирінням. Зниження вмісту білків α-зернистої мембрани та тих, хто бере участь у мітофагії та антиоксидантному захисті-зернистої мембрани, було виявлено у МП осіб із ожирінням. МП, вивільнені з тромбоцитів людей із ожирінням, були більш схильні до індукції експресії маркерних генів EMT та EndMT при інкубації з людськими колоректальними раковими клітинами (HT29) та серцевими мікросудинними ендотеліальними клітинами людини (HCMEC) відповідно. Білок, що має високий рівень посилення у пацієнтів із ожирінням, був основним білком тромбоцитів, що має прозапальну та туморогенну дію. Ексклюзивно депутати від повних жінок індукували ЦОГ-2 у HCMEC.

Висновок: Вироблені тромбоцитами МП жінок, що страждають ожирінням, виявляли вищу неоднорідність за розмірами і містили різні рівні білків, що мають відношення до тромбозу та пухлини. Депутати від людей із ожирінням показали посилену здатність викликати зміни в експресії генів-маркерів EMT та EndMT та індукувати ЦОГ-2. Ці ефекти можуть сприяти збільшенню ризику розвитку тромбозів та множинних злоякісних пухлин при ожирінні.

Реєстрація клінічного випробування: www.ClinicalTrials.gov, ідентифікатор NCT01581801.

Вступ

Активація тромбоцитів у відповідь на пошкодження тканин є ранньою подією репаративного процесу (Gawaz et al., 2005). Однак за деяких обставин може впливати на каскад біологічних процесів, що залучаються до загоєння тканин, перетворюючись, таким чином, на розвиток хронічного запального стану, який сприяє розвитку та прогресуванню численних розладів, включаючи атеротромбоз та рак прямої кишки (CRC) (Gawaz et al., 2005; Patrignani and Patrono, 2016). Оскільки тромбоцити беруть білки та генетичний матеріал із плазми крові (Best et al., 2015), на фенотип тромбоцитів впливає індивідуальний клінічний стан.

Тромбоцити вивільняють дрібні зв’язані з мембраною мікрочастинки (МП), що містять біоактивні білки та генетичний матеріал, які можуть доставлятися до клітин-реципієнтів, включаючи імунні, ендотеліальні, епітеліальні та ракові клітини (Dovizio et al., 2018); завдяки цьому механізму клітини набувають нові фенотипи та функції, які можуть сприяти розвитку патологічних станів (Dovizio et al., 2018).

Фактори способу життя, такі як дієтичні звички у західному стилі та відсутність фізичних навантажень, пов’язаних із зайвою вагою та ожирінням, є факторами ризику для різних типів раку (Basen-Engquist and Chang, 2011). Надлишок жиру в організмі є потенційно модифікуючим фактором ризику раку (Basen-Engquist and Chang, 2011). Однак біологічні механізми, що лежать в основі взаємозв’язку ожиріння та раку, ще не з’ясовані до кінця. Ми припускаємо, що МП, що походять від тромбоцитів, та їх протеомний вміст змінюються при ожирінні, сприяючи таким чином раку.

Це дослідження мало на меті охарактеризувати кількість, розмір та протеом народних депутатів в пробірці у відповідь на тромбін із тромбоцитів жінок, що страждають ожирінням, та їх збіжний сухий контроль. Більше того, ми проводили експерименти в пробірці дослідити здатність тромбоцитарних МР обох груп впливати на експресію маркерних генів епітеліального та ендотеліального-мезенхімального переходу (EMT та EndMT, відповідно) в клітинах аденокарциноми прямої кишки HT29 людини та серцевих мікросудинних ендотеліальних клітинах людини (HCMEC) ). Також оцінювали вплив МП обох груп на експресію ендотеліальної циклооксигенази (ЦОГ) -2, проангіогенний та запальний шлях (Wang and DuBois, 2004).

Матеріали і методи

Предмети

Вплив народжених тромбоцитів на експресію цільових генів у ракових та ендотеліальних клітинах

Клітинна лінія карциноми товстої кишки людини HT29 та серцево-судинні мікросудинні ендотеліальні клітини (HCMEC) були придбані ATCC (Мілан, Італія) та Lonza (Мілан, Італія) відповідно та культивовані відповідно до вказівок мануфактури. Клітини HT29 або HCMEC (0,25 × 10 6) інкубували протягом 24 годин з MP (0,25 × 10 8), що генерувались з тромбоцитів, що активувались тромбіном, у людей із ожирінням та без ожиріння. MP оцінювали на здатність викликати зміни в експресії маркерних генів EMT та EndMT при інкубації з клітинами HT29 та HCMEC, відповідно (Dovizio et al., 2013). Нарешті, МП оцінювали на здатність індукувати експресію ендотеліального ЦОГ-2 (Dovizio et al., 2013). Рівні мРНК оцінювали за допомогою qPCR, як описано раніше (Dovizio et al., 2013).

Статистичний аналіз

Усі дані подаються як середнє значення ± SD якщо не вказано інше. Статистичний аналіз проводили за допомогою програмного забезпечення GraphPad Prism (версія 5.00 для Windows; GraphPad, Сан-Дієго, Каліфорнія, США). Студентська т-тест використовувався для порівняння засобів двох незалежних груп між собою; натомість для порівняння засобів більш ніж двох незалежних груп був використаний односторонній дисперсійний аналіз з подальшим тестом Ньюмана-Кельса. Таким чином, вважалися статистично значущими P-було виявлено значення 240 нм (рисунки 1А, В). Члени тромбоцитів у людей із ожирінням мали значно вищу інтенсивність сигналу SSC та FSC, ніж у людей, що не страждають ожирінням (малюнки 1C, D відповідно).

Фігура 1. Особливості народних депутатів, звільнених від тромбоцитів жінок із ожирінням та не ожирінням. (A, B) Діаграми щільності прямої висоти розсіювання (FSC-H) у порівнянні з висотою бічного розсіювання (SSC-H) типової суспензії МР у осіб, що не страждають ожирінням (HS) та ожирінням (OB), та розподіл розмірів. (C, D) Інтенсивність флуоресценції параметрів FSC-H та SSC-H повідомляється як довільна одиниця (а.у.) (n = 4 для кожної групи); ∗∗ P 0,05).

Малюнок 5. (A) STRING мережеве представлення 47 тромбоцитарних білків MP, суттєво модульованих між людьми, що не страждають ожирінням та ожирінням: вузли мережі представляють білки; краї мережі вказують на потужність підтримки даних; суттєво модульовані білки, пов’язані із шляхом “активації тромбоцитів”, виділені червоним кольором. (B) 20 найвищих категорій (коефіцієнт помилкового виявлення) шляхів KEGG суттєво збагатився у нашому наборі даних.

Кількість MP, позитивних для мітохондрій (mitoMPs), що утворюються з тромбоцитів, що активуються, була порівнянна в обох групах (4384 ± 1497 та 5867 ± 4441 кількість/мкл відповідно). Вони представляли 23,30 ± 16,41 та 25,38 ± 8,08% відповідно від загальної кількості населення МП. Цікаво, що в нашому протеомному аналізі МР тромбоцитів було виявлено 16 білків мітохондрій (Додаткова таблиця 1). Аналіз шляхів, проведений за допомогою бази даних STRING, показав, що ідентифіковані мітохондріальні білки, зіставлені з регуляцією сигнального шляху інтегрину, ангіогенезу та метаболізму пірувату (Рисунки 6, 7А, В). Серед мітохондріальних білків два були виявлені лише у людей із ожирінням (UBA1, GSR), тоді як один був знижений у показниках, що страждають ожирінням, порівняно з людьми, що не страждають ожирінням (глутатіон S-трансфераза pi 1, GSTP1) (Додаткова таблиця 2).

Малюнок 6. Мережа білково-білкової взаємодії 16 мітохондріальних білків, виявлених у МП, отриманих з тромбоцитів; білки мітохондрій, пов'язані з "процесами відновлення окислення", виділені червоним кольором.

Малюнок 7. Біологічні процеси (A) та аналіз шляхів (B) ідентифікованих білків мітохондрій.

Примітно той факт, що серед 44 відновлених білків були два основних гліколітичних ферменту - лактатдегідрогеназа В (ЛДГБ, субодиниця ферменту лактатдегідрогенази; P = 0,00024; складчасті зміни, 0,162) та ізофермент м’язів піруваткінази (ПКМ) (P = 0,0145; складання, 0,281) (Додаткова таблиця 2).

У народжених депутатів із ожирінням знижений рівень P-селектину (назва гена, SELP) (P = 0,003, складчасті зміни, 0,136) та CD41 (тобто субодиниця інтегрину альфа 2b; назва гена ITGA2B) (P = 0,001; зміни складки, 0,225) були знайдені (Додаткова таблиця 2).

За допомогою проточної цитометрії кількість mitoMP CD41 + була нижчою у людей із ожирінням (1231 ± 727,9 кількість/мкл) у порівнянні з людьми, що не страждають ожирінням (3486 ± 1021 кількість/мкл) (рис. 8А) (P + було повідомлено як кількість мітоММП/мкл. (B) % MP CD41 +/Додаток V + та (C) mitoMP CD41 +/Додаток V +. ∗∗ P + який зв'язує анексин V становив 10,95 ± 6,73 проти 27,97 ± 7,54% відповідно (P + annexinV + становили 10,88 ± 9,56 та 56,99 ± 16,01% відповідно (P 6) (A, B) або ендотеліальні клітини коронарних мікросудинних судин людини (HCMEC) (0,25 × 10 6) (C, D) та депутатів (0,25 × 10 8) від людей із ожирінням (ОВ) та здорових (ГС) за 24 години. Експресію генів оцінювали за допомогою qPCR і нормалізували до рівня GAPDH як контроль і виражали як зміну складки. Дані подаються як середнє значення ± SEM (n = 4, для кожної експериментальної умови); ∗ P 6) та МР тромбоцитів від осіб з ОВ та ГС (0,25 × 10 8) протягом 24 год, експресію гена ЦОГ-2 оцінювали за допомогою qPCR, нормалізували до рівнів GAPDH як контроль та виражали як зміну складки. Дані подаються як середнє значення ± SEM (n = 4 для кожної експериментальної умови); ∗ P Ключові слова: мікрочастинки, тромбоцити, ожиріння, протеоміка, клітинна перехресна розмова

Цитування: Grande R, Dovizio M, Marcone S, Skklanna PB, Bruno A, Ebhardt HA, Cassidy H, Ní Áinle F, Caprodossi A, Lanuti P, Marchisio M, Mingrone G, Maguire PB and Patrignani P (2019) Мікрочастинки від ожирілих осіб: характеристика кількості, розміру, протеоміки та перехресних зв’язків з раковими та ендотеліальними клітинами. Спереду. Фармакол. 10: 7. doi: 10.3389/fphar.2019.00007

Отримано: 08 листопада 2018 р .; Прийнято: 07 січня 2019 р .;
Опубліковано: 22 січня 2019 року.

Ін Юй, Шанхайський інститут біологічних наук (CAS), Китай

Ліхонг Чень, Медичний університет Даляня, Китай
Маллікарджун Бідарімат, Коледж ветеринарної медицини університету Корнелла, США

* Листування: Паола Патріньяні, [email protected]

† Ці автори зробили такий же внесок у цю роботу, як і перші автори

‡ Ці автори зробили такий же внесок у цю роботу, як і останні автори