Назад
Новая роль DJ-1 предполагает потенциальную мишень для лечения острого инсульта.
Белок, который обеспечивает необходимую защиту от свободных радикалов внутри клетки, провоцирует разрушительное воспаление при выходе наружу, активируя иммунные клетки и усугубляя повреждения после инсульта, говорится в новом исследовании, опубликованном в журнале PLOS Biology Такаши Шичита из Токийского столичного института медицинских наук и его коллегами.
Белок DJ-1 действует внутри клеток, уничтожая опасные свободные радикалы. Считается, что он предотвращает нейродегенерацию, снижая окислительный стресс в стареющих нейронах; действительно, инактивирующая мутация в гене, кодирующем DJ-1, вызывает одну из форм болезни Паркинсона (по этой причине DJ-1 также известен как PARK7).
Когда клетка разрывается, ее содержимое выбрасывается в окружающую среду, где определенные молекулы, называемые DAMPs (damage-associated molecular patterns), действуют как сигналы тревоги для активации воспалительных процессов, включая привлечение макрофагов для устранения повреждений. На низком уровне и в течение короткого периода времени воспаление в мозге может быть полезным. Но когда повреждения обширны, как при инсульте, воспаление может скорее способствовать возникновению проблемы, чем ее решению.
Чтобы выявить новые DAMP, авторы подготовили гомогенаты мозга, а затем разделили содержащиеся в них белки по молекулярному весу. Ранее они показали, что одно подмножество, от 15 до 25 килодальтон, содержит активность DMAP. В данном случае они определили белки-кандидаты в этом подмножестве с помощью масс-спектрометрии, получили очищенные белки, а затем добавили их в культивируемые макрофаги.
Одним из таких белков был DJ-1, который вызывал повышение уровня воспалительных цитокинов в макрофагах. Исследователи показали, что этот эффект был вызван взаимодействием с Toll-подобными рецепторами на поверхности макрофагов, мембранными белками, известными как посредники в активации воспаления.
Для дальнейшего подтверждения провоспалительного потенциала DJ-1 исследователи показали, что активность DAMP зависит от наличия двух ключевых участков трехмерной структуры белка; их изменение отменяет эффект. Наконец, они показали, что DJ-1 высвобождается отмирающими клетками во время инсульта в мышиной модели, и что выключение DJ-1 или блокирование его антителом уменьшает повреждения, вызванные инсультом.
"Внеклеточный DJ-1 является ранее неизвестным воспалительным DAMP", - говорит Шичита, - "и может быть потенциальной мишенью для терапевтического вмешательства с целью предотвращения прогрессирования воспалительных и нейродегенеративных заболеваний".
Шичита отмечает: "DJ-1 был тщательно исследован как цитопротекторный антиоксидантный белок в нейронах. Однако в данном исследовании мы демонстрируем, что внеклеточно высвобожденный DJ-1 запускает нейротоксическое воспаление после ишемического инсульта. Внутриклеточный DJ-1 увеличивается в ответ на окислительный стресс в ишемических нейронах, но если ишемический стресс приводит к некротической гибели клеток, DJ-1 пассивно высвобождается во внеклеточное пространство. Высвобожденный DJ-1 взаимодействует с Toll-подобными рецепторами 2 (TLR2) и TLR4 в инфильтрирующих миелоидных клетках и запускает постишемическое воспаление, что приводит к усугублению патологии ишемического инсульта.
Таким образом, внеклеточный DJ-1 является ранее неизвестным инфламматогенным DAMP и может быть потенциальной мишенью для терапевтического вмешательства с целью предотвращения прогрессирования воспалительных и нейродегенеративных заболеваний.
Koutarou Nakamura et al. Внеклеточный DJ-1 индуцирует стерильное воспаление в ишемическом мозге (аннотация).
Воспаление вовлечено в возникновение и прогрессирование различных заболеваний, включая церебральные патологии. В данном исследовании мы сообщаем, что DJ-1, который играет роль антиоксидантного белка внутри клеток, функционирует как молекулярный паттерн, ассоциированный с повреждением (DAMP), и вызывает воспаление, если высвобождается из мертвых клеток во внеклеточное пространство. Мы впервые обнаружили, что рекомбинантный белок DJ-1 вызывает выработку различных воспалительных цитокинов в макрофагах (BMMs) и дендритных клетках (BMDCs), деривативах костного мозга.
Далее мы определили уникальную пептидную последовательность в спиралях αG и αH DJ-1, которая активирует Toll-подобный рецептор 2 (TLR2) и TLR4. В ишемизированном мозге DJ-1 высвобождается во внеклеточное пространство из некротических нейронов в течение 24 ч после начала инсульта и вступает в прямой контакт с TLR2 и TLR4 в инфильтрирующих миелоидных клетках. Хотя дефицит DJ-1 в мышиной модели окклюзии средней мозговой артерии не привел к ослаблению повреждения нейронов, экспрессия воспалительных цитокинов в инфильтрирующих иммунных клетках значительно снизилась.
Мы также обнаружили, что введение антител для нейтрализации внеклеточного DJ-1 подавляло церебральное постишемическое воспаление и ослабляло ишемическое повреждение нейронов. Наши результаты демонстрируют ранее неизвестную функцию DJ-1 как DAMP и предполагают, что внеклеточный DJ-1 может быть терапевтической мишенью для предотвращения воспаления при повреждениях тканей и нейродегенеративных заболеваниях.
