Інгібування ЦОГ-2 послаблює анорексію під час системного запалення, не порушуючи цитокіни

1 Кафедри педіатрії, молекулярної біології та фармакології та акушерства та гінекології, Медична школа Вашингтонського університету та Дитяча лікарня Сент-Луїса, Сент-Луїс, штат Міссурі 63110

Анотація

Анорексія та втрата ваги є частими ускладненнями гострих та хронічних інфекцій та є наслідком індукції цитокінів, простагландинів та інших медіаторів запалення, які мають вирішальне значення для елімінації патогенів. Вибіркове послаблення гіпофагічної реакції на інфекцію та підтримка виробництва факторів, необхідних для боротьби з інфекцією, є корисним доповненням до антимікробної терапії при лікуванні захворювань людини. Тут ми оцінюємо відносний внесок циклооксигенази (ЦОГ) -1- та ЦОГ-2 простагландинів у анорексію та втрату ваги, спричинену системною імунною активацією ліпополісахаридом (ЛПС). Використовуючи селективні фармакологічні інгібітори COX та мишей, що нокаутують гени, ми виявили, що інгібування COX-2 під час індукованого LPS запалення призводить до збереження споживання їжі та підтримання ваги тіла, тоді як інгібування COX-1 призводить до посиленої та тривалої втрати ваги. Регуляція нейропептиду Y, кортикотропін-вивільняючого гормону, лептину та інтерлейкіну-6 не змінюється як функція інгібування ЦОГ-2 після введення ЛПС. Наші дані свідчать про інгібування ЦОГ-2 як про терапевтичну мішень для підтримки харчового статусу, забезпечуючи при цьому нормальну реакцію цитокінів під час інфекції.

активація імунної системи під час гострих бактеріальних або вірусних інфекцій призводить до генерації цитокінів та інших медіаторів запалення, які є важливими для контролю інфекції. Ці медіатори запалення призводять до хемотаксису та активації одноядерних клітин та місцевих змін у кровотоці та проникності судин, що сприяють викоріненню патогенів. На додаток до цих сприятливих дій, фактори, індуковані під час інфекції або іншого системного запалення, також виявляють шкідливі дії. Одним із важливих наслідків запалення є анорексія, що супроводжується гострою втратою ваги (17, 19, 37). При важкій або тривалій інфекції чи запаленні ці зміни в харчуванні можуть негативно вплинути на вирішення інфекції, загоєння ран та ріст. Здатність вибірково пригнічувати аноректичну реакцію, зберігаючи дії медіаторів запалення, необхідних для елімінації збудника, була б дуже корисним доповненням до антимікробної терапії інфекції.

Ліпополісахарид (ЛПС), основний компонент зовнішньої клітинної стінки грамнегативних бактерій, широко використовується як модель для гострого сепсису. Подібно до бактеріальної інфекції, введення ЛПС призводить до лихоманки, стійкого вироблення цитокінів та анорексії у гризунів (20, 30). Інгібування вироблення або дії цитокінів після LPS, зокрема фактора некрозу пухлини (TNF) -α та інтерлейкіну (IL) -1β, послаблює анорексію, спричинену LPS (29, 30). Однак гальмування цих проксимальних медіаторів запального каскаду могло б поставити під загрозу виживання в умовах живого, реплікаційного патогена, як передбачається підвищеною сприйнятливістю мишей до генетичного дефіциту рецептора TNF 1 (31), IL-6 (14 ) та інтерферон-γ (6) до інфекції бактеріальними агентами, такими як Listeria monocytogenes.

Також було показано, що інгібування продукції простагландинів послаблює аноректичну реакцію на LPS або IL-1β (18, 33), але механізм, за допомогою якого це відбувається, та наслідки для генерування захисної запальної реакції залишаються незрозумілими. Перший здійснений етап синтезу простагландинів, каталізований синтазами простагландину Н або циклооксигеназами, послужив важливою терапевтичною мішенню для лікування запальних захворювань (36). Нещодавно розроблені нестероїдні протизапальні препарати (НПЗЗ) здатні селективно пригнічувати функцію однієї з двох ізоформ циклооксигенази (ЦОГ), ЦОГ-1 або ЦОГ-2 (21, 22, 36). Поліпшення розуміння фізіологічної ролі цих ізоформ ЦОГ дозволить нові застосування ЦОГ-селективних препаратів із меншою кількістю несприятливих наслідків, таких як гастрит та нефротоксичність, ніж неселективні інгібітори.

У цьому дослідженні ми перевіряємо гіпотезу про те, що селективне інгібування ЦОГ буде ефективним для послаблення аноректичної відповіді, що супроводжує активацію імунної системи, не змінюючи реакції цитокінів або надниркових залоз. За допомогою ЦОГ-1- та ЦОГ-2-селективних фармакологічних засобів та мишей-нокаутів ми визначимо відносний внесок кожної ізоформи у викликану запаленням анорексію.

Утримання тварин.

Миші дикого типу (WT), COX-1 з дефіцитом (KO) (16) та COX-2 KO (26) були розміщені на 12: 12-годинному циклі світло-темно з необмеженим доступом до чау гризунів, якщо тільки вказано інше. Для досліджень фармакологічних інгібіторів оцінювали самців мишей C3H/HeN (Harlan Sprague Dawley, Indianapolis, IN) віком 10–12 тижнів (11, 34). Самці мишей COX-1 і COX-2 KO, оцінені у віці 8–14 тижнів, були безпородними фоном C57BL/6 × 129, підтримуваними жіночими паруваннями самців KO × гетерозиготи KO для алелів COX-1 KO та гетерозигот × гетерозигот. для алелю COX-2 KO. Контрольними мишами, позначеними як “WT” для експериментів з COX KO, були WT та гетерозиготні посліди, що виникали з гетерозиготних спарювань COX-2. Всі протоколи мишей відповідали керівництву Національного інституту охорони здоров’я (NIH) та затверджені Комітетом з догляду за тваринами та використання медичної школи Вашингтонського університету.

LPS-індукована анорексія.

Вимірювання плазми кортикостерону, лептину, глюкози та IL-6.

Плазму для вимірювання кортикостерону, лептину, глюкози та IL-6 отримували від одиночно розміщених самців мишей C3H/HeN ( = 3–5 на групу) шляхом швидкої ретроорбітальної флеботомії в гепаринізовані капілярні трубки із загальним часом від першого поводження з твариною до завершення кровотечі не більше 30 с. Базова лініят = 0 зразка було отримано при 1000 у мишей, що годувались лібітом У 1400 мишам вводили транспортний засіб або SC-236 через гель, а їжу виймали з клітки на решту експерименту. Мишам проводили внутрішньочеревну ін'єкцію транспортного засобу або ЛПС через 30 хв після обробки носієм або SC-236. Потім додаткові зразки крові відбирали через 3 та 16 год після ін’єкції LPS у тварин, що голодували. Кров збирали на льоду, плазму відокремлювали центрифугуванням і зберігали при -80 ° С до аналізу. Концентрацію кортикостерону в плазмі (ICN Biomedicals, Коста-Меса, Каліфорнія) визначали методом радіоімунологічного аналізу, як описано раніше (3, 13). Концентрації IL-6 у плазмі (Фармінген, Сан-Дієго, Каліфорнія) та лептину (R & D Systems, Міннеаполіс, Міннесота) вимірювали методом ІФА згідно з інструкціями виробника. Концентрацію глюкози в плазмі крові вимірювали на аналізаторі глюкози в крові HemoCue (HemoCue, Mission Viejo, Каліфорнія).