Ukr.Biochem.J. 2024; Том 96, № 2, березень-квітень, c. 27-37

doi: https://doi.org/10.15407/ubj96.02.027

Активація нейтрофілів за дієти з високим вмістом холестеролу та фруктози спричиняє хронічну запальну відповідь у мишей

08.05.2024   Uncategorized   No comments

Г. Біла1, О. Віщур2, В. Вовк3, С. Варі4, Р. Білий1*

1Кафедра гістології, цитології та ембріології, Львівський національний медичний
університет імені Данила Галицького, Львів, Україна;
2Інститут біології тварин НААН, Львів, Україна;
3Кафедра патологічної анатомії та судової медицини, Львівський національний медичний
університет імені Данила Галицького, Львів, Україна;
4Міжнародна програма досліджень та інновацій в медицині,
Медичний центр Сідарс-Сінаі, Лос-Анджелес, Каліфорнія, США
*e-mail: r.bilyy@gmail.com

Отримано: 05 лютого 2024; Виправлено: 17 березня 2024;
Затверджено: 17 березня 2024; Доступно онлайн: 30 квітня 2024

Неалкогольна жирова хвороба печінки (НЖХП), що переходить в неалкогольний стеатогепатит (НАСГ) вражає чималий відсоток населення. У даній роботі досліджували роль нейтрофільних позаклітинних пасток (НПП) у впливі на запалення печінки, спричинене дієтою з високим вмістом жирів і холестеролу (HFHCD) та дієтою з високим вмістом фруктози (HFD). Метою дослідження була візуалізація активності нейтрофільної еластази (NE) за умов HFHCD та HFD, які створюють передумови хронічного субгострого запалення, та оцінка функціонального стану нейтрофілів за цих умов. Для дослідження використовували лабораторних мишей, які перебували на HFHCD, HFD або на стандартній дієті протягом шести тижнів. У тварин здіснюювали гістологічну оцінку печінки, визначали активність NE за допомогою флуоресцентного зонда, як в усьому організмі in vivo та і в препаратах лімфоїдних органів. За допомогою флуоресцентної мікроскопії оцінювали функціональний стан нейтрофілів, визначаючи їхню зданість до формування оксидативного вибуху. Миші, які перебували на HFHCD та HFD, демонстрували ураження печінки, які узгоджуються з НАСГ, що було підтверджено патогістологічно. Активність NE в крові значно збільшувалась після 6 тижнів перебування на зміненому раціоні, що свідчить про системну участь НПП. Флуоресцентна візуалізація in vivo підтвердила активність NE в декількох органах. Мікроскопічний аналіз виявив наявність НПП навіть після руйнування нейтрофілів у селезінці, що свідчить про системну участь НПП у модуляції запальних процесів. Нейтрофіли у разі HFHCD проявляли функціональний фенотип, пов’язаний з хронічним субгострим запаленням, з вищими базальними рівнями реактивних сполук кисню та зменшеним потенціалом до активації. Це дослідження встановлює системний вплив НПП на запалення печінки, спричинене HFHCD та HFD, надаючи уявлення про функціональний стан нейтрофілів. Висновки сприяють розумінню механізмів хронічного субгострого запалення та можуть бути використані для створення стратегій терапії даних захворювань.

Ключові слова: , , , , ,

Посилання:

  1. Nat Med Editorial. Cutting out the liver fat. Nat Med. 2017;23(12):1385. PubMed, CrossRef
  2. Wang S, Friedman SL. Found in translation-Fibrosis in metabolic dysfunction-associated steatohepatitis (MASH). Sci Transl Med. 2023;15(716):eadi0759. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  3. Honda M, Kubes P. Neutrophils and neutrophil extracellular traps in the liver and gastrointestinal system. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2018;15(4):206-221. PubMed, CrossRef
  4. Muñoz LE, Boeltz S, Bilyy R, Schauer C, Mahajan A, Widulin N, Grüneboom A , Herrmann I, Boad E, Rauh M, Krenn V, Biermann MHC, Podolska MJ, Hahn J, Knopf J, Maueröder C, Paryzhak S, Dumych T, ZhaoY, Neurath MF, Hoffmann MH, Fuchs TA, Leppkes M, Schett G, Herrmann M. Neutrophil Extracellular Traps Initiate Gallstone Formation. Immunity. 2019;51(3):443-450.e4. PubMed, CrossRef
  5. Muñoz LE, Bilyy R, Biermann MHC, Kienhöfer D, Maueröder C, Hahn J, Brauner JM, Weidner D, Chen J, Scharin-Mehlmann M, Janko C, Friedrich RP, Mielenz D, Dumych T , Lootsik MD, Schauer C, Schett G, Hoffmannv, Zhao Y, Herrmann M. Nanoparticles size-dependently initiate self-limiting NETosis-driven inflammation. Proc Natl Acad Sci USA. 2016;113(40):E5856-E5865. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  6. Bilyy R, Unterweger H, Weigel B, Dumych T, Paryzhak S, Vovk V, Liao Z, Alexiou C, Herrmann M, Janko C. Inert Coats of Magnetic Nanoparticles Prevent Formation of Occlusive Intravascular Co-aggregates With Neutrophil Extracellular Traps. Front Immunol. 2018;9:2266. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  7. Bila G, Peshkova S, Dumych T, Bilyy R. Natural cholesterol nanocrystals in gall material and their interaction with neutrophilic granulocytes. In: PhoBiA Annual Nanophotonics International Conference. Wroclaw: Wroclaw University of Technology; 2019. p. 62.
  8. Bila GI, Vishchur OI, Bilyy RO. High content of dietary fructose stimulates the formation of neutrophil extracellular traps in the biliary system. Exp Clin Physiol Biochem. 2020;89(1):29-35. CrossRef
  9. van den Berghe G, Bronfman M, Vanneste R, Hers HG. The mechanism of adenosine triphosphate depletion in the liver after a load of fructose. A kinetic study of liver adenylate deaminase. Biochem J. 1977;162(3):601-609. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  10. Mäenpää PH, Raivio KO, Kekomäki MP. Liver adenine nucleotides: fructose-induced depletion and its effect on protein synthesis. Science. 1968;161(3847):1253-1254. PubMed, CrossRef
  11. Lanaspa MA, Sanchez-Lozada LG, Choi YJ, Cicerchi C, Kanbay M, Roncal-Jimenez CA, Ishimoto T, Li N, Marek G, Duranay M, Schreiner G, Rodriguez-Iturbe B, Nakagawa T, Kang DH, Sautin YY, Johnson RJ. Uric acid induces hepatic steatosis by generation of mitochondrial oxidative stress: potential role in fructose-dependent and -independent fatty liver. J Biol Chem. 2012;287(48):40732-40744. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  12. Pieterse E, Jeremic I, Czegley C, Weidner D, Biermann MHC, Veissi S, Maueröder C, Schauer C, Bilyy R, Dumych T, Hoffmann M, Munoz LE, Bengtsson AA, Schett G, van der Vlag J, Herrmann M. Blood-borne phagocytes internalize urate microaggregates and prevent intravascular NETosis by urate crystals. Sci Rep. 2016;6:38229. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  13. Narasaraju T, Neeli I, L SC, Krishnappa A, Meng W, Silva V, Bila G, Vovk V, Zolotukhin S, Bowlin GL, Meyer N, Luning Prak ET, Radic M, Bilyy R. Neutrophil Aggregates and Elastin Degradation Compromise Lung Architecture in Fatal COVID-19. Authorea. June 20, 2023. CrossRef
  14. Bilyy RO, Antonyuk VO, Stoika RS. Cytochemical study of role of alpha-d-mannose- and beta-d-galactose-containing glycoproteins in apoptosis. J Mol Histol. 2004;35(8-9):829-838. PubMed, CrossRef
  15. Schneider M., Bila G., Vovk V., Karavska A., Vishchur O., Bilyy R. Novel methodology to access liver damage from high fructose and high cholesterol diets. In: 4th RECOOP International Student Conference. Prague; 2022. p. 39.
  16. Bila G, Schneider M, Peshkova S, Krajnik B, Besh L, Lutsyk A, Matsyura O, Bilyy R. Novel approach for discrimination of eosinophilic granulocytes and evaluation of their surface receptors in a multicolor fluorescent histological assessment. Ukr Biochem J. 2020;92(2):99-106. CrossRef
  17. Iacobuzio-Donahue C, Montgomery E. Gastrointestinal and Liver Pathology. 2nd Editio. Goldblum J, editor. New York: Saunders; 2011. 736 p. CrossRef
  18. Bilyy R, Pagneux Q, François N, Bila G, Grytsko R, Lebedin Y, Barras A, Dubuisson J, Belouzard S, Séron K, Boukherroub R, Szunerits S. Rapid Generation of Coronaviral Immunity Using Recombinant Peptide Modified Nanodiamonds. Pathogens. 2021;10(7):861. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  19. Bila G, Bilyy R. Method of inducing an immune response to hydrophobic peptides. Ukraine; a202305659, 2023. p. 12.
  20. Cruz MA, Bohinc D, Andraska EA, Alvikas J, Raghunathan S, Masters NA, van Kleef ND, Bane KL, Hart K, Medrow K, Sun M, Liu H, Haldeman S, Banerjee A, Lessieur M, Hageman K, Gandhi A, de la Fuente M, Nieman MT, Kern TS, Maas C, de Maat S, Neeves KB, Neal MD, Gupta AS, Stavrou EX. Nanomedicine platform for targeting activated neutrophils and neutrophil-platelet complexes using an α1-antitrypsin-derived peptide motif. Nat Nanotechnol. 2022;17(9):1004-1014. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  21. Fétaud V, Frossard JL, Farina A, Pastor CM, Bühler L, Dumonceau JM, Hadengue A, Hochstrasser DF, Lescuyer P. Proteomic profiling in an animal model of acute pancreatitis. Proteomics. 2008;8(17):3621-3631. PubMed, CrossRef
  22. Muñoz LE, Leppkes M, Fuchs TA, Hoffmann M, Herrmann M. Missing in action-The meaning of cell death in tissue damage and inflammation. Immunol Rev. 2017;280(1):26-40. PubMed, CrossRef
  23. Bronte V, Brandau S, Chen SH, Colombo MP, Frey AB, Greten TF, Mandruzzato S, Murray PJ, Ochoa A, Ostrand-Rosenberg S, Rodriguez PC, Sica A, Umansky V, Vonderheide RH, Gabrilovich DI. Recommendations for myeloid-derived suppressor cell nomenclature and characterization standards. Nat Commun. 2016;7:12150. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  24. Schett G, Neurath MF. Resolution of chronic inflammatory disease: universal and tissue-specific concepts. Nat Commun. 2018;9(1):3261. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  25. Olofsson P, Holmberg J, Tordsson J, Lu S, Akerstrom B, Holmdahl R. Positional identification of Ncf1 as a gene that regulates arthritis severity in rats. Nat Genet. 2003;33(1):25-32. PubMed, CrossRef
  26. Gilgun-Sherki Y, Melamed E, Offen D. The role of oxidative stress in the pathogenesis of multiple sclerosis: the need for effective antioxidant therapy. J Neurol. 2004;251(3):261-268. PubMed, CrossRef
  27. Biermann MHC, Podolska MJ, Knopf J, Reinwald C, Weidner D, Maueröder C, Hahn J, Kienhöfer D, Barras A, Boukherroub R, Szunerits S, Bilyy R, Hoffmann M, Zhao Y, Schett G, Herrmann M, Munoz LE. Oxidative Burst-Dependent NETosis Is Implicated in the Resolution of Necrosis-Associated Sterile Inflammation. Front Immunol. 2016;7:557. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  28. Reshetnikov V, Hahn J, Maueröder C, Czegley C, Munoz LE, Herrmann M, Hoffmann MH, Mokhir A. Chemical Tools for Targeted Amplification of Reactive Oxygen Species in Neutrophils. Front Immunol. 2018;9:1827. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
Creative CommonsThis work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.