Ο ρόλος των νευροπεπτιδίων της οικογένειας του εκλυτικού παράγοντα της κορτικοτροπίνης και των ουροκορτινών στην αλληλεπίδραση των μακροφάγων με το αγγειακό ενδοθήλιο

Abstract

Inflammation is a key regulator of endothelial function. Endothelium is exposed to stressful stimuli and its response determines, at a great extend, the behavior of the arteries and the initiation of atherogenic process. Atherosclerosis is characterized by morphological and functional changes of endothelial, smooth muscle and immune cells. Under normal conditions, the local cellular interactions are regulated in an autocrine/paracrine way in order to retain vascular homeostasis. However, under the action of severe or long-term stressors, such as TNF-α, IL-1β and IL-6, the inflammatory response disturbs the vascular homeostasis. The stress system is composed from the HPA axis and the peripheral stress peptides such as CRH, UCN1, UCN2 and UCN3. CRH and UCN1 are non-selective ligands of both receptors, CRHR1 and CRHR2, while UCN2 and UCN3 bind selectively only to CRHR2, located mainly in the periphery. The above stress peptides have been studied thoroughly in the CNS. However, a few data exist, regarding their function in the periphery. The aim of this study was to investigate the role of the above mentioned stress peptides in the short term regulation of pro- and anti-oxidant endothelial response to stressors. Macroendothelial cells were incubated, in vitro, in the presence of CRH and its selective receptor antagonists at basal conditions and under the influence of TNF-α or unstimulated and LPS-stimulated macrophages. The intracellular endothelial oxidative burden was estimated simultaneously with eNOS and catalase activity, as well as the concentration of released NO in the medium and in the lysates, the GSH content and the ratio of GSH/GSH+GSSG, which is a reliable marker of GPx activity. Our result showed that CRH, acting mainly via CRHR1, induced a significant increase of ROS and of catalase activity and, in the same time, inhibited the eNOS activity and NO production. On the contrary, when endothelial cells were pre-incubated with the mentioned stressors, the intracellular ROS content was reduced by CRH and, simultaneously, antioxidant enzymes were upregulated. Under basal conditions, UCN1, 2 and 3 increased eNOS and catalase activity, without affecting the intracellular ROS content. However, the exposure of endothelial cells to stressors was followed by a significant increase in ROS levels and catalase activity, and a significant decrease of NO levels, eNOS activity, GSH content and GSH/GSH+GSSG ratio. At this condition UCN1, 2 and 3 restored successfully the stressor-induced changes, when the stressor was ΤNF-α. When endothelial cells were co-cultured with unstimulated macrophages, UCNs restored the increased ROS levels, the reduced eNOS activity and increased further catalase activity, whereas GSH concentration and GSH/GSH+GSSG ratio were not affected. Under the influence of LPS-primed macrophages, UCNs did not alter the eNOS activity and the other antioxidant enzymes but catalase activity that was increased when endothelial cells were co-culture with LPS-stimulated macrophages. In conclusion, the stress peptides of the corticotropin releasing hormone family, are involved in the inflammatory process of endothelial cells. They act as pro- or anti-inflammatory regulators, depending on cells’ activation state.

Το φαινόμενο της φλεγμονής φαίνεται ότι διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στη λειτουργία του ενδοθηλίου, το οποίο δέχεται την επίδραση ενδογενών και εξωγενών στρεσογόνων παραγόντων. Η απόκρισή του στους εν λόγω παράγοντες καθορίζει σε σημαντικό βαθμό τη συμπεριφορά των αρτηριών και ειδικότερα της αθηρωματώδους διαδικασίας. Το φαινόμενο της αθηροσκλήρωσης χαρακτηρίζεται από μια αλληλουχία μορφολογικών και λειτουργικών μεταβολών όπου συμμετέχουν τα ενδοθηλιακά, τα λεία μυϊκά και τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος (ουδετερόφιλα, λεμφοκύτταρα, μονοκύτταρα/ μακροφάγα) ή φλεγμονώδη κύτταρα. Παρακρινικοί και αυτοκρινικοί μηχανισμοί διέπουν την κυτταρική αλληλεπίδραση, η οποία υπό φυσιολογικές συνθήκες επιτυγχάνει τη διατήρηση της αγγειακής ομοιοστασίας. Όμως σε συνθήκες εντόνων ή μακροχρόνιων επιδράσεων στρεσογόνων παραγόντων (stressors), όπως ο TNF-α, η IL-1β και η IL-6, η διαταραχή της ομοιοστασίας συνοδεύεται από αντιδράσεις του συστήματος του στρες που χαρακτηρίζονται ως φλεγμονώδης απόκριση στην προσπάθεια εξουδετέρωσης των βλαπτικών παραγόντων. Στο σύστημα του στρες εντάσσεται ο άξονας ΥΥΕ και η παρουσία της οικογενείας των πεπτιδίων του στρες, CRH, UCN1, UCN2 και UCN3 στους περιφερικούς ιστούς. Η CRΗ όσο και η UCN1 θεωρούνται λειτουργικοί προσδέτες των CRHR1 και CRHR2 υποδοχέων ενώ οι UCN2 και UCN3 ασκούν τη δράση τους μέσω του υποδοχέα CRΗR2, ο οποίος εκφράζεται ευρύτερα στην περιφέρεια. Η αντιφλεγμονώδης δράση των πεπτιδίων του στρες στο KNΣ έχει μελετηθεί διεξοδικά ενώ ο ρόλος τους στη περιφέρεια είναι ακόμη ασαφής. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή μελετήθηκε, για πρώτη φορά, ο ρόλος των πεπτιδίων του στρες στη βραχυπρόθεσμη ρύθμιση της προ- και αντιοξειδωτικής απόκρισης του ενδοθηλίου. Συγκεκριμένα, εκτιμήθηκε το ενδοκυτταρικό οξειδωτικό φορτίο (ROS) στα ενδοθηλιακά κύτταρα σε συνάρτηση με τη δραστικότητα της eNOS και της καταλάσης καθώς και οι συγκεντρώσεις του παραγόμενου ΝΟ, της GSH και του λόγου GSH/GSH+GSSH, που αποτελούν δείκτη της δραστικότητας της GPx. Η εκτίμηση έγινε σε συνθήκες ηρεμίας των ενδοθηλιακών κυττάρων, μετά από προηγούμενη αύξηση του οξειδωτικού φορτίου με TNF-α και σε συνκαλλιέργεια με μακροφάγα και ενεργοποιημένα με LPS μακροφάγα. Τα αποτελέσματά μας έδειξαν ότι, σε συνθήκες ηρεμίας των ενδοθηλιακών κυττάρων, η CRH κυρίως μέσω του CRHR1, προάγει την ανάπτυξη ενός ήπιου προοξειδωτικού φορτίου ταυτόχρονα με την ενεργοποίηση του ενζύμου καταλάση. Η αύξηση του οξειδωτικού φορτίου επιτεύχθηκε μέσω της αναστολής της ενεργότητας της eNOS που συνοδεύτηκε από ελάττωση του ΝΟ. Σε αντίθεση με τα προς τα ανωτέρω, όταν τα ενδοθηλιακά κύτταρα είχαν αυξημένο ενδοκυτταρικό φορτίο που προκλήθηκε από τον TNF-α ή από την συνκαλλιέργειά τους με τα ενεργοποιημένα και μη μακροφάγα, διαπιστώθηκε ότι η CRH ελάττωσε το ενδοκυτταρικό οξειδωτικό φορτίο αυξάνοντας τη δραστικότητα όλων των αντιοξειδωτικών συστημάτων που μελετήσαμε (καταλάσης, eNOS, GSH). Οι ανωτέρω περιγραφείσες δράσεις της CRH ασκήθηκαν μέσω αμφοτέρων των υποδοχέων. Αντίστοιχα, οι UCN1,2 και 3, αύξησαν τη δραστικότητα της eNOS και της καταλάσης, χωρίς να επηρεάσουν σημαντικά το ενδοκυτταρικό οξειδωτικό φορτίο σε συνθήκες ηρεμίας των κυττάρων. Στην περίπτωση προεπώασης των ενδοθηλιακών κυττάρων με TNF-α που συνοδεύτηκε από σημαντική αύξηση των ROS και της καταλάσης και ελάττωση της eNOS, των επιπέδων ΝΟ, της GSH και του λόγου GSH/GSH+GSSG, οι UCN1, 2 και 3 επανέφεραν τις αναφερθείσες παραμέτρους στα προ της επώασης επίπεδα. Κατά τη συνκαλλιέργεια με μακροφάγα όλες οι ουροκορτίνες ελάττωσαν το υψηλό οξειδωτικό φορτίο των ενδοθηλιακών κυττάρων και αύξησαν περαιτέρω την ήδη αυξημένη ενεργότητα της καταλάσης χωρίς να επηρεάσουν το σύστημα της γλουταθειόνης, ενώ τη δραστικότητα της eNOS αύξησαν μόνο οι UCN2 και 3. Οι ουροκορτίνες δεν επηρέασαν σημαντικά τη δραστικότητα της eNOS στη συνκαλλιέργεια των ενδοθηλιακών κυττάρων με ενεργοποιημένα μακροφάγα, ενώ αντίθετα ελάττωσαν τα αυξημένα επίπεδα του οξειδωτικού φορτίου και της GSH καθώς και τη δραστικότητα της καταλάσης. Η δράση των ουροκορτινών ασκείται κυρίως διαμέσω του CRHR2. Συμπερασματικά, τα νευροπεπτίδια του στρες της οικογένειας της κορτικοτροπίνης επηρεάζουν την ενδοθηλιακή λειτουργία τόσο σε συνθήκες ηρεμίας όσο και σε συνθήκες επίδρασης προφλεγμονωδών επαγωγέων.