Επίδραση των νευροπεπτιδίων της οικογένειας του εκλυτικού παράγοντα της κορτικοτροπίνης (CRF) και της λιποκίνης αδιπονεκτίνη στην τοπική ρύθμιση της φλεγμονής

Abstract

CRF and Urocortins are major regulators of the inflammatory process. When released at the site of inflammation from nerve terminals, epithelial and immune cells, they affect directly the immune system, at the level of macrophage activation, exerting either pro-inflammatory or anti-inflammatory effects, depended on several factors among which the presence of other immuno-modulatory molecules at the site of inflammation is included. Adiponectin serves as such a molecule and its principal effect on macrophages is accepted to be anti-inflammatory. In this study, we investigate the effect of CRF and Urocortins on the regulation of adiponectin receptors AdipoR1 and AdipoR2 and on the adiponectin- and LPS-induced production of pro-inflammatory cytokines in macrophages. We found that CRF and Urocortins did not affect the effect of adiponectin on macrophages. The anti-inflammatory effects of adiponectin are believed to be exerted via macrophages, through suppression of the production of pro-inflammatory cytokines in response to LPS, via yet unknown signaling pathways. In this study we investigate the molecular mechanisms of macrophage tolerance driven by adiponectin. We show that macrophage tolerance did not occur at the adiponectin receptor level. At the early phase of the inflammatory response adiponectin regulates its magnitude via the activation of PI3K/Akt pathway, which in turn suppresses the activation of LPS-induced signaling pathways, such as the MEK/ERK pathway. In the long term, adiponectin induces the expression of IRAK-M protein, which acts as a dominant negative molecule on the activation of TLR-induced pathways, thus providing a late-stage potential mechanism through which adiponectin promotes tolerance of macrophages to LPS. Homologous deletion of IRAK-M abolished the tolerogenic properties of gAd, in terms of LPS-induced pro-inflammatory cytokine production from macrophages. Analysis of IRAK-M expression in human peripheral blood cells confirmed that serum adiponectin was positively associated with IRAK-M levels and negatively associated with the responsiveness of the cells to LPS. Finally, we show that adiponectin-induced glucose uptake from macrophages is necessary for the induction of macrophage tolerance, thus implying that the “tolerogenic state” is an active, energy-consuming process.

Τα νευροπεπτίδια της οικογένειας CRF, που απελευθερώνονται σε περιοχές φλεγμονής περιφερικά, επηρεάζουν άμεσα το ανοσοποιητικό σύστημα δρώντας με αυτοκρινή ή/και με παρακρινή τρόπο ενισχύοντας, συνήθως, τη φλεγμονώδη αντίδραση. Ωστόσο, είναι πιθανό, να έχουν και αντι-φλεγμονώδη δράση βραχυπρόθεσμα και παροδικά, μέσω της επίδρασής τους στα μακροφάγα. Η έκβαση της επίδρασης των CRF νευροπεπτιδίων στα μακροφάγα εξαρτάται από ποικίλους παράγοντες, όπως η παρουσία ή όχι άλλων μορίων που, πιθανό να, επηρεάζουν τη δραστηριότητα των κυττάρων. Ένα τέτοιο μόριο είναι η αδιπονεκτίνη, η οποία εντοπίζεται περιφερικά σε περιοχές φλεγμονής και αναφέρεται ότι η δράση της επί των κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος είναι αντι-φλεγμονώδης. Στην παρούσα διατριβή, μελετήθηκε ο ρόλος των CRF νευροπεπτιδίων στην επίδραση της λιποκίνης αδιπονεκτίνη επί των μακροφάγων του ανοσοποιητικού συστήματος. Ερευνήθηκε η ρύθμιση των υποδοχέων της αδιπονεκτίνης AdipoR1 και AdipoR2, από τα CRF νευροπεπτίδια, και η επίδρασή τους στην επαγόμενη από αδιπονεκτίνη και LPS έκκριση προ-φλεγμονωδών κυτοκινών, από τα μακροφάγα. Δε βρέθηκε να υπάρχει κάποιος συσχετισμός in vitro μεταξύ της δράσης των CRF νευροπεπτιδίων και του ρόλου της αδιπονεκτίνης, επί των κυττάρων αυτών. Η αντι-φλεγμονώδης δράση της αδιπονεκτίνης συνίσταται, κυρίως, στην καταστολή της δραστηριότητας των μακροφάγων, η οποία μεταφράζεται ως η ελάττωση των επιπέδων των επαγόμενων από προ-φλεγμονώδη ερεθίσματα κυτοκινών. Στην παρούσα διατριβή μελετήθηκαν οι μοριακοί μηχανισμοί που οδηγούν στην επαγόμενη από αδιπονεκτίνη απευαισθητοποίηση των μακροφάγων σε προ-φλεγμονώδη ερεθίσματα. Τα αποτελέσματα της παρούσας εργασίας έδειξαν ότι η αδιπονεκτίνη δεν επάγει ανοχή στο επίπεδο της ρύθμισης των υποδοχέων της, αλλά ρυθμίζει την ένταση της φλεγμονώδους απόκρισης, σε πρώτη φάση και βραχυπρόθεσμα, μέσω της ενεργοποίησης του σηματοδοτικού μονοπατιού των κινασών PI3K/Akt, το οποίο ελαττώνει την ουδό της ενεργοποίησης επαγόμενων από LPS μονοπατιών, όπως αυτό των MEK/ERK κινασών. Σε μακροπρόθεσμο στάδιο, η αδιπονεκτίνη επάγει την έκφραση της πρωτεΐνης IRAK-M, η οποία δρα ως αρνητικός ρυθμιστής των TLR μονοπατιών. Η επαγωγή της πρωτεΐνης IRAK-M από την αδιπονεκτίνη, προτείνεται ως κεντρικός μηχανισμός απευαισθητοποίησης, καθώς η απαλοιφή της καταργεί την ανοχή στο LPS, όσον αφορά στην έκκριση σημαντικών προ-φλεγμονωδών κυτοκινών. Η μελέτη της έκφρασης της πρωτεΐνης IRAK-M σε μονοκύτταρα/μακροφάγα ατόμων, με χαμηλά και υψηλά επίπεδα αδιπονεκτίνης στο πλάσμα, έδειξε ότι υπάρχει θετικός συσχετισμός μεταξύ των επιπέδων αδιπονεκτίνης και της έκφρασης IRAK-M και αρνητικός συσχετισμός όσον αφορά στην ενεργοποίησή τους από LPS. Τέλος, τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης δείχνουν ότι η επαγόμενη από αδιπονεκτίνη πρόσληψη γλυκόζης, από τα μακροφάγα, είναι απαραίτητη για την ανάπτυξη μηχανισμών ανοχής, αποδεικνύοντας με τον τρόπο αυτό ότι η απευαισθητοποίηση των μακροφάγων είναι μια ενεργητική διαδικασία και όχι μια κατάσταση παθητικής καταστολής των δραστηριοτήτων τους.