Ανοσοβιολογικές παράμετροι κατά την πειραματική ισχαιμία - επαναιμάτωση και υπερχοληστερολαιμία. Επίδραση των NSAID

Abstract

Emerging evidence indicates that inflammation plays a crucial role in the pathogenesis of neurodegenerative disorders as well as in cerebral ischaemic damage. Inflammation, in turn, is associated with a large variety of mediators, such as enzymes COX-1 and COX-2 and cytokines. The two key inflammatory enzymes cyclooxygenase (COX) isoforms COX-1 and COX-2 transform arachidonic acid to inflammatory mediators such as prostaglandins. After cerebral ischaemia, inflammation develops as a consequence of activation of microglia and resident perivascular/parenchymal macrophages, as well as infiltration of peripheral inflammatory cells. All the above cell types produce pro-inflammatory cytokines such as interleukin (IL)-1β, IL-6, IL-18, tumor necrosis factor alpha (TNF-α) and interferon gamma (IFN-γ) that upregulate COX-2 and thus contribute to the inflammatory reaction, as well as anti-inflammatory cytokines such as IL-4 and IL-10 which have the opposite effect . In rodents the ischaemic area can be divided into an ischaemic core and the so-called penumbra area. In the core there is a rapid necrotic cell death, whereas in the penumbra neuronal damage develops more slowly. Among the factors contributing to delayed injury progression in the penumbra, apoptosis and inflammation play a key role. Caspeases, a family of cysteine proteases, are among the gene products that are implicated in the control of apoptosis. Caspeases cleave a variety of protein substrates leading to cell disintegration in a strikingly efficient manner. At least 14 caspeases have been identified; caspease-1 (ICE, Interleukin-1β-converting enzyme), - 4, -5, and -11 are important regulators of inflammation, whereas caspease-3 and -6 to -9 serve as either initiators or effectors of apoptosis. Activated caspease-3, which is thought to be the key-committed step in the apoptosis cascade, has many cellular targets that produce the morphological features of apoptosis. Using an experimental rodent model of cerebral ischemia, we measured using the Immunohistochemistry method the levels of several inflammatory mediators (i.e. IL-1β, IL-4, IL-6, IL-10, IL-18, TNF-α and IFN-γ), inflammatory enzymes COX-1 and COX-2, as well as the activated form of caspease-3, a major mediator of apoptosis which also plays a key role in ischaemic injury. Moreover, we evaluated in this model the treatment with a novel anti-inflammatory derivative. In this way we attempted to investigate inflammation as a local phenomenon in brain tissue, as well as to correlate treatment with a NSAID with a reduction in inflammatory indices and possible brain damage via apoptosis.

Παρατηρείται αυξημένη ροή δεδομένων που υποστηρίζουν την άποψη ότι η φλεγμονή διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην παθογένεια των νευροεκφυλιστικών διαταραχών όπως η AD καθώς και στην βλάβη την οφειλόμενη σε εγκεφαλική ισχαιμία. Οι βλάβες του εγκεφάλου κατά τη διάρκεια πειραματικής ισχαιμίας-επαναιμάτωσης μπορούν να συσχετιστούν με ορισμένες που συμβαίνουν στην νόσο AD. Η φλεγμονή με τη σειρά της σχετίζεται με ένα μεγάλο αριθμό μεσολαβητών, όπως οι κυτοκίνες και τα ένζυμα COX-1 και COX-2. Τα δύο σημαντικά ένζυμα φλεγμονής COX-1 και COX-2 μετατρέπουν το αραχιδονικό οξύ σε προϊόντα όπως οι προσταγλανδίνες. Σε περιπτώσεις εγκεφαλικής ισχαιμίας η αντίδραση φλεγμονής αναπτύσσεται ως συνέπεια ενεργοποίησης κυττάρων μικρογλοίας και μακροφάγων, καθώς επίσης και λόγω παρεισφρύοντων κυττάρων απο την περιφέρεια. Όλοι οι παραπάνω τύποι κυττάρων μπορούν να παράγουν προφλεγμονώδεις κυτοκίνες όπως οι ιντερλευκίνες (IL)-1β, IL-6, IL-18, ο παράγοντας ογκονέκρωσης άλφα (TNF-α) και η ιντερφερόνη γάμμα (IFN-γ) οι οποίες προκαλούν την αύξηση των επιπέδων της COX-2 και κατ’αυτόν τον τρόπο συνεισφέρουν θετικά στην αντίδραση φλεγμονής, όπως επίσης και αντιφλεγμονώδεις κυτοκίνες όπως οι ιντερλευκίνες 4 και 10 οι οποίες παρουσιάζουν αντίθετη δράση. Στα τρωκτικά η ισχαιμική περιοχή μπορεί να χωριστεί σε ένα ισχαιμικό πυρήνα και στην περιοχή της ‘’penumbra’’ που τον περιβάλλει. Στον πυρήνα λαμβάνει χώρα κυρίως νεκρωτικός κυτταρικός θάνατο, ενώ στην περιοχή της ‘’penumbra’’ η νευρωνική βλάβη εξελίσσεται με πιο αργούς ρυθμούς. Μεταξύ των παραγόντων που συνεισφέρουν στην πιο αργή εξέλιξη της βλάβης στην περιοχή της ‘’penumbra’’ σημαντικό ρόλο διαδραματίζουν η φλεγμονή και η απόπτωση. Οι κασπεάσες, μια οικογένεια πρωτεασών κυστείνης, διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην αποπτωτική διαδικασία. Οι κασπεάσες πρωτεολύουν μια ποικιλία πρωτεινικών υποστρωμάτων οδηγώντας στην αποσύνθεση του κυττάρου. Τουλάχιστον 14 κασπεάσες έχουν αναγνωριστεί. Οι κασπεάσες -1 (ICE, inteleukin-1β converting enzyme). - 4, - 5 και – 11 είναι σημαντικοί ρυθμιστές της αντίδρασης φλεγμονής, ενώ οι κασπεάσες - 3 και από – 6 έως -9 λειτουργούν είτε ως εναρκτές είτε ως τελεστές της αποπτωτικής διαδικασίας. Η κασπεάση – 3, η ενεργοποίηση της οποίας θεωρείται το αποφασιστικό βήμα στο αποπτωτικό μονοπάτι, έχει πολλούς κυτταρικούς στόχους που παράγουν τα μορφολογικά χαρακτηριστικά της απόπτωσης.