Изучение локальной экспрессии генов инфламмасомного комплекса при моделировании дегенерации сетчатки in vivo

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.

1. 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.)

2. 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.

3. Celkova L., Doyle S. L., Campbell M. NLRP3 inflammasome and pathobiology in AMD. J. Clin. Med., 2015, Vol. 4, pp. 172-192.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. Martinez F.O., Helming L., Gordon S. Alternative activation of macrophages: an immunologic functional perspective. Annu Rev. Immunol., 2009, Vol. 27, pp. 451-483.

12. Mitchell P., Liew G., Gopinath B., Wong T.Y. Age-related macular degeneration. Lancet, 2018, Vol. 392, pp. 1147-1159.

13. 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.)

14. 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.

15. 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.