mimmunМедицинская иммунологияMedical Immunology (Russia)1563-06252313-741XSPb RAACI10.15789/1563-0625-IOL-2780mimmun-2780Research ArticleКРАТКИЕ СООБЩЕНИЯSHORT COMMUNICATIONSИзучение локальной экспрессии генов инфламмасомного комплекса при моделировании дегенерации сетчатки in vivoInvestigation of local expression of NLRP3 inflammasome complex genes in modeling retinal degeneration in vivoНероеваН. В.NeroevaN. V.

Нероева Наталья Владимировна – кандидат медицинских наук, научный сотрудник отдела патологии сетчатки и зрительного нерва

Москва

Natalia V. Neroeva, PhD (Medicine), Research Associate, Department of Pathology of the Retina and Optic Nerve

Moscow

skai6@mail.ruСвитичО. А.SvitichO. A.

Свитич Оксана Анатольевна – доктор медицинских наук, профессор, член-корреспондент РАН, директор

Москва

Oksana A. Svitich, PhD, MD (Medicine), Professor, Corresponding Member, Russian Academy of Sciences, Director

Moscow

skai6@mail.ruНероевВ. В.NeroevV. V.

Нероев Владимир Владимирович – доктор медицинских наук, профессор, академик РАН, директор

Москва

Vladimir V. Neroev, PhD, MD (Medicine), Professor, Full Member, Russian Academy of Sciences, Directo

Moscow

skai6@mail.ruКинкулькинаА. Р.KinkulkinaA. R.

Кинкулькина А. Ряшидовна – младший научный сотрудник

Москва

Aliya R. Kinkulkina, Junior Research Associate

Moscow

skai6@mail.ruБалацкаяН. В.BalatskayaN. V.

Балацкая Наталья Владимировна – кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник, начальник отдела иммунологии и вирусологии

Москва

Natalia V. Balatskaya, PhD (Biology), Leading Research Associate, Head, Department of Immunology and Virology

Moscow

skai6@mail.ruСорожкинаЕ. С.SorozhkinaE. S.

Сорожкина Екатерина Сергеевна – кандидат медицинских наук, научный сотрудник отдела иммунологии и вирусологии

105062, Москва, ул. Садовая-Черногрязская, 14/19

Ekaterina S. Sorozhkina, PhD (Medicine), Research Associate, Department of Immunology and Virology

14/19 Sadovaya-Chernogryazskaya St Moscow 105062

skai6@mail.ruФГБУ ««Национальный медицинский исследовательский центр глазных болезней имени Гельмгольца» Министерства здравоохранения РФРоссияHelmholtz National Medical Research Center of Eye DiseasesRussian FederationФГБНУ «Научно-исследовательский институт вакцин и сывороток им. И.И. Мечникова»РоссияI. Mechnikov Scientific Research Institute of Vaccines and SerumsRussian Federation202301062023253631636Copyright © Нероева Н.В., Свитич О.А., Нероев В.В., Кинкулькина А.Р., Балацкая Н.В., Сорожкина Е.С., 20232023Нероева Н.В., Свитич О.А., Нероев В.В., Кинкулькина А.Р., Балацкая Н.В., Сорожкина Е.С.Neroeva N.V., Svitich O.A., Neroev V.V., Kinkulkina A.R., Balatskaya N.V., Sorozhkina E.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.mimmun.ru/mimmun/article/view/2780

Нейродегенеративная офтальмопатология является одной из основных причин необратимой слепоты и инвалидности в мире. В патогенезе заболеваний данной группы в последнее время все большее внимание уделяется роли локального воспаления, обусловленного активацией врожденного иммунитета и механизмам его генетической регуляции. В последние годы в области экспериментальной офтальмологии появились работы, которые продемонстрировали возможность сборки инфламмасомных комплексов NLRP1, NLRP3 при действии гипергликемии, влиянии кислородной депривации клеток сетчатки, а также при моделировании компрессионного стресса, подобного таковому при глаукоме, однако механизм участия инфламмасом в развитии нейродегенеративных заболеваний глаз остается невыясненным.

Целью работы явилось изучение локальной экспрессии генов, кодирующих белки инфламмасомного комплекса NLRP3 (NLRP3, CASP-1) в экспериментальной модели дегенерации сетчатки на кроликах.

Исследования выполнены в образцах тканевого комплекса (ТК) сетчатка/ретинальный пигментный эпителий (РПЭ), выделенного из глаз 14 кроликов породы новозеландских альбиносов, на которых моделировалось дегенеративное поражение сетчатки путем однократного субретинального введения 0,01 мл 0,9% раствора хлорида натрия, и 7 здоровых кроликов без поражения глаз. Оценка уровней экспрессии генов NLRP3 и CASP-1 в ТК сетчатка/РПЭ проводилась методом полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР). По результатам проведенного исследования, отмечалось статистически значимое увеличение экспрессии гена NLRP3 (p < 0,001) в ТК сетчатка/ РПЭ глаз экспериментальных животных, что, возможно, свидетельствует об участии компонентов инфламмасомы NLRP-3 в развитии нейродегенеративного поражения сетчатки. В то же время экспрессия гена, кодирующего CASP-1, обнаружена только в ТК сетчатка/РПЭ опытных глаз и, вероятно, обусловлена локальными воспалительными механизмами в ткани сетчатки.

Высокий уровень мРНК NLRP3, CASP-1, определявшийся во всех образцах ТК сетчатка/РПЭ опытных глаз на поздних сроках (3 и 6 мес.) эксперимента, позволяет предположить формирование механизмов (например, активированного глиального фенотипа), поддерживающих воспаление в ткани ретины, что должно учитываться при активно разрабатываемых в настоящее время трансплантационных методиках лечения ретинальной дегенерации.

Neurodegenerative ophthalmopathology is one of the main causes of irreversible blindness and disability in the world. In the pathogenesis of diseases of this group, more and more attention has recently been paid to the role of local inflammation caused by the activation of innate immunity and the mechanisms of its genetic regulation. In recent years, works have appeared in the field of experimental ophthalmology that have demonstrated the possibility of NLRP1, NLRP3 inflammasome complexes assembling when exposed to hyperglycemia, oxygen deprivation of retinal cells, as well as modeling compressive stress similar to that in glaucoma [15]. However, the mechanism of inflammasome involvement in the development of neurodegenerative eye diseases remains unclear. The aim of the study was to investigate the local expression of genes encoding proteins of the NLRP3 inflammasome complex (NLRP3, CASP-1) in an experimental model of retinal degeneration in rabbits. The studies were performed on samples of tissue complex (TC) of the retina/retinal pigment epithelium (RPE) (retina/RPE TC), isolated from the eyes of 14 New Zealand albino rabbits, in which degenerative retinal lesion was modeled by a single subretinal injection of 0.01 mL of 0.9% sodium chloride solution, and 7 healthy rabbits without eye damage. The formation of retinal degeneration was judged on the basis of changes in morphofunctional parameters obtained during specialized ophthalmological research methods (optical coherence tomography, fundus autofluorescence, electroretinography) at follow-up periods of 1, 3 and 6 months. The level of expression of NLRP3 and CASP-1 genes in the retina/RPE TC was evaluated by reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR). According to the results of the study, a statistically significant increase in NLRP3 gene expression (p < 0.001) was noted in the retina/RPE TC of experimental animals, which may indicate the involvement of NLRP-3 inflammasome components in the development of neurodegenerative retinal lesions. At the same time, the expression of the gene encoding CASP-1 was detected only in the retina/RPE TC of experimental eyes and is probably due to local inflammatory mechanisms in the retinal tissue.

The high level of NLRP3, CASP-1 mRNA, detected in all retina/RPE TC samples of experimental eyes at late stages of the experiment (3 and 6 months), allows us to assume the formation of mechanisms (for example, activated glial phenotype) that support inflammation in retinal tissue. This should be taken into account in actively developing transplantation methods for the treatment of retinal degeneration.

нейродегенерациясетчаткакомпоненты инфламмасомного комплексаNLRP3CASP-1экспрессия геновОТ-ПЦРneurodegenerationretinacomponents of the inflammasome complexNLRP34CASP-1gene expressionRT-PCRReferencesBalatskaya N.V., Petrov S.Yu., Kotelin V.I. Factors of innate immunity in the pathogenesis of glaucoma and optic neuropathy. Immunopathology, Allergology, Infectology, 2021, Vol. 1, pp. 29-38. (In Russ.)Balatskaya N.V., Petrov S.Yu., Kotelin V.I. Factors of innate immunity in the pathogenesis of glaucoma and optic neuropathy. Immunopathology, Allergology, Infectology, 2021, Vol. 1, pp. 29-38. (In Russ.)Burguillos M.A., Deierborg T., Kavanagh E., Persson A., Hajji N., Garcia-Quintanilla A., Cano J., Brundin P., Englund E., Venero J.L., Joseph B. Caspase signalling controls microglia activation and neurotoxicity. Nature, 2011, Vol. 472, no. 7343, pp. 319-324.Burguillos M.A., Deierborg T., Kavanagh E., Persson A., Hajji N., Garcia-Quintanilla A., Cano J., Brundin P., Englund E., Venero J.L., Joseph B. Caspase signalling controls microglia activation and neurotoxicity. Nature, 2011, Vol. 472, no. 7343, pp. 319-324.Celkova L., Doyle S. L., Campbell M. NLRP3 inflammasome and pathobiology in AMD. J. Clin. Med., 2015, Vol. 4, pp. 172-192.Celkova L., Doyle S. L., Campbell M. NLRP3 inflammasome and pathobiology in AMD. J. Clin. Med., 2015, Vol. 4, pp. 172-192.Cuenca N., Fernández-Sánchez L., Campello L., Maneu V., de la Villa P., Lax P., Pinilla I. Cellular responses following retinal injuries and therapeutic approaches for neurodegenerative diseases. Prog. Retin. Eye Res., 2014, Vol. 43, pp. 17-75.Cuenca N., Fernández-Sánchez L., Campello L., Maneu V., de la Villa P., Lax P., Pinilla I. Cellular responses following retinal injuries and therapeutic approaches for neurodegenerative diseases. Prog. Retin. Eye Res., 2014, Vol. 43, pp. 17-75.Glezer I., Simard A.R., Rivest S. Neuroprotective role of the innate immune system by microglia. Neuroscience, 2007, Vol. 147, no. 4, pp. 867-883.Glezer I., Simard A.R., Rivest S. Neuroprotective role of the innate immune system by microglia. Neuroscience, 2007, Vol. 147, no. 4, pp. 867-883.Gonzalez H., Elgueta D., Montoya A., Pacheco R. Neuroimmune regulation of microglial activity involved in neuroinflammation and neurodegenerative diseases. J. Neuroimmunol., 2014, Vol. 274, no. 1-2, pp. 1-13.Gonzalez H., Elgueta D., Montoya A., Pacheco R. Neuroimmune regulation of microglial activity involved in neuroinflammation and neurodegenerative diseases. J. Neuroimmunol., 2014, Vol. 274, no. 1-2, pp. 1-13.Karlstetter M., Scholz R., Rutar M., Wong W.T., Provis J.M., Langmann T. Retinal microglia: just bystander or target for therapy? Prog. Retin. Eye Res., 2015, Vol. 45, pp. 30-57.Karlstetter M., Scholz R., Rutar M., Wong W.T., Provis J.M., Langmann T. Retinal microglia: just bystander or target for therapy? Prog. Retin. Eye Res., 2015, Vol. 45, pp. 30-57.Kauppinen A., Paterno J.J., Blasiak J., Kaarniranta K. Inflammation and its role in age-related macular degeneration. Cell. Mol. Life Sci., 2016, Vol. 73, pp. 1765-1786.Kauppinen A., Paterno J.J., Blasiak J., Kaarniranta K. Inflammation and its role in age-related macular degeneration. Cell. Mol. Life Sci., 2016, Vol. 73, pp. 1765-1786.Krishnaswamy J.K., Chu T., Eisenbarth S.C. Beyond pattern recognition: NOD-like receptors in dendritic cells. Trends Immunol., 2013, Vol. 34, no. 5, pp. 224-233.Krishnaswamy J.K., Chu T., Eisenbarth S.C. Beyond pattern recognition: NOD-like receptors in dendritic cells. Trends Immunol., 2013, Vol. 34, no. 5, pp. 224-233.Luo C., Yang X., Kain A.D., Powell D.W., Kuehn M.H., Tezel G. Glaucomatous tissue stress and the regulation of immune response through glial Toll-like receptor signaling. Investig. Ophthalmol. Vis. Sci., 2010, Vol. 51, no. 11, pp. 5697-5707.Luo C., Yang X., Kain A.D., Powell D.W., Kuehn M.H., Tezel G. Glaucomatous tissue stress and the regulation of immune response through glial Toll-like receptor signaling. Investig. Ophthalmol. Vis. Sci., 2010, Vol. 51, no. 11, pp. 5697-5707.Martinez F.O., Helming L., Gordon S. Alternative activation of macrophages: an immunologic functional perspective. Annu Rev. Immunol., 2009, Vol. 27, pp. 451-483.Martinez F.O., Helming L., Gordon S. Alternative activation of macrophages: an immunologic functional perspective. Annu Rev. Immunol., 2009, Vol. 27, pp. 451-483.Mitchell P., Liew G., Gopinath B., Wong T.Y. Age-related macular degeneration. Lancet, 2018, Vol. 392, pp. 1147-1159.Mitchell P., Liew G., Gopinath B., Wong T.Y. Age-related macular degeneration. Lancet, 2018, Vol. 392, pp. 1147-1159.Neroeva N.V., Neroev V.V., Ilyukhin P.A., Karmokova A.G., Losanova O.A., Ryabina M.V., Maybogin A.M. Modeling the atrophy of retinal pigment epithelium. Russian Ophthalmological Journal, 2020, Vol. 13, no. 4, pp. 58-63. (In Russ.)Neroeva N.V., Neroev V.V., Ilyukhin P.A., Karmokova A.G., Losanova O.A., Ryabina M.V., Maybogin A.M. Modeling the atrophy of retinal pigment epithelium. Russian Ophthalmological Journal, 2020, Vol. 13, no. 4, pp. 58-63. (In Russ.)Yu C., Roubeix C., Sennlaub F., Saban D.R. Microglia versus monocytes: distinct roles in degenerative diseases of the retina. Trends Neurosci., 2020, Vol. 43, pp. 433-449.Yu C., Roubeix C., Sennlaub F., Saban D.R. Microglia versus monocytes: distinct roles in degenerative diseases of the retina. Trends Neurosci., 2020, Vol. 43, pp. 433-449.Zhang Y., Xu Y., Sun Q., Xue S., Guan H., Ji M. Activation of P2X7R- NLRP3 pathway in Retinal microglia contribute to Retinal Ganglion Cells death in chronic ocular hypertension (COH). Exp. Eye Res., 2019, Vol. 188, 107771. doi: 10.1016/j.exer.2019.107771.Zhang Y., Xu Y., Sun Q., Xue S., Guan H., Ji M. Activation of P2X7R- NLRP3 pathway in Retinal microglia contribute to Retinal Ganglion Cells death in chronic ocular hypertension (COH). Exp. Eye Res., 2019, Vol. 188, 107771. doi: 10.1016/j.exer.2019.107771.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.