Alantolactona îmbunătățește expunerea prelungită a inflamației musculare scheletice induse de interleukina-6

Date asociate

Abstract

expunerea

Efectele IL-6 asupra mușchiului scheletic.

Introducere

Țesutul muscular scheletic reprezintă peste 80% din absorbția glucozei mediată de insulină și oxidarea acizilor grași (Breen și colab., 2008). Mușchiul scheletic joacă un rol fundamental în homeostazia glucozei prin conversație interactivă cu țesutul hepatic și adipos (Kim și colab., 2008). Prin urmare, scăderea transportului glucozei în țesutul muscular poate duce la rezistență la insulină (Breen și colab., 2008; Zygmunt și colab., 2010).

Multe studii au demonstrat rezistența la insulină în asociere cu inflamația cronică de grad scăzut (Kim și Sears, 2010; Chen și colab., 2015). În starea de inflamație cronică, infiltrarea macrofagelor modifică proprietățile metabolice ale celulelor musculare care produc citokine inflamatorii precum IL-6 și TNF-α (Kim și colab., 2013). Un studiu recent a descris efectele duale ale IL-6 asupra acțiunii insulinei în mușchiul scheletic (Nieto-Vazquez și colab., 2008). Mai exact, tratamentul pe termen scurt cu IL-6, controlul îmbunătățit al glucozei și sensibilitatea la insulină, în timp ce tratamentul pe termen lung cu IL-6 a contribuit la intoleranță la glucoză și rezistență la insulină (Nieto-Vazquez și colab., 2008; Kim și colab., 2013 ). Este general acceptat faptul că epuizarea IL-6 îmbunătățește reglarea glucozei și obezitatea la modelul șoarecelui (Klover și colab., 2005) și rezistența la insulină asociată obezității în diabetul de tip 2 la om (Mashili și colab., 2013).

În mușchii scheletici umani, s-a raportat că expunerea pe termen lung la IL-6 reglează în jos expresia proteinelor STAT3 și SOCS3 (Senn și colab., 2003; Kim și colab., 2008; Mashili și colab., 2013). STAT3 este implicat în dezvoltarea rezistenței la insulină indusă de IL-6 în miotuburile scheletice cultivate obținute de la pacienții cu toleranță la glucoză afectată (Kim și colab., 2013). SOCS3 este asociat cu calea IL-6 - STAT3 în semnalizarea insulinei (Senn și colab., 2003) și a fost raportat a fi crescut la nivelul mușchiului scheletic la pacienții cu obezitate severă sau cu diabet de tip 2 (Steinberg și colab., 2006; Jorgensen și colab., 2013). Aici am testat nivelurile de activare a proteinelor de pSTAT3 și SOCS3 în mușchiul scheletic. Studii recente au sugerat că SOCS3 blochează fosforilarea IRS1 și reglează în jos complexele PI3K și fosforilarea AKT (Ueki și colab., 2004; Jorgensen și colab., 2013). Prin urmare, am evaluat nivelurile de fosforilare ale AKT pentru a valida controlul glucozei în asociere cu expresia SOC3.

Inflamarea cronică afectează parțial acțiunea insulinei prin activarea receptorului asemănător (TLR), în mod specific TLR2 și TLR4 (Kim și Sears, 2010). TLR4 este exprimat în țesuturile țintă ale insulinei, inclusiv ficatul, țesutul adipos și mușchiul scheletic (Kim și Sears, 2010; Chen și colab., 2015). Astfel, activarea TLR4 poate exacerba direct sensibilitatea la insulină, prin activarea kinazelor inflamatorii (Konner și Bruning, 2011). Datele anterioare sugerează că semnalizarea TLR poate lega, de asemenea, inflamația cronică de rezistența la insulină în mușchiul scheletic (Reyna și colab., 2008; Kim și Sears, 2010; Konner și Bruning, 2011). Aici am emis ipoteza că nivelurile crescute de IL-6 pot fi asociate cu niveluri crescute de TLR4.

S-a raportat că alantolactona, o lactonă sesquiterpenică izolată din Inula helenium, are proprietăți antiinflamatorii și anticanceroase (Chun și colab., 2012, 2015). Mecanismul care stă la baza activității antiinflamatorii a alantolactonei este inhibarea căii de semnalizare STAT3 (Chun și colab., 2012). Luând în considerare efectul său semnificativ de inhibare a STAT3, am proiectat un studiu în care a fost indusă o stare intolerantă la glucoză și rezistentă la insulină folosind IL-6, care activează fosforilarea STAT3 în mușchiul scheletic. Prin urmare, am emis ipoteza că alantolactona poate exercita efecte antiinflamatorii în asociere cu intoleranța la glucoză. Am observat o îmbunătățire a intoleranței la glucoză indusă de IL-6 prin reducerea la tacere a STAT3 mediată de RNAi, sugerând că reducerea la tăcere a genei STAT3 exercită efecte pozitive asupra homeostaziei glucozei. De asemenea, am examinat legătura dintre căile IL-6 - STAT3 și TLR4 prin studii de ARNsi și inhibitori.

Având în vedere importanța mușchilor scheletici în reglarea controlului glucozei și a rezistenței la insulină, allantolactona poate fi un candidat puternic pentru tratamentul intoleranței la glucoză și al tratamentului rezistent la insulină în viitor.

Materiale și metode

Reactivi

Toate substanțele chimice și reactivii, cu excepția cazului în care sunt specificate, au fost cumpărate de la Sigma - Aldrich (Sigma - Aldrich, MO, Statele Unite). Testul de absorbție a glucozei fluorescente 2-NBDG a fost achiziționat de la Invitrogen (Carlsbad, CA, Statele Unite). IL-6 a fost achiziționat de la Thermo fisher scientific (Waltham, MA, Statele Unite). Anticorpii primari pSTAT3, STAT3, pAKT, AKT, SOCS3, TLR4 și β-actină, precum și anticorpii anti-iepure și anti-șoareci conjugați cu HRP au fost cumpărați de la Santa Cruz (Dallas, TX, Statele Unite). Penicilina, streptomicina, DMEM (glucoză ridicată), serul bovin fetal (FBS) au fost obținute de la GenDepot (Barker, TX, Statele Unite). siRNA-urile STAT3 și TLR4 au fost proiectate și create din Bioneer (Daejeon, Coreea de Sud). RNAiMAX pentru transfecție a fost achiziționat de la Invitrogen (Carlsbad, CA, Statele Unite).

Material vegetal și prepararea Alantolactonei

Rădăcina I. helenium (Compositae), cunoscută și sub numele de elecampane, a fost achiziționată de pe piața plantelor din Jechun, Chungbuk din Coreea de Sud. Alantolactona a fost izolată din I. helenium, conform lucrării noastre recente (Kim și colab., 2017). Puritatea a fost evaluată peste 98% prin HPLC și structura chimică a fost confirmată cu 1 H și 13 C RMN (date suplimentare).