Uloga PPAR Alpha u modulaciji urođenog imuniteta, 1. dio

Sažetak:

Receptor aktiviran proliferatorom peroksisoma moćan je regulator sistemskog i staničnog metabolizma i energetske homeostaze, ali također suzbija razne upalne reakcije. U ovom pregledu fokusiramo se na njegovu ulogu u regulaciji urođenog imuniteta; posebno raspravljamo o međudjelovanju PPAR-a sa signalizacijom faktora upalne transkripcije, signalizacijom receptora za prepoznavanje uzorka i endokanabinoidnim sustavom. Također predstavljamo primjere PPAR-specifičnih imunomodulacijskih funkcija tijekom parazitskih, bakterijskih i virusnih infekcija, kao i pristup nekoliko pitanja povezanih s procesima urođenog imuniteta, kao što su proizvodnja reaktivnih dušikovih i kisikovih vrsta, fagocitoza i efektorske funkcije makrofage, urođene limfoidne stanice i mastocite. Opisani fenomeni potiču primjenu endogenih i farmakoloških PPAR agonista za ublažavanje poremećaja imunološke pozadine i razvoj novih rješenja koja uključuju aktivaciju ili supresiju PPAR.

Receptor aktiviran proliferatorom peroksisoma (PPAR) važan je čimbenik transkripcije koji igra ključnu ulogu u staničnom metabolizmu, imunološkoj regulaciji, staničnoj proliferaciji i diferencijaciji. Odnos između PPAR-a i imuniteta opširno je proučavan, uključujući sljedeće točke: 1. Regulacija PPAR-a na imunološkim stanicama: PPAR utječe na intenzitet i smjer imunološkog odgovora utječući na diferencijaciju, proliferaciju i funkciju imunoloških stanica. Na primjer, PPAR može inhibirati funkciju M1 makrofaga i povećati broj i aktivnost M2 makrofaga, čime inhibira upalni odgovor. 2. PPAR regulacija upalnog odgovora: PPAR je uključen u regulaciju upalnog odgovora i migracije i infiltracije imunoloških stanica jer je upalni odgovor imunološki odgovor tijela na infekciju i ozljedu. Aktivacija PPAR-a može inhibirati razvoj upalnih odgovora i smanjiti oštećenje i bol uzrokovanu upalom. Imunitet nije važan samo u ovim aspektima, nego također moramo poboljšati imunitet u našem svakodnevnom životu kako bismo spriječili invaziju virusa. Otkrili smo da Cistanche može značajno poboljšati imunitet. Cistanche sadrži niz biološki aktivnih komponenti, poput polisaharida i dviju gljiva. Ovi sastojci mogu stimulirati različite stanice imunološkog sustava i povećati njihovu imunološku aktivnost.

Click cistanche deserticola dodatak

Ključne riječi:

receptori za prepoznavanje uzoraka; fagocitoza; sintaza dušikovog oksida; fenofibrat; oleoiletanolamid; palmitoiletanolamid.

1. Uvod

Urođeni imunitet sastoji se od sofisticiranog skupa obrambenih procesa koji su evolucijski vrlo stari i nastali su paralelno s razvojem višestaničnih organizama. Obrana od invazije patogena ključni je fiziološki mehanizam koji jamči preživljavanje. Razvoj ovih mehanizama manifestacija je stalne utrke između patogena (uključujući jednostanične pro- i eukariotske napadače) i domaćina. Biološki procesi uključeni u urođeni imunološki odgovor vrlo su složeni i strogo regulirani na više razina, jer mogu biti vrlo štetni ako se ne nadziru. Nedavni napredak u razjašnjavanju takve regulacije otkrio je gustu mrežu veza između funkcija imunoloških stanica, signalnih putova i staničnog metabolizma. Receptor aktiviran proliferatorom peroksisoma (PPAR) pojavio se kao važan igrač u ovoj mreži, a ovaj pregled ima za cilj predstaviti nekoliko aspekata njegove uključenosti u regulaciju urođenog imuniteta.

2. Nova perspektiva urođenog imuniteta

Urođeni imunitet je evoluirao da vrlo brzo reagira na ozljedu ili invaziju, a uključuje neposrednu mobilizaciju širokog spektra upalnih odgovora prilično niske specifičnosti. Tradicionalno se nedostatak pamćenja smatrao intrinzičnom značajkom urođenog imuniteta; ipak, nedavna otkrića u ovom području dovela su do temeljite revizije ove slike i prezentacije koncepta 'urođene imunološke memorije' (pregled u [1]). Urođeno imunološko pamćenje bitno se razlikuje od svog adaptivnog dvojnika jer mu nedostaju somatski procesi preuređivanja gena i specifični receptori za prepoznavanje epitopa.

Zbog postupnog poboljšanja ovisno o povijesti interakcija između domaćina i patogena, također se naziva i "trenirani imunitet", pri čemu se događaji genetske rekombinacije zamjenjuju razvojem epigenetskog utiskivanja i/ili promjenama u transkriptomu miRNA. Promatranja ponašanja urođenih imunoloških stanica tijekom izlaganja različitim nepovezanim patogenima otkrila su fenomen 'priminga', pri čemu prethodni kontakt s jednom mikrobnom komponentom modulira odgovor na druge patogene izazove [1,2]. Ova modulacija može stvoriti određenu vrstu unakrsne zaštite, koja se očituje nespecifičnom poboljšanom otpornošću na drugu infekciju nakon epizode prepoznavanja molekularnog uzorka povezanog s patogenom (PAMP) pomoću receptora za prepoznavanje uzorka (PRR) [2].

Takvi su fenomeni zabilježeni kod kukaca (ličinke Tenebrio Molitor) [3], planarije (Schmitdtea mediterranea) [4] i pacifičke kamenice Crassostrea gigas [5]. Značajno je da su beskralješnjaci, kojima nedostaju adaptivni imunološki mehanizmi temeljeni na limfocitima i koji se oslanjaju isključivo na urođene reakcije u borbi protiv infekcija, razvili visoku razinu raznolikosti sekvenci i strukturne složenosti PRR-ova (npr. lektini, Toll-like receptori (TLR) i NOD /NLR-slični proteini (vidi odjeljak 4.4)), kao i topljivi ili izvanstanični proteini povezani s fibrinogenom (FREPs) [6,7]. Prepoznavanje PAMP-ova, poput -1,3-glukana i peptidoglikana, pokreće specifične antimikrobne efektorske mehanizme beskralježnjaka, na primjer, aktivaciju profenoloksidaze (i srodnih hemocijanina) koji kataliziraju stvaranje melanina iz reaktivnog dihidroksifenilalanina (DOPA) i DOPAkinonski intermedijeri [8,9].

Tri glavna koraka urođenog odgovora su (1) izgradnja fizičke i kemijske barijere, (2) prepoznavanje stranih napadača i razlikovanje od 'vlastitih' strukturnih elemenata, i (3) fagocitoza i proizvodnja citotoksičnih spojeva koji pomažu uništiti zahvaćene čestice ili se oslobađaju da oštete objekte koji su preveliki za fagocitozu. Na primjer, različite epitelne stanice ne samo da tvore fizičku barijeru epitela koja štiti tijelo od vanjskog okoliša, već također izlučuju hidrolitičke enzime i alarmine kao što su različiti antimikrobni peptidi (AMP) [10].

Kako bi se napravila razlika između vlastitih i stranih molekula i stanica, PRR vežu određene molekule karakteristične za određene skupine uobičajenih patogena virusnog, bakterijskog ili gljivičnog podrijetla, kao što su nukleinske kiseline i njihove komponente (npr. dvolančana RNA, nemetilirana CpG DNA u kontaktu, nukleotidi i nukleozidi), saharidne komponente stanične stijenke (npr. peptidoglikan, lipopolisaharid, hitin i zimozan), fosfolipidi (tj. kardiolipin mikrobnog podrijetla) ili određeni proteini (npr. peptidi koji sadrže formilmetionin i flagelin), koji se obično smatraju kao PAMP-ovi. Isti mehanizmi odgovorni su za odgovor na poremećene stanične sadržaje koji se oslobađaju tijekom nekroze, a koji su imunogeni, kao što su mitohondrijski formilirani peptidi, unutarnja mitohondrijska membrana koja sadrži kardiolipin i ATP (molekularni uzorci povezani s oštećenjem, DAMP) [11,12]. Na lokalizaciji gdje dolazi do invazije ili sterilne ozljede, pokreće se fagocitoza koja dovodi do uklanjanja opasnosti. Vrše ga profesionalni fagociti (polimorfonuklearni neutrofili, mononuklearni monociti i makrofagi koji se nalaze u tkivima), paraprofesionalni fagociti (dendritičke stanice) i neprofesionalni fagociti (epitelne stanice i fibroblasti) [13,14].

Tijekom fagocitoze, progutane čestice ili mikrobne stanice moraju biti unutarstanično uništene raznim mikrobicidnim molekulama pohranjenim u citoplazmatskim granulama, kao što su antimikrobni peptidi (AMP, npr. leukocidin i defenzini), proteolitički enzimi (npr. elastaza, katepsin G, kolagenaza). , želatinaza i metaloproteinaze), te reaktivni kisik, dušik i halogenirane vrste [15]. Citotoksične reaktivne vrste kisika stvaraju se tijekom respiratornih eksplozija i uključuju superoksidni anion (O•−), koji proizvodi NADPH oksidaza, kao i vodikov peroksid koji stvara superoksid dismutaza iz O•−. NADPH oksidaza, koja se sastoji od transmembranskog citokroma b558, brojnih podjedinica citosolnog foksa (fagocitne oksidaze) i male GTPaze Rac2, otpušta O•− izravno u fagosom ili izvanstanični prostor [16].

Mali udio superoksida (oko 1 posto) može dovesti do visoko reaktivnog hidroksilnog radikala u reakciji s ionima željeza (Fe3 plus) [16,17]. Neutrofilna mijeloperoksidaza koristi vodikov peroksid i halogenide za stvaranje hipokloričaste ili hipobromaste kiseline, kao i vrlo baktericidne kloramine. Mononuklearni fagociti eksprimiraju inducibilnu sintazu dušikovog oksida i proizvode citotoksični dušikov oksid (NO) iz arginina. Tijekom aktivne faze oksidativnog praska, NO, koji slobodno difundira kroz membrane, reagira s O•−, stvarajući peroksinitrit (ONOO−), snažno oksidativno sredstvo koje može izazvati nitrativno ili oksidativno oštećenje proteina i lipida mikrobnih stanica [ 18]. U kasnijim fazama fagocitoze, fagosom se stapa s jako kiselim lizosomima u fagolizosome koji također sadrže brojne hidrolitičke enzime, kao što su proteinaze, lipaze i lizozim.

3. Glavne populacije urođenih imunoloških stanica

Profesionalni fagociti, poput neutrofila, monocita/makrofaga ili mikroglije, igraju središnju ulogu u urođenom imunitetu jer obavljaju i regulatorne i efektorske zadatke. Makrofagi perifernih tkiva pripadaju retikuloendotelnom sustavu i poznati su pod različitim uobičajenim nazivima prema lokalizaciji: Kupfferove stanice (jetra), Langerhansove stanice (koža), osteoklasti (kosti) itd. Mikroglija je također vješti fagocit mijeloičnog podrijetla koji se nalazi isključivo u središnjem živčanom sustavu i dijele brojne zajedničke karakteristike s makrofagima [19]. Fagocitni kapacitet monocita i makrofaga izvedenih iz monocita ovisi o obrascu ekspresije specifičnih površinskih markera, kao io njihovoj fenotipskoj polarizaciji.

Nedavno izvješće [20] pokazalo je da M2 makrofagi (stimulirani s IL-4 i IL-10) imaju dvostruko veći fagocitni kapacitet E. coli od M1 makrofaga (IFN, LPS-stimulirani), a razina ekspresije površinskog markera CD209 izravno korelira s visokim fagocitnim kapacitetom. Mnoštvo podražaja određuje koji put stanica slijedi, što se naziva 'polarizacija'. M1- polarizirani makrofagi odgovaraju na takozvanu 'klasičnu' aktivaciju tipičnim proupalnim citokinima, kao što je IFN, izlučuju druge proupalne čimbenike (TNF, IL-1, IL-6 i IL{ {11}}) i kemokini (npr. CCL1, CCL5 i CXCL10) za regrutiranje drugih populacija leukocita i oslobađanje citotoksičnog NO (vidi dolje). M2 makrofagi predstavljaju suprotan, protuupalni fenotip kao rezultat takozvane 'alternativne' aktivacije IL-4, IL-13, parazitskih (helminti, gljivične) infekcije ili imunosupresivnih čimbenika, kao kao IL-10 i glukokortikoidi. Oni izražavaju manozni receptor (CD206) i arginazu-1, te izlučuju protuupalni IL-10 citokin, TGF- i trofičke poliamine (putrescin, spermidin, itd.), zajedno doprinoseći rješavanju upale i regeneraciju tkiva [21,22]. Paradigma M1/M2 nedavno je proširena i obogaćena daljnjim detaljima, kao što je podjela M2 skupine na specifičnije fenotipove M2a, M2b, M2c i M2d [23,24]. Međutim, trenutno prevladava mišljenje da, zbog plastičnosti makrofaga, radije postoji kontinuum fenotipova nego različiti, isključivi i ograničeni profili stanica [25].

Osim navedenih profesionalnih i neprofesionalnih fagocita, u prirodnoj imunološkoj obrani sudjeluju i druge stanične populacije, naime urođene limfoidne stanice (ILC) iz limfoidne loze i mastociti, eozinofili, bazofili i mijeloidne supresorske stanice iz mijeloične loze [ 25]. Mastociti, koji izlučuju heparin i histamin, nalaze se u mnogim tkivima i organima, kao što su vezivno tkivo, koža, pluća, gastrointestinalna sluznica, te u blizini krvnih žila [26].

Supresorske stanice izvedene iz mijeloida (MDSC) tvore heterogenu i plastičnu populaciju stanica mijeloičnog podrijetla koje inhibiraju odgovore T-stanica i mogu pospješiti diferencijaciju prema Tregs [25,27]; stoga aktivno pridonose rješavanju upale regrutiranjem na mjesto upale pomoću proupalnih citokina, kao što je IL-6.

Posljednja, nedavno otkrivena i donekle nedostižna skupina efektora urođene imunosti sastoji se od takozvanih urođenih limfoidnih stanica (ILC) [25,28]. Oni pokazuju zajednički obrazac površinskih markera (CD45 plus CD127 plus CD3- CD19-) i podijeljeni su u tri glavne skupine (ILC1, ILC2 i ILC3) na temelju ekspresije određenih transkripcijskih faktora i različitog profila izlučenih citokina [28]. –30]. Stanice prirodne ubojice (NK) i veliki granularni limfociti (LGL) pripadaju ILC1 [31,32], dok su ILC2 i ILC3 stanice uglavnom povezane sa sluznicama [29,33]. ILC3 stanice dobivene iz fetalne jetre među prvim su limfoidnim stanicama koje nastanjuju gastrointestinalni trakt i igraju važnu ulogu u razvoju tolerancije na komenzalnu mikrobiotu [34,35]. Oni izlučuju IL-17, IL-22 i induktore limfnog tkiva (LTi), koji su ključni čimbenici za održavanje funkcije mukozne barijere, održavanje ravnoteže između upalnog odgovora na patogene mikrobe i stvaranje tolerogenog miljea za probiotičke bakterije [28,35]. Zajedno, ILC stanice su uključene u koordinaciju različitih aspekata urođenog imuniteta i pridonose regulaciji imunološke homeostaze; stoga se smatraju ekvivalentom Th limfocita u adaptivnoj imunosti.

4. Receptor alfa aktiviran proliferatorom peroksisoma (PPAR) i njegova uloga u upali

Ozljeda tkiva i pojava infekcije odmah izazivaju urođeni imunološki odgovor i pokreću upalu. Kako je istaknuo rimski učenjak Aulus Cornelius Celsus u prvom stoljeću, lokalna akutna upala manifestira se calorom, ruborom, dolorom i tumorom, tj. povišenom temperaturom, crvenilom, bolom i edemom [36]. Ovi simptomi odražavaju djelovanje proupalnih lipidnih medijatora, histamina i citokina koje oslobađaju leukociti koji infiltriraju tkivo koji induciraju vazodilataciju i povećavaju propusnost endotela i ekspresiju adhezijskih molekula na površini endotela iu izvanstaničnom matriksu ispod. Ovi događaji dovode do ekstravazacije cirkulacijskih leukocita, kemotaksije i nakupljanja intersticijske tekućine, uzrokujući edem (tumor).

Povećani intersticijski protok i metabolička aktivnost proliferirajućih stanica stvaraju lokalnu toplinu i ispiranje (kalor i rubor). Upalna bol (dolor) izazvana je aktivacijom vaniloidnog subfamilije prolaznog receptorskog potencijala kationskog kanala 1 (TRPV1), koji je prisutan u senzornim neuronima perifernog živčanog sustava [37]. Aktivacija TRPV1 dovodi do influksa Ca2 plus i depolarizacije membrane, nakon čega slijedi otvaranje naponskih natrijevih kanala i stvaranje akcijskog potencijala [37]. TRPV1 receptori prisutni su ne samo na neuronima, već i na imunokompetentnim stanicama (T limfociti, mastociti), epitelu, keratinocitima i vaskularnim endotelnim stanicama [38]. TRPV1 kanale aktiviraju različiti lipidni upalni medijatori, kao što su produkti COX-2 (prostaglandini), proizvodi lipoksigenaze 15-LOX (npr. 15-hidroperoksi eikozatetraenska kiselina, 15-HPETE) i poliamine molekula koje se oslobađaju nakon ozljede stanice, npr. ATP i adenozin [37]. Veze između PPAR-a i molekularnih događaja koji izazivaju upalu i koji su u pozadini njezinih glavnih simptoma navedene su u nastavku (Slika 1).

4.1. PPAR kao nuklearni receptor prisutan u perifernim tkivima i imunokompetentnim stanicama

Receptori aktivirani proliferatorom peroksisoma (PPAR) pripadaju obitelji nuklearnih receptora koji djeluju kao faktori transkripcije aktivirani ligandima topivim u lipidima. Takvi ligandi mogu izravno prijeći plazma membranu i vezati se na unutarstanične ciljne proteine. PPAR-ovi su predstavljeni s tri izotipa, PPAR, PPAR/δ i PPAR, kodirani odvojenim genima. Oni pokazuju tkivno specifične obrasce ekspresije i uglavnom upravljaju metabolizmom lipida, ugljikohidrata i aminokiselina, kao i vrše druge pleiotropne funkcije, uključujući imunomodulatorne aktivnosti. Sva tri izotipa PPAR pokazuju snažna protuupalna svojstva i imaju snažan utjecaj na različite aspekte fiziologije imunološkog sustava. U ovom pregledu fokusirat ćemo se na receptor alfa aktiviran proliferatorom peroksisoma (PPAR), koji je posebno odgovoran za regulaciju katabolizma masnih kiselina i ketogeneze [39,40], osim što je duboko uključen u modulaciju urođenog imuniteta. odgovori. U nastavku navodimo aktivno sudjelovanje PPAR-a u fiziološkim procesima koji djeluju iza sva četiri kardinalna simptoma upale, tj. ublažavanju edema i boli te doprinosu rješavanju akutne faze.

Kao faktor transkripcije, PPAR je uključen u aktivaciju transkripcije gena, koja se provodi vezanjem heterodimera PPAR i pan-PPAR obaveznog partnera, retinoidnog X receptora (RXR), na konsenzusne motive u ciljnim promotorima. Aktivni heterodimer nastaje kada oba partnera imaju vezane agoniste. Najjači endogeni PPAR agonisti uključuju masne kiseline i njihove derivate: zasićene stearinske i palmitinske kiseline, masne acil amide kao što su oleoil etanolamid (OEA) i palmitoiletanolamid (PEA), LOX proizvode kao što su 5-(S)-HETE i 8-(S)-HETE i leukotrien B4 (LTB4) [41-44]. Postoji jedini do sada poznati RXR ligand u dobroj vjeri, a to je 9-cis-13,14-dihidroretinoična kiselina, uspješno identificirana nakon mnogo godina potrage, dok 9- cis-retinoična kiselina, koja se često koristi eksperimentalno, jedan je od najjačih farmakoloških agonista RXR [45,46]. Farmakološki PPAR agonisti, poput fibrata, klinički se koriste za normalizaciju profila lipida u krvi, posebice za snižavanje koncentracije kolesterola i frakcija lipoproteina niske gustoće [47]. Fenofibrat i gemfibrozil su najčešće propisivani lijekovi iz skupine fibrata i općenito se vrlo dobro podnose [48]. Ipak, neki su nuspojave zabilježene kod bolesnika koji su kronično uzimali fibrate, a miopatija i rabdomioliza su najčešći problemi [49]. Strukture endogenih liganada, kao i najvažnijih sintetskih agonista i antagonista, prikazane su u tablici 1.

Zanimljivo, osim u tkivima s visokom stopom katabolizma masnih kiselina, kao što su jetra, srčani mišić i bubrezi, PPAR se općenito izražava u CD45 plus leukocitima [50], uključujući brojne populacije urođenih imunoloških stanica: bazofile [51]. ], eozinofili [52], monociti i makrofagi [30,53-55], Kupfferove stanice [56], Langerhansove stanice [57], osteoklasti [58] i mikroglija [59]

Klasični PPAR ciljevi uključuju gene koji kodiraju enzime iz mitohondrijske i peroksisomalne oksidacije masnih kiselina (acil-CoA dehidrogenaze, acil-CoA oksidaze), ω-oksidacije i ω-hidroksilacije (citokromi P450) i ketogeneze ({{7} }hidroksi3-metilglutaril-CoA sintaza) [60-62]. Važno je da osim ovog kanonskog načina djelovanja, PPAR može izvršiti transrepresiju određenih gena kroz najmanje tri mehanizma [63]: (i) iniciranje interakcija protein-protein i sekvestracija koaktivatora koji su zajednički za PPAR i druge putove, (ii) križanje - sprezanje kompleksa PPAR /RXR s drugim čimbenicima transkripcije, što dovodi do međusobne unakrsne inhibicije oba proteina koji sudjeluju i (iii) interferencije s proteinima koji prenose signal, tj. gdje kompleks PPAR /RXR inhibira fosforilaciju kaskade MAP-kinaze članova.

4.2. PPAR-posredovana transrepresija glavnih upalnih transkripcijskih faktora

Transrepresivna aktivnost prema nuklearnom faktoru κB (NF-κB), aktivacijskom proteinu (AP-1) i pretvaračima signala i aktivatorima transkripcije (STAT) odgovorna je za duboko protuupalno djelovanje PPAR-a. PPAR fizički stupa u interakciju s p65 Rel homolognom domenom preko svog C-terminalnog fragmenta i istovremeno veže dio c-Jun koji reagira na JNK sa svojim N-terminalnim fragmentom (Slika 2a) [65]. Formiranje ovog kompleksa izdvaja p65 i c-Jun iz vezanja na IL-6 promotor i blokira IL-1-induciranu IL-6 proizvodnju. Izravna inhibitorna interakcija između PPAR i NF-κB p65 podjedinice također je zabilježena u kardiomiocitima [66]. U ovom slučaju, sirtuin 1 (Sirt1) je pokrenuo stvaranje kompleksa Sirt1–PPAR – p65, što je dovelo do inaktivacije p65 ovisne o PPAR i transrepresije proupalnih NF-κB-reguliranih gena, kao što je monocitni kemoatraktantni protein 1 (MCP1, slika 2b) [66]. Sirt1 je inducirao deacetilaciju p65, što je također štetilo aktivnosti NF-κB jer je za njegovu aktivnost potrebna acetilacija [67]. Učinak deacetilacije je izostao nakon liječenja antagonistom PPAR GW6471 ili u PPAR −/− stanicama, što ukazuje na uključenost PPAR [66].

Dodatni mehanizam odgovoran za interferenciju PPAR s NF-κB putem također je identificiran u hepatocitima, gdje se PPAR vezao i transaktivirao NF-κB inhibitor alfa (IκB), što je povećalo količinu ovog proteina [68]. Akumulirani IκB veže NF-κB, prikrivajući tako njegov nuklearni lokalizacijski signal, koji ga zaustavlja u citoplazmi i blokira njegovu aktivnost kao faktora transkripcije [69]. PPAR je također bio odgovoran za smanjenu fosforilaciju NF-κB podjedinica p65 i p50 [68], što je još jedan događaj s negativnim utjecajem na aktivnost NF-κB jer je fosforilacija njegovih podjedinica neophodna za njihovu optimalnu funkciju [70]. Interferencija PPAR s djelovanjem NF-κB spriječila je IL-1-induciranu ekspresiju IL-6 u tkivima jetre (Slika 2c) [68].

Antagonizam između PPAR i NF-κB i AP-1 leži u osnovi blokiranja ekspresije proupalnih citokina i efektorskih proteina u različitim staničnim i životinjskim modelima. PPAR ligand K-111 (2,2-dikloro-12-(4-klorofenil)-dodekanska kiselina) inhibirao je LPS-induciranu proizvodnju IL-6 u Raw 264.7 makrofagima na razina mRNA i proteina [71]. Taj je učinak postignut putem inhibicije protein kinaze aktivirane stresom (SAPK)/c-Jun N-terminalne kinaze (JNK), fosforilacije NF-κB p65 i indukcije razine proteina IκB [71]. Pokazalo se da aktivacija PPAR u monocitima inhibira LPS- ili IL-1 -induciranu ekspresiju tkivnog faktora (TF), membranskog glikoproteina odgovornog za pokretanje kaskade koagulacije [72,73]. Mehanizam je uključivao prethodno spomenutu blokadu aktivnosti promotora ciljnog gena kroz antagonizam između PPAR i NFκB i AP-1 [72].

Interleukini koje oslobađaju imunološke stanice ostvaruju svoje biološke funkcije preko specifičnih receptora na staničnoj površini, koji prenose signale kroz obitelj Janusovih kinaza (JAK) i transkripcijskih faktora fosforilacije STAT [74]. PPAR negativno regulira različite STAT proteine. Na primjer, opisan je dvosmjerni unakrsni inhibicijski odnos između PPAR i STAT5b [75-77]. STAT5b je odgovoran za prijenos signala s IL-2 receptora [78]. IL-2 je vrlo važan citokin, ključan i za urođeni i za adaptivni imunitet, neophodan je za proliferaciju i sazrijevanje NK stanica, kao i za promicanje razvoja, diferencijacije i proupalnog odgovora Th1 i Th2 stanica [78, 79].

4.3. PPAR i upalni lipidni medijatori

Drugi važan mehanizam protuupalnog djelovanja PPAR-a uključuje katabolizam lipidnih medijatora, poput leukotriena B4 (LTB4). Elegantna studija Devchanda i suradnika [80] otkrila je da je LTB4 moćan i specifičan PPAR ligand koji inducira ekspresiju PPAR-transaktiviranih gena puta peroksisomalne oksidacije, naime, acil-CoA oksidaze, koja je enzim koji ograničava brzinu LTB4 katabolizam. PPAR −/− miševi podvrgnuti topikalnoj primjeni 5-LOX-induciranog upalnog agensa i LTB4 pokazivali su znakove upale tkiva mnogo dulje (za oko 30-40 posto) od wt miševa, koji su uspjeli ukloniti LTB4 iz cirkulacije mnogo brže [80]. Ovaj eksperiment ilustrira važnost PPAR-a u rješavanju upale. Ova uloga PPAR-a je neophodna za regulaciju urođenog imunološkog odgovora, jer proupalni lipidni medijatori, kao što je LTB4, nisu samo jaki kemotaktički agensi za neutrofile i druge leukocite, već također olakšavaju ekstravazaciju PMN-a i dijapedezu na lokalnom mjestu upale i povećati vaskularnu propusnost u ovoj regiji [81,82].

Ograničavanjem trajanja LTB4, PPAR ublažava tri od četiri simptoma upale (vrućina, crvenilo i edem). Štoviše, PMN-ovi nisu samo primatelji LTB4 signala, već se također aktiviraju na njegovu proizvodnju putem pozitivne autokrine povratne sprege [83]. Stoga, PPAR-regulirani klirens LTB4 štiti od pretjeranog upalnog odgovora i njegovog prijelaza iz akutnog u destruktivno kronično stanje. Ostali eikozanoidi, produkti COX-a, tj. prostaglandini PGD1, PGD2, PGA1 i PGA2 ili 5-LOX produkt 8-(S)-HETE, također aktiviraju PPAR [84], koji otvara mogućnost moduliranja njihovog utjecaja na stanice s ekspresijom PPAR, bilo u imunokompetentnim stanicama, kao što su monociti/makrofagi koji eksprimiraju visoke razine ovog receptora, ili u upaljenom tkivu. Takvo djelovanje pridonosi zaštiti tkiva od upalnih oštećenja i olakšava regeneraciju.

4.4. PPAR preslušavanje s receptorima za prepoznavanje uzoraka

Kralježnjaci iskorištavaju funkcije PRR-a i koriste ih kako bi osjetili sve vrste čimbenika koji induciraju homeostatsku neravnotežu tkiva. PRR receptore aktiviraju brojni spojevi koji sadrže specifične strukturne entitete koji se nazivaju molekularni obrasci povezani s mikrobima (MAMP) ili molekularni obrasci povezani s oštećenjem (DAMP). Nekoliko tipova PRR-ova široko je prisutno u imunološkim i neimunim stanicama, a njihovu aktivaciju izazivaju kontakti s mikroorganizmima, virusima i nekim fragmentima oštećenih stanica ili promjena u funkcioniranju staničnih komponenti (npr. kvar citoskeleta ili mitohondrija ili endoplazma retikularni stres) je glavni okidač urođenog imunološkog odgovora [85]. PRR-ovi se mogu podijeliti u četiri glavne potfamilije: receptori slični Tollu (TLR), domena oligomerizacije koja veže nukleotide (NOD) – receptori koji sadrže ponavljanje bogato leucinom (LRR), gen inducibilan retinoičnom kiselinom { {8}}like receptore (RLR) i C-tip lektinskih receptora (CLR) [11]. Ipak, neki drugi stanični proteini mogu poslužiti kao PRR-ovi u određenim situacijama, npr. glikolitički enzim, heksokinaza II, koji može uočiti mikrobni šećer, N-acetilglukozamin, kada je ovaj gradivni element peptidoglikana slučajno prisutan u citoplazmi [{{ 12}}]. U ovom odjeljku bavimo se pitanjem kako PPAR može biti uključen u proces prepoznavanja MAMP i DAMP u različitim tkivima i stanicama.

Značajne informacije o preslušavanju TLR i PPAR potječu iz studija na PPAR nokautiranim (KO) miševima i stanicama dobivenim od tih životinja. Makrofagi debelog crijeva KO miševa nisu proizvodili regulatorni IL-10, ali su lučili IL-6, IL-1 i IL-12, snažne induktore diferencijacije Th1 i Th17. Štoviše, urođene imunološke ILC3 stanice izolirane iz debelog crijeva PPAR KO miševa proizvode niže razine IL-22 u usporedbi s onima iz WT miševa, što rezultira oslabljenom sekrecijom antimikrobnih peptida i komenzalnom disbiozom. To ukazuje da PPAR regulira efektorske funkcije ILC3, koje su važne i za borbu protiv infekcija i za održavanje tolerancije na komenzalnu mikrobiotu. Odsutnost PPAR-a utječe na sastav vrsta mikrobioma i dovodi do povećane zastupljenosti segmentiranih filamentoznih bakterija (SFB). Sve ove činjenice čine KO miševe sklonima razvoju upale crijeva i neizravni su dokaz kritične uloge aktivacije PPAR u imunološkoj homeostazi crijeva [30].

Dobro je poznato da interakcije između mikrobiote i crijevnih stanica uključuju Toll-like receptore [87], npr. SFB regulira proces diferencijacije Th17 u crijevima putem aktivacije TLR5 flagelinom [88], a TLR4 ligand LPS iz Gram-a negativne bakterije stimuliraju Th17 diferencijaciju in vitro [89]. Čini se da se ti događaji mogu modulirati PPAR ligandima. Sukladno tome, pokazalo se da makrofage iz PPAR nokautiranih miševa karakteriziraju više razine ekspresije mRNA za proupalne citokine IL1 i IL6, kao i za COX-2 i NF-κB (p65) nakon stimulacije ligandom TLR4 (LPS 50 ng/mL, 5 h), u usporedbi sa stanicama divljeg tipa. Čini se da nedostatak PPAR-a ubrzava LPS-inducirane upalne odgovore u mišjim makrofagima [54]. Drugo istraživanje na PPAR KO miševima pokazalo je da je PPAR bitan za protuupalni učinak akutnih vježbi. Njegov nedostatak inducirao je prekomjernu ekspresiju proupalnih citokina u makrofagima tretiranim LPS-om izoliranim iz miševa 24 sata nakon vježbanja [90].

TLR ligandi mogu regulirati aktivnost PPAR-a, a agonisti PPAR-a utječu na ekspresiju TLR-a, kao i proteina koji su uključeni u signalizaciju iz TLR-a u različitim stanicama, kako imunoloških tako i neimunoloških tipova. Becker i sur. proučavali su uključenost LPS-a u regulaciju PPAR-a u plućima miševa i pokazali da je 24 sata nakon dugotrajne primjene LPS-a (svakodnevna intranazalna primjena 1 µg LPS-a tijekom 4 uzastopna dana), došlo do duboke inhibicije ekspresije PPAR mRNA [91]. LPS, peptidoglikan i flagelin (ligandi TLR4, TLR1/2 i TLR5) snažno su potisnuli aktivnost PPAR u astrocitima štakora djelujući na razini ekspresije mRNA i proteina [92]. S druge strane, pokazalo se da je fenofibrat, farmakološki agonist PPAR, značajno inhibirao ekspresiju TLR4, MYD-88 i NF-κB mRNA, kao i proizvodnju TNF-a, u stanicama mišjeg melanoma B16F10 LPS-stimuliranim [ 93]. Snažan odnos između TLR4 i PPAR signalnog puta također je jasno prikazan u modelu uveitisa izazvanog endotoksinom. Ova studija je pokazala da fenofibrat također može oslabiti proizvodnju citokina izazvanu LPS-om, inhibirati NF-κB signalizaciju i potisnuti ekspresiju TLR4 u retinalnim pigmentnim epitelnim stanicama. Istovremeno, LPS bi mogao djelovati kao izravni antagonist PPAR u PPAR reporterskoj staničnoj liniji [94]. Svi ovi eksperimentalni deponenti suptilnog podešavanja i komplicirane interakcije između aktivacije PPAR i TLR signalnog puta, koji je potreban za homeostatsku ravnotežu između pokretanja i rješavanja upalnog odgovora u tkivima.

4.5. PPAR i regulacija inflamasoma

Inflamasomi, složene molekularne platforme formirane u citoplazmi (uglavnom u makrofagima, ali također i u drugim neimunim stanicama, kao što su endotelne i epitelne stanice koje se susreću s različitim DAMP-ovima i MAMP-ovima), sada se smatraju ključnim elementom urođene imunosti. To su multiproteinski kompleksi sastavljeni od citoplazmatskih senzora (uglavnom članova obitelji NLR), adaptivnih proteina (protein nalik mrljama povezan s apoptozom, ASC ili PY-CARD) i efektora (kao što je prekursor cistein proteinaze ili prokaspaza{{4 }}). U slučaju nekih nekonvencionalnih inflamasoma, pro-kaspaza-1 je zamijenjena pro-kaspazom-11 u mišjim stanicama i pro-kaspazom 4/5 u ljudskim stanicama. Stvaranje kompleksa omogućuje proteolizu pro-IL1 i pro-IL18 i otpuštanje aktivnih citokina u stanično mikrookruženje i krvotok, što pokreće lokalnu ili sustavnu upalu [95].

Alternativno, formiranje inflamasoma inducira lanac događaja koji vode do piroptoze - posebne vrste programirane stanične smrti povezane s upalnim stanjem. Molekularni mehanizmi koji pridonose aktivnosti inflamasoma još nisu u potpunosti shvaćeni, ali se vjeruje da proces njihovog stvaranja zahtijeva dva uzastopna signala, npr. LPS vezanje na TLR4 na staničnoj membrani kao primarni signal i K plus efluks, oslobađanje iz citozola lizosomskih katepsina ili čimbenika koji potječu iz mitohondrija i stvaranja reaktivnih kisikovih vrsta kao sekundarnog signala [96]. Regulacija aktivacije inflamasoma može se dogoditi na oba signala na posttranskripcijskoj i posttranslacijskoj razini [97].

Na nekim je životinjskim modelima pokazano da aktivacija PPAR-a može duboko potisnuti ozljedu tkiva izazvanu upalom, pridonoseći tako rješavanju upale. Ovo se djelomično može pripisati smanjenoj regulaciji ekspresije TLR pomoću PPAR-a i interferenciji s primarnim korakom aktivacije inflamasoma. Međutim, u PPAR KO miševa s upalom pluća uzrokovanom uvođenjem Pseudomonas aeruginosa, značajno povećanje ekspresije NLRP-3, ASC-1 i kaspaze-1, u usporedbi sa zaraženim wt miševima, je uočeno [98]. Ovo ukazuje da je pozadina ekspresije PPAR također važna za opskrbu inflamasomskim građevnim blokovima.

Akutna ozljeda jetre je bolest usko povezana s inflamasomskom aktivnošću NLPR3. U kontekstu ove patologije, Brocker i sur. predložio je mehanizam koji povezuje gladovanje, PPAR i smanjenje upale i ozljede jetre. Pokazali su da dugi nekodirajući RNA gen Gm15441 sadrži PPAR-vezno mjesto unutar svog promotora, a ekspresiju Gm15441 RNA aktivirao je PPAR ligand Wy-14643. Gm15441 potisnuo je svoj antisense transkript, kodirajući protein koji djeluje na tioredoksin (TXNIP). To je naknadno smanjilo TXNIP-stimuliranu NLRP3 inflamasomsku aktivaciju (Slika 2d) [99].

Štoviše, pokazalo se da je OEA, endogeni bioaktivni lipid i prirodni ligand PPAR-a, spriječio oštećenje tkiva kod početka akutne ozljede jetre izazvane LPS/D-galaktozaminom (D-Gal). Primjena OEA povećala je ekspresiju PPAR u mišjoj jetri podvrgnutoj tretmanu LPS/D-Gal. Zauzvrat, razine jetrenih proteina IL-1 i NLRP3 inflamasomskih komponenti, NLRP3 proteina i pro-kaspaze-1, bile su povećane nakon injekcije LPS/D-Gal u miševa. Porast ovih proteina ublažen je dodatkom OEA u prehrani [100]. Protuupalni učinci OEA također su bili vidljivi kod kolitisa kod miševa izazvanog dekstran sulfat natrijem (DSS), a učinak je bio posredovan inhibicijom putova ovisnih o NLRP3, NF-κB ili MyD88- [101].

For more information:1950477648nn@gmail.com