Μελέτη μοριακών μονοπατιών παραγωγής κυτταροκινών σε μυϊκά κύτταρα

Abstract

Strenuous exercise leads to the up-regulation of interleukin-6 (IL-6) production andenhanced nitric oxide (NO) release within the contracting skeletal muscles. In this study,we investigated whether NO regulates IL-6 production in C2C12 myotubes. These cellsexhibited a concentration-dependent increase in IL-6 production upon stimulation with NOdonors (Z)-1-[N-(2-aminoethyl)-N-(2-ammonioethyl)amino]diazen-1-ium-1,2-diolate(DETA-NONOate), (Z)-1-[N-3-aminopropyl)-N-(n-propyl)amino]diazen-1-ium-1,2-diolate (PAPA-NONOate), and sodium nitroprusside (SNP). This treatment did not altercGMP levels nor did the soluble guanylyl cyclase (sGC) inhibitor, 1H-[1,2,4]oxadiazolo[4,3-a]quinoxalin-1-one(ODQ), alter this response. The NO-independentsGC activator 5-cyclopropyl-2-[1-(2-fluoro-benzyl)-1H-pyrazolo[3,4-b]pyridin-3-yl]-pyrimidin-4-ylamine (BAY41-2272) and Cyclic guanosine monophosphate (cGMP)analogue 8-BrcGMP failed to induce IL-6 production. Upon exposure to NO donors, weobserved an increase Erk1/2 and p38 MAPK phosphorylation. In addition, NO-induced IL-6 release was inhibited in a concentration-dependent fashion by the MEK1/2 inhibitorPD98059 and the p38 MAPK inhibitor SB203580 but not by the JNK/SAPK inhibitorSP600125. We conclude that NO-stimulated IL-6 production in differentiated C2C12myotubes is cGMP- independent and mediated by activation of MAPK pathways.

Οι κυτταροκίνες είναι μια οικογένεια υδατοδιαλυτών πρωτεϊνών (μοριακού βάρους8-30 KDa) που μεταδίδουν μηνύματα μετά από πρόσδεση τους σε μεμβρανικούςκυτταρικούς υποδοχείς και συμμετέχουν σε διαδικασίες κυτταρικού πολλαπλασιασμού,διαφοροποίησης, μορφοποίησης, κυτταρικής μετακίνησης και κυτταρικού θανάτου.Σε ανθρώπους και πειραματόζωα, αυξημένη παραγωγή κυτταροκινών έχεισυσχετιστεί με έντονη δραστηριοποίηση των μυών. Συγκεκριμένα, σε ανθρώπους, ηέντονη σωματική άσκηση έχει δειχθεί ότι αυξάνει τα επίπεδα των κυκλοφορούντων στοαίμα κυτταροκινών: TNFα, IL1b, IL1ra, IL10, IL8 και MIP1 (Pedersen & Hoffman-Goetz,2000a; Vassilakopoulos et al., 2003b). Αναλογικά, σε έντονη άσκηση των αναπνευστικώνμυών (κυρίως του διαφράγματος) κατά την εισπνοή μέσα από αντιστάσεις παρατηρήθηκεαπό την ερευνητική μας ομάδα αύξηση στο πλάσμα των TNFα, IL1b και IL6(Vassilakopoulos et al., 2002; Vassilakopoulos, Zakynthinos, & Roussos, 1999). Επίσης, σε πειραματόζωα, με αντίστοιχο μοντέλο αυξημένων εισπνευστικών αντιστάσεων,διαπιστώθηκε ενδοδιαφραγματική αύξηση των: IL1b, TNFα, IL4, IL10 και IFNγ.(Vassilakopoulos et al., 2004).Αυτό που μένει να διευκρινιστεί είναι αφενός από τη μία μεριά το αίτιο πουπροκαλεί την αύξηση των κυτταροκινών και αφετέρου από την άλλη μεριά οι μοριακοίμηχανισμοί που οδηγούν από το αίτιο μέχρι τη μεταγραφική ενεργοποίηση των υπό μελέτηγονιδίων. Ως πιθανοί αιτιολογικοί παράγοντες αξίζει να ελεγχθούν το μονοξείδιο τουαζώτου (NO) και οι ενεργές ρίζες οξυγόνου (ROS) και ως πιθανοί μοριακοί μηχανισμοί ταμονοπάτια μεταγωγής σήματος των MAPK κινασών.Αυξημένα ενδομυικά επίπεδα ΝΟ έχουν παρατηρηθεί ύστερα από οξεία ή/καιχρόνια ενεργοποίηση σκελετικών μυών (Vassilakopoulos et al., 2003a; Roberts, Barnard, Jasman, & Balon, 1999a). Επίσης, αύξηση των ROS βρέθηκε μετά από την τεχνητή μυϊκήενεργοποίηση αναπνευστικών μυών και κατά την εισπνοή μέσα από αντιστάσεις (Kolbeck,She, Callahan, & Nosek, 1997a; Reid, 2001; Reid et al., 1992a; Reid, Shoji, Moody, &Entman, 1992a; Stofan, Callahan, DiMARCO, Nethery, & Supinski, 2000; Borzone, Zhao,Merola, Berliner, & Clanton, 1994).Σε διάφορα κυτταρικά συστήματα, τόσο το ΝΟ όσο και τα ROS ενεργοποιούνμονοπάτια πρωτεινο-κινασών (p38, JNK, ERK, PI3K/PKB/Akt) (Sugden & Clerk, 2006;Yamamoto, Yuyama, & Yamamoto, 2006). Τα μονοπάτια αυτά έχουν συσχετιστεί με τηνέκφραση μεταγραφικών παραγόντων (Pearson et al., 2001a) που με τη σειρά τουςρυθμίζουν την παραγωγή κυτταροκινών. (Holloway, Rao, & Shannon, 2002).Στο εργαστήριο μας τα τελευταία χρόνια βρέθηκε ότι η δράση παραγόντων πουαπελευθερώνουν ROS στην μυοβλαστική κυτταρική σειρά C2C12 προκαλεί την εξαρτώμενη από τους μεταγραφικούς παράγοντες NFkB και AP1 έκφραση της IL6(Kosmidou et al., 2002a).