Зміни експресії NLRP3 інфламасоми та IL-1β при розвитку індукованого оксазолоном коліту в щурів і на тлі введень симвастатину та антагоніста рецепторів інтерлейкіну-1β

Abstract

Вивчити експресію мРНК інфламасоми NLRP3 і прозапального цитокіну IL-1β у запаленій товстій кишці щурів з експериментальним оксазолоновим колітом і на тлі введень симвастатину й антагоніста рецепторів інтерлейкіну-1.Матеріали та методи. Експерименти виконали на самцях щурів лінії Wistar віком 8 місяців (маса тіла – 120–150 г). Зразки тканин отримували від щурів з експериментальним індукованим оксазолоном колітом (n = 20), щурів з інду-кованим оксазолоном колітом, яким вводили симвастатин (n = 20), щурів з індукованим оксазолоном колітом, яким вводили антагоніст рецепторів інтерлейкіну-1 (n = 20), та контрольних тварин (n = 10). Клінічні ознаки коліту оціню-вали за клінічним індексом активності захворювання за такими параметрами: втрата ваги, консистенція випорожнень, поведінка тварин. Для макроскопічного оцінювання розвитку коліту досліджували ділянки запалення та виразки у товстому кишечнику. Для гістологічного оцінювання уражень ділянки кишечника забарвлювали гематоксиліном та еозином, вивчали клітинні запальні інфільтрати, гіперплазію епітелію, виразки та втрату кишкових залоз. Експресію мРНК цитокіну IL-1β і NLRP3 аналізували за допомогою полімеразної ланцюгової реакції зі зворотною транскрипцією в режимі реального часу.Результати. У тварин, яким уводили оксазолон, швидко розвинувся коліт, спостерігали втрату ваги та діарею, що досягла піку на другу добу після введення оксазолону та призвела до загибелі 40 % щурів на четверту добу. Гісто-логічне дослідження показало запальну інфільтрацію клітин, включаючи поліморфно-ядерні лейкоцити та множинні ерозивні ураження товстого кишечника. Встановили, що рівень експресії прозапального цитокіну IL-1β підвищений у зразках товстої кишки щурів з оксазолоновим колітом. Експресія IL-1β збільшується у 3,5 раза в запаленій товстій кишці порівняно з незапаленою тканиною. Введення симвастатину й антагоніста рецепторів інтерлейкіну-1 щурам із колітом призвело до зниження рівня експресії IL-1β у зразках товстої кишки на 30 % і вдвічі. Вивчили також експресію NLRP3 у цих тканинах. Аналіз полімеразної ланцюгової реакції показав 71-разове підвищення експресії мРНК NLRP3 у досліджених зразках товстої кишки. Введення симвастатину й антагоніста рецепторів інтерлейкіну-1 щурам із колітом спричинило зниження рівня експресії мРНК NLRP3 у зразках товстої кишки у 2,5 і 3,0 раза.Висновки. Рівні експресії мРНК IL-1β і NLRP3 інфламасоми підвищені в запаленому товстому кишечнику щурів з експериментальним оксазолоновим колітом. Введення симвастатину й антагоніста рецепторів інтерлейкіну-1 на тлі розвитку коліту викликало зменшення рівнів експресії мРНК IL-1β та NLRP3 у тканинах товстого кишечника. Вияв-лення аномальної експресії мРНК IL-1β та NLRP3 може дати розуміння патогенезу хвороби Крона, а також допомогти визначити майбутні потенційні мішені терапевтичних стратегій у людей із запальними захворюваннями кишечника. To study the expression of mRNA of the NLRP3 inflammasome and proinflammatory cytokine IL-1β in the inflamed colon of rats with experimental oxazolone-induced colitis and against the background of the introduction of simvastatin and antagonist of interleukin-1 receptors.Materials and methods. Experiments were carried out on male Wistar rats aged 8 months (body mass 120–150 g). Tissue samples were obtained from rats with experimental oxazolone-induced colitis (n = 20), rats with oxazolone-induced colitis treated with simvastatin (n = 20); rats with oxazolone-induced colitis treated with interleukin-1 receptor antagonist (n = 20) and control animals (n = 10). Clinical signs of colitis were evaluated by the clinical index of disease activity on the following parameters: weight loss, stool consistency and animal behavior. For macroscopic assessment of the development of colitis areas of inflammation and ulceration were investigated. For histological evaluation of lesions, sections of the intestine were stained with hematoxylin and eosin and cellular inflammatory infiltrates, epithelial hyperplasia, ulceration and loss of intestinal glands were studied. IL-1β and NLRP3 inflammasome mRNA expression was analyzed by real-time reverse transcriptase-polymerase chain reaction.Results. Animals treated with oxazolone rapidly developed colitis marked by weight loss and diarrhea peaking by day 2 after oxazolone administration and leading to death of 40 % of the rats by day 4. The histological observation showed inflammatory cell infiltration, including polymorphonuclear leukocytes and multiple erosive lesions in the large intestine. We determined that the expression level of the proinflammatory cytokine IL-1β is increased in colon samples of rats with oxazolone-induced colitis. IL-1β expression is increased 3.5-fold in inflamed colon compared to uninflamed tissue. Administration of simvastatin and an interleukin-1 receptor antagonist to rats with oxazolone-induced colitis resulted in a 30 % and 2-fold decrease expression of IL-1β in colon samples. In addition, we examined NLRP3 expression in these tissues. RT-PCR analysis demonstrates a 71-fold increased expression of NLRP3 mRNA expression in colon samples tested. Administration of simvastatin and an interleukin-1 receptor antagonist to rats with oxazolone-induced colitis resulted in a 2.5- to 3.0-fold decrease expression of NLRP3 mRNA in colon samples.Conclusions. IL-1β and NLRP3 mRNA expression levels were elevated in the inflamed colon of rats with experimental oxa-zolone-induced colitis. Administration of simvastatin and an interleukin-1 receptor antagonist against the background of colitis caused a decrease in the expression levels of IL-1β and NLRP3 mRNA in the tissues of the intestine. Detection of abnormal expression of IL-1β and NLRP3 mRNA could provide insights into pathogenesis of Crohn’s disease, and may help to identify future potential targets for therapeutic strategies in people with inflammatory bowel disease. изучить экспрессию мРНК инфламмасомы NLRP3 и провоспалительного цитокина IL-1β в толстой кишке крыс с экспериментальным оксазолоновым колитом и на фоне введения симвастатина и антагониста рецеп-торов интерлейкина-1.Материалы и методы. Эксперимент провели на самцах крыс линии Wistar в возрасте 8 месяцев (масса тела – 120–150 г). Образцы тканей получали от крыс с экспериментальным индуцированным оксазолоном колитом (n = 20), крыс с индуцированным оксазолоном колитом, которым вводили симвастатин (n = 20), крыс с индуцированным оксазоло-ном колитом, которым вводили антагонист рецепторов интерлейкина-1 (n = 20), и контрольных животных (n = 10). Клинические признаки колита оценивали по клиническому индексу активности заболевания по таким параметрам: потеря веса, консистенция стула, поведение животных. Для макроскопической оценки развития колита исследовали участки воспаления и язвы в толстом кишечнике. Для гистологической оценки поражений участки кишечника окра-шивали гематоксилином и эозином, изучали клеточные воспалительные инфильтраты, гиперплазию эпителия, язвы и потерю кишечных желез. Экспрессию мРНК цитокина IL-1β и NLRP3 инфламмасомы анализировали с помощью полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией в режиме реального времени.Результаты. У животных, которым вводили оксазолон, быстро развивался колит, отмечали потерю веса и диарею, которая достигла пика на вторые сутки после введения оксазолона и привела к гибели 40 % крыс на четвертые сут-ки. Гистологическое исследование показало воспалительную инфильтрацию клеток, включая полиморфно-ядерные лейкоциты и множественные эрозивные поражения толстого кишечника. Установили, что уровень экспрессии провос-палительного цитокина IL-1β повышен в образцах толстой кишки крыс с оксазолоновым колитом. Экспрессия IL-1β увеличивается в 3,5 раза в воспаленной толстой кишке по сравнению с невоспаленной тканью. Введение симвастатина и антагониста рецепторов интерлейкина-1 крысам с колитом привело к снижению уровня экспрессии IL-1β в образцах толстой кишки на 30 % и в 2 раза. Кроме того, исследовали экспрессию NLRP3 в этих тканях. Анализ полимеразной цепной реакции показал 71-кратное повышение экспрессии мРНК NLRP3 в исследованных образцах толстой кишки. Введение симвастатина и антагониста рецепторов интерлейкина-1 крысам с колитом привело к снижению уровня экспрессии мРНК NLRP3 в образцах толстой кишки в 2,5 и 3,0 раза.Выводы. Уровни экспрессии мРНК IL-1β и NLRP3 инфламмасомы повышены в воспаленной толстой кишке крыс с экспериментальным оксазолоновым колитом. Введение симвастатина и антагониста рецепторов интерлейкина-1 на фоне развития колита вызвало уменьшение уровней экспрессии мРНК IL-1β и NLRP3 в тканях толстого кишечника. Обнаружение аномальной экспрессии мРНК IL-1β и NLRP3 может дать понимание патогенеза болезни Крона, а также помочь определить будущие потенциальные мишени терапевтических стратегий у людей с воспалительными заболеваниями кишечника.