Алантолактон покращує тривалий вплив запалення скелетних м’язів, спричиненого інтерлейкіном-6

Пов’язані дані

Анотація

алантолактон

Вплив ІЛ-6 на скелетні м'язи.

Вступ

На тканини скелетної м’язи припадає понад 80% опосередкованого інсуліном поглинання глюкози та окислення жирних кислот (Breen et al., 2008). Скелетні м’язи відіграють фундаментальну роль у гомеостазі глюкози завдяки інтерактивній перехресній розмові з печінковою та жировою тканинами (Kim et al., 2008). Отже, зменшення транспорту глюкози в м’язовій тканині може призвести до інсулінорезистентності (Breen et al., 2008; Zygmunt et al., 2010).

Багато досліджень продемонстрували резистентність до інсуліну у поєднанні з хронічним запаленням низького ступеня (Kim and Sears, 2010; Chen et al., 2015). У стані хронічного запалення інфільтрація макрофагів змінює метаболічні властивості м’язових клітин, що виробляють запальні цитокіни, такі як IL-6 та TNF-α (Kim et al., 2013). Нещодавнє дослідження описало подвійний вплив IL-6 на дію інсуліну на скелетні м'язи (Nieto-Vazquez et al., 2008). Зокрема, короткочасне лікування IL-6, поліпшення контролю глюкози та чутливості до інсуліну, тоді як тривале лікування IL-6 сприяло непереносимості глюкози та резистентності до інсуліну (Nieto-Vazquez et al., 2008; Kim et al., 2013 ). Загальновизнано, що виснаження IL-6 покращує регуляцію глюкози та ожиріння на моделі мишей (Klover et al., 2005) та асоційовану з ожирінням резистентність до інсуліну при цукровому діабеті 2 у людей (Mashili et al., 2013).

У скелетних м’язах людини повідомляється, що тривалий вплив IL-6 знижує регуляцію експресії білків STAT3 і SOCS3 (Senn et al., 2003; Kim et al., 2008; Mashili et al., 2013). STAT3 причетний до розвитку IL-6-індукованої резистентності до інсуліну в культивованих скелетних міотрубах, отриманих від пацієнтів із порушеннями толерантності до глюкози (Kim et al., 2013). SOCS3 пов’язаний із шляхом IL-6 – STAT3 у передачі сигналів інсуліну (Senn et al., 2003) і, як повідомляється, збільшується в скелетних м’язах пацієнтів з цукровим діабетом із сильним ожирінням або діабетом 2 типу (Steinberg et al., 2006; Jorgensen та ін., 2013). У цьому документі ми протестували рівні активації білка pSTAT3 та SOCS3 у скелетних м’язах. Недавні дослідження показали, що SOCS3 блокує фосфорилювання IRS1 і знижує регуляцію комплексів PI3K та фосфорилювання АКТ (Ueki et al., 2004; Jorgensen et al., 2013). Таким чином, ми оцінили рівні фосфорилювання АКТ для перевірки контролю рівня глюкози у зв'язку з експресією SOC3.

Хронічне запалення частково погіршує дію інсуліну через активацію платоподібних рецепторів (TLR), зокрема, TLR2 та TLR4 (Kim and Sears, 2010). TLR4 експресується в цільових інсулінових тканинах, включаючи печінку, жирову тканину та скелетні м'язи (Kim and Sears, 2010; Chen et al., 2015). Таким чином, активація TLR4 може безпосередньо посилити чутливість до інсуліну через активацію запальних кіназ (Konner and Bruning, 2011). Попередні дані свідчать про те, що сигналізація TLR може також пов’язувати хронічне запалення з резистентністю до інсуліну скелетних м’язів (Reyna et al., 2008; Kim and Sears, 2010; Konner and Bruning, 2011). У цьому контексті ми висунули гіпотезу, що підвищений рівень IL-6 може бути пов'язаний із підвищеним рівнем TLR4.

Повідомляється, що алантолактон, сесквітерпеновий лактон, виділений з Inula helenium, має протизапальні та протиракові властивості (Chun et al., 2012, 2015). Механізмом, що лежить в основі протизапальної активності алантолактону, є інгібування сигнального шляху STAT3 (Chun et al., 2012). Беручи до уваги його значний інгібуючий ефект STAT3, ми розробили дослідження, в якому непереносимий до глюкози та інсулінорезистентний стан індукували за допомогою IL-6, який активує фосфорилювання STAT3 у скелетних м’язах. Тому ми припустили, що алантолактон може чинити протизапальну дію у поєднанні з непереносимістю глюкози. Ми спостерігали поліпшення індукованої IL-6 непереносимості глюкози шляхом опосередкованого RNAi мовчання STAT3, припускаючи, що мовчання гена STAT3 робить позитивні ефекти на гомеостаз глюкози. Ми також вивчили зв'язок між шляхами IL-6 – STAT3 та TLR4 за допомогою досліджень siRNA та інгібіторів.

Враховуючи важливість скелетних м'язів у регулюванні контролю глюкози та резистентності до інсуліну, алантолактон може бути потужним кандидатом для лікування непереносимості глюкози та інсулінорезистентного лікування в майбутньому.

Матеріали і методи

Реагенти

Всі хімічні речовини та реагенти, якщо не вказано, були придбані у Sigma – Aldrich (Sigma – Aldrich, MO, США). Аналіз поглинання глюкози флуоресцентним 2-NBDG був придбаний у Invitrogen (Карлсбад, Каліфорнія, США). IL-6 був придбаний у компанії Thermo fisher Scientific (Уолтем, штат Массачусетс, США). Первинні антитіла pSTAT3, STAT3, pAKT, AKT, SOCS3, TLR4 та β-актин, а також кон'юговані з HRP вторинні антитіла проти кроликів та мишей були придбані у Санта-Крус (Даллас, Техас, США). Пеніцилін, стрептоміцин, DMEM (з високим вмістом глюкози), бичача сироватка плоду (FBS) були отримані від GenDepot (Barker, TX, США). siRNA STAT3 та TLR4 були розроблені та створені з Bioneer (Daejeon, Південна Корея). RNAiMAX для трансфекції був придбаний у Invitrogen (Карлсбад, Каліфорнія, США).

Рослинний матеріал та препарат алантолактону

Корінь I. helenium (Compositae), також відомий як елекампан, був придбаний на ринку трав у Джечуні, Чунбук Південної Кореї. Згідно з недавньою роботою (Kim et al., 2017), алантолактон був виділений з I. helenium. Чистоту оцінювали за допомогою ВЕРХ понад 98%, а хімічну структуру підтверджували за допомогою ЯМР 1 Н та 13 C (додаткові дані).