Inhibarea COX-2 atenuează anorexia în timpul inflamației sistemice fără a afecta citokinele

1 Departamentele de Pediatrie, Biologie Moleculară și Farmacologie și Obstetrică și Ginecologie, Washington University School of Medicine și St. Spitalul de Copii St. Louis, St. Louis, Missouri 63110

1 Departamente de Pediatrie, Biologie Moleculară și Farmacologie, și Obstetrică și Ginecologie, Școala de Medicină a Universității Washington și St. Spitalul de Copii St. Louis, St. Louis, Missouri 63110

Abstract

Anorexia și scăderea în greutate sunt complicații frecvente ale infecțiilor acute și cronice și rezultă din inducerea citokinelor, prostaglandinelor și a altor mediatori inflamatori care sunt critici pentru eliminarea agenților patogeni. Atenuarea selectivă a răspunsului hipofagic la infecție și menținerea producției de factori esențiali pentru controlul infecției ar fi un plus util la terapia antimicrobiană în tratamentul bolilor umane. Aici, evaluăm contribuția relativă a prostaglandinelor derivate din ciclooxigenază (COX) -1 și COX-2 la anorexie și la scăderea în greutate precipitată de activarea imună sistemică de către lipopolizaharidă (LPS). Folosind inhibitori farmacologici selectivi ai izoformei COX și șoareci knockout genici, am constatat că inhibarea COX-2 în timpul inflamației induse de LPS are ca rezultat consumul de alimente conservate și menținerea greutății corporale, în timp ce inhibarea COX-1 are ca rezultat pierderea în greutate crescută și prelungită. Reglarea neuropeptidei Y, a hormonului de eliberare a corticotropinei, a leptinei și a interleukinei-6 nu se modifică în funcție de inhibarea COX-2 după administrarea LPS. Datele noastre implică inhibarea COX-2 ca țintă terapeutică pentru menținerea stării nutriționale, permițând în același timp un răspuns normal la citokine în timpul infecției.

activarea sistemului imunitar în timpul infecțiilor acute bacteriene sau virale are ca rezultat generarea de citokine și alți mediatori inflamatori esențiali pentru controlul infecției. Acești mediatori inflamatori au ca rezultat chemotaxia și activarea celulelor mononucleare și modificări locale în fluxul sanguin și permeabilitatea vasculară care facilitează eradicarea agentului patogen. În plus față de aceste acțiuni benefice, factorii induși în timpul infecției sau alte inflamații sistemice prezintă și acțiuni dăunătoare. O consecință importantă a inflamației este anorexia, însoțită de pierderea acută în greutate (17, 19, 37). Cu infecții sau inflamații severe sau prelungite, aceste modificări ale nutriției pot afecta negativ rezolvarea infecției, vindecarea rănilor și creșterea. Abilitatea de a inhiba selectiv răspunsul anorectic păstrând în același timp acțiunile mediatorilor inflamatori necesari eliminării agenților patogeni ar fi o completare foarte utilă la terapia antimicrobiană a infecției.

Lipopolizaharida (LPS), o componentă majoră a peretelui celular exterior al bacteriilor gram-negative, a fost utilizată pe scară largă ca model pentru sepsisul acut. Similar cu infecția bacteriană, administrarea LPS are ca rezultat febră, producție robustă de citokine și anorexie la rozătoare (20, 30). Inhibarea producției de citokine sau acțiunea după LPS, în special factorul de necroză tumorală (TNF) -α și interleukina (IL) -1β, atenuează anorexia indusă de LPS (29, 30). Cu toate acestea, inhibarea acestor mediatori proximali ai cascadei inflamatorii ar fi de așteptat să compromită supraviețuirea în cadrul unui agent patogen viu, replicant, sugerat de susceptibilitatea crescută a șoarecilor cu deficit genetic al receptorului TNF 1 (31), IL-6), și interferon-γ (6) la infecția cu agenți bacterieni precum Listeria monocytogenes.

S-a demonstrat, de asemenea, că inhibarea producției de prostaglandine atenuează răspunsul anorectic la LPS sau IL-1β (18, 33), dar mecanismul prin care se produce acest lucru și consecințele pentru generarea unui răspuns inflamator protector rămân neclare. Primul pas angajat în sinteza prostaglandinelor, catalizat de sintagazele prostaglandinei H, sau ciclooxigenazele, a servit ca o țintă terapeutică importantă pentru tratamentul bolilor inflamatorii (36). Medicamentele antiinflamatoare nesteroidiene (AINS) dezvoltate recent sunt capabile să inhibe selectiv funcția uneia dintre cele două izoforme ale ciclooxigenazei (COX), COX-1 sau COX-2 (21, 22,36). Înțelegerea îmbunătățită a rolurilor fiziologice ale acestor izoforme COX va permite noi aplicații ale medicamentelor selective COX, cu mai puține sechele adverse, cum ar fi gastrita și nefrotoxicitatea, decât inhibitorii neselectivi.

În acest studiu, testăm ipoteza că inhibarea COX-selectivă va fi eficientă în atenuarea răspunsului anorectic care însoțește activarea sistemului imunitar fără a modifica răspunsurile citokinice sau suprarenale. Folosind agenți farmacologici selectivi COX-1 și COX-2 și șoareci knockout, vom determina contribuția relativă a fiecărei izoforme la anorexia indusă de inflamație.

Găzduirea animalelor.

Șoarecii de tip sălbatic (WT), COX-1-deficient knockout (KO) (16) și COX-2 KO (26) au fost adăpostiți pe un ciclu de lumină-întuneric 12: 12-h cu acces ad libitum la chow-ul rozătoarelor, cu excepția cazului în care altfel indicat. Pentru studii cu inhibitori farmacologici, au fost evaluați șoareci masculi C3H/HeN (Harlan Sprague Dawley, Indianapolis, IN) cu vârsta cuprinsă între 10 și 12 săptămâni (11, 34). Șoarecii masculi COX-1 și COX-2 KO, evaluați la vârsta de 8-14 săptămâni, au fost de un fundal C57BL/6 × 129 învechit menținut de împerecherile femele KO masculine × heterozigote pentru alele COX-1 KO și heterozigote × heterozigote pentru alela COX-2 KO. Șoarecii martori desemnați „WT” pentru experimentele COX KO au fost WT și heterozigoți coechipieri care provin din împerecherile heterozigoți COX-2. Toate protocoalele mouse-ului au fost în conformitate cu liniile directoare ale Institutului Național de Sănătate (NIH) și au fost aprobate de Comitetul de îngrijire și utilizare a animalelor de la Washington University School of Medicine.

Anorexia indusă de LPS.

Măsurătorile plasmatice ale corticosteronului, leptinei, glucozei și IL-6.

Plasma pentru măsurarea corticosteronului, leptinei, glucozei și IL-6 a fost obținută de la șoareci masculi C3H/HeN găzduiți individual ( = 3-5 pentru fiecare grup) prin flebotomie retroorbitală rapidă în tuburi capilare heparinizate, cu un timp total de la prima manipulare a animalului până la finalizarea sângerării de maximum 30 s. Linia de bazăt = 0 probă a fost obținută la 1000 la șoareci hrăniți ad libitum. La 1400, șoarecilor li s-a administrat vehicul sau SC-236 prin gavaj, iar mâncarea a fost îndepărtată din cușcă pentru restul experimentului. Șoarecii au fost supuși injecției intraperitoneale a vehiculului sau LPS la 30 de minute după tratamentul vehiculului sau SC-236. Probele de sânge suplimentare au fost apoi colectate la 3 și 16 ore după injecția LPS la animalele postite. Sângele a fost colectat pe gheață, iar plasma a fost separată prin centrifugare și depozitată la -80 ° C până la testare. Concentrația plasmatică de corticosteron (ICN Biomedicals, Costa Mesa, CA) a fost determinată prin radioimunotest, așa cum s-a descris anterior (3, 13). Concentrațiile plasmatice de IL-6 (Pharmingen, San Diego, CA) și leptină (R&D Systems, Minneapolis, MN) au fost măsurate de ELISA conform instrucțiunilor producătorului. Concentrația de glucoză plasmatică a fost măsurată pe un analizor de glucoză din sânge HemoCue (HemoCue, Mission Viejo, CA).