Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
CB2 trung gian giảm thoái hóa nhân nhầy thông qua việc cải thiện viêm nhiễm và stress oxy trong mô hình in vivo và in vitro
Tóm tắt
Sự thoái hóa tế bào nhân nhầy (NPC) được công nhận rộng rãi là một trong những nguyên nhân chính gây thoái hóa đĩa đệm cột sống (IVDD). Bệnh sinh của IVDD là phức tạp và bao gồm viêm nhiễm, stress oxy hóa, và sự mất mát của mô ngoại bào (ECM). Thụ thể cannabinoid loại 2 (CB2) đã được chứng minh là tham gia vào cơ chế bệnh lý của nhiều loại bệnh nhờ vào tác dụng chống viêm và khả năng chống stress oxy hóa. Trong môi trường in vitro, H2O2 được sử dụng để gây thoái hóa các tế bào nhân nhầy, và mức độ biểu hiện mRNA và protein được xác định bằng RT-PCR và Western Blot, cùng với nhuộm miễn dịch tế bào được sử dụng để phát hiện biểu hiện của collagen II, aggrecan, MMP3/13, superoxide dismutase 2 (SOD2) và synthase nitric oxide inducible (iNOS). Trong mô hình in vivo, tác dụng điều trị tiềm năng của CB2 đã được phát hiện trong mô hình châm cứu trên chuột. Trong môi trường in vitro, chúng tôi nhận thấy rằng điều trị bằng agonist CB2 (JWH133) làm giảm mức độ stress oxy hóa trong các NPC do điều trị bằng hydro peroxide (H2O2) gây ra. Hơn nữa, biểu hiện của các cytokine viêm cũng giảm dưới tác động của JWH133. Chúng tôi phát hiện rằng biểu hiện collagen II và aggrecan được bảo tồn, trong khi đó mức độ metalloproteinase trong mô hình cũng giảm. Trong mô hình in vivo, chúng tôi thiết lập một mô hình chuột bằng cách chích kim. Đánh giá hình ảnh cho thấy chỉ số chiều cao đĩa (DHI) và hình thái của IVD được cải thiện đáng kể, và quá trình thoái hóa đĩa được làm chậm lại nhờ điều trị bằng JWH133. Hơn nữa, nhuộm miễn dịch (IHC) cho thấy rằng JWH133 có thể ức chế sự phân hủy của collagen II và giảm biểu hiện của MMP3. Thí nghiệm chỉ ra rằng stress oxy và phản ứng viêm của NPC chuột do H2O2 gây ra có thể bị ức chế bằng cách kích hoạt CB2. Nghiên cứu này tiết lộ rằng hoạt hóa CB2 có thể làm chậm hiệu quả sự phát triển của IVDD, cung cấp một mục tiêu điều trị hiệu quả cho IVDD.
Từ khóa
#thoái hóa nhân nhầy #tế bào nhân nhầy (NPC) #thoái hóa đĩa đệm #thụ thể cannabinoid loại 2 (CB2) #stress oxy hóa #cytokine viêm #điều trị #in vivo #in vitro #collagen II.Tài liệu tham khảo
Bai J, Ge G, Wang Y, Zhang W, Wang Q, Wang W, Geng. D. A selective CB2 agonist protects against the inflammatory response and joint destruction in collagen-induced arthritis mice. Biomed Pharmacother. 2019;116:109025.
Brinjikji W, Diehn FE, Jarvik JG, Carr CM, Kallmes DF, Murad MH, Luetmer PH. MRI findings of disc degeneration are more prevalent in adults with low back pain than in asymptomatic controls: a systematic review and meta-analysis. AJNR Am J Neuroradiol. 2015;36(12):2394–9.
Cakir M, Tekin S, Okan A, Cakan P, Doganyigit Z. The ameliorating effect of cannabinoid type 2 receptor activation on brain, lung, liver and heart damage in cecal ligation and puncture-induced sepsis model in rats. Int Immunopharmacol. 2020;78:105978.
Chen JW, Ni BB, Li B, Yang YH, Jiang SD, Jiang LS. The responses of autophagy and apoptosis to oxidative stress in nucleus pulposus cells: implications for disc degeneration. Cell Physiol Biochem. 2014;34(4):1175–89.
Dandekar A, Mendez R, Zhang K. Cross talk between ER stress, oxidative stress, and inflammation in health and disease. Methods Mol Biol. 2015;1292:205–14.
Dimozi A, Mavrogonatou E, Sklirou A, Kletsas D. Oxidative stress inhibits the proliferation, induces premature senescence and promotes a catabolic phenotype in human nucleus pulposus intervertebral disc cells. Eur Cell Mater. 2015;30:89–102. discussion 103.
Driscoll T, Jacklyn G, Orchard J, Passmore E, Vos T, Freedman G, Punnett L. The global burden of occupationally related low back pain: estimates from the Global Burden of Disease 2010 study. Ann Rheum Dis. 2014;73(6):975–81.
Dudli S, Ferguson SJ, Haschtmann D. Severity and pattern of post-traumatic intervertebral disc degeneration depend on the type of injury. Spine J. 2014;14(7):1256–64.
Fechtner S, Singh AK, Srivastava I, Szlenk CT, Muench TR, Natesan S, Ahmed S. Cannabinoid receptor 2 agonist JWH-015 inhibits interleukin-1beta-induced inflammation in rheumatoid arthritis synovial fibroblasts and in adjuvant induced arthritis rat via glucocorticoid receptor. Front Immunol. 2019;10:1027.
Galiegue S, Mary S, Marchand J, Dussossoy D, Carriere D, Carayon P, Casellas P. Expression of central and peripheral cannabinoid receptors in human immune tissues and leukocyte subpopulations. Eur J Biochem. 1995;232(1):54–61.
Ge J, Yan Q, Wang Y, Cheng X, Song D, Wu C, Zou J. IL-10 delays the degeneration of intervertebral discs by suppressing the p38 MAPK signaling pathway. Free Radic Biol Med. 2019;147:262–70.
Giacoppo S, Gugliandolo A, Trubiani O, Pollastro F, Grassi G, Bramanti P, Mazzon E. Cannabinoid CB2 receptors are involved in the protection of RAW264.7 macrophages against the oxidative stress: an in vitro study. Eur J Histochem. 2017;61(1):2749.
Hwang MH, Son HG, Lee JW, Yoo CM, Shin JH, Nam HG, Choi H. Phototherapy suppresses inflammation in human nucleus pulposus cells for intervertebral disc degeneration. Lasers Med Sci. 2018;33(5):1055–64.
Kang L, Liu S, Li J, Tian Y, Xue Y, Liu X. Parkin and Nrf2 prevent oxidative stress-induced apoptosis in intervertebral endplate chondrocytes via inducing mitophagy and anti-oxidant defenses. Life Sci, 2019; 117244.
Krupkova O, Handa J, Hlavna M, Klasen J, Ospelt C, Ferguson SJ, Wuertz-Kozak K. The natural polyphenol epigallocatechin gallate protects intervertebral disc cells from oxidative stress. Oxid Med Cell Longev. 2016; 7031397.
Leinwand KL, Jones AA, Huang RH, Jedlicka P, Kao DJ, de Zoeten EF, Collins CB. Cannabinoid receptor-2 ameliorates inflammation in murine model of Crohn’s disease. J Crohns Colitis. 2017;11(11):1369–80.
Liu J, Shi G. Pirfenidone activates cannabinoid receptor 2 in a mouse model of bleomycin-induced pulmonary fibrosis. Exp Ther Med. 2019;18(6):4241–8. doi:https://doi.org/10.3892/etm.2019.8045.
Luo R, Liao Z, Song Y, Yin H, Zhan S, Li G, Yang C. Berberine ameliorates oxidative stress-induced apoptosis by modulating ER stress and autophagy in human nucleus pulposus cells. Life Sci. 2019;228:85–97.
Masuda K, Aota Y, Muehleman C, Imai Y, Okuma M, Thonar EJ, An HS. A novel rabbit model of mild, reproducible disc degeneration by an anulus needle puncture: correlation between the degree of disc injury and radiological and histological appearances of disc degeneration. Spine (Phila Pa 1976). 2005;30(1):5–14.
Mirza SK, Deyo RA. Systematic review of randomized trials comparing lumbar fusion surgery to nonoperative care for treatment of chronic back pain. Spine (Phila Pa 1976). 2007;32(7):816–23.
Mukhopadhyay P, Rajesh M, Pan H, Patel V, Mukhopadhyay B, Batkai S, Pacher P. Cannabinoid-2 receptor limits inflammation, oxidative/nitrosative stress, and cell death in nephropathy. Free Radic Biol Med. 2010;48(3):457–67.
Mukhopadhyay P, Baggelaar M, Erdelyi K, Cao Z, Cinar R, Fezza F, Van der Stelt M. The novel, orally available and peripherally restricted selective cannabinoid CB2 receptor agonist LEI-101 prevents cisplatin-induced nephrotoxicity. Br J Pharmacol. 2016;173(3):446–58.
Navone SE, Marfia G, Giannoni A, Beretta M, Guarnaccia L, Gualtierotti R, Campanella R. Inflammatory mediators and signalling pathways controlling intervertebral disc degeneration. Histol Histopathol. 2017;32(6):523–42.
Pan Y, Chen D, Lu Q, Liu L, Li X, Li Z. Baicalin prevents the apoptosis of endplate chondrocytes by inhibiting the oxidative stress induced by H2O2. Mol Med Rep. 2017;16(3):2985–91.
Peluso I, Morabito G, Urban L, Ioannone F, Serafini M. Oxidative stress in atherosclerosis development: the central role of LDL and oxidative burst. Endocr Metab Immune Disord Drug Targets. 2012;12(4):351–60.
Qian J, Ge J, Yan Q, Wu C, Yang H, Zou J. Selection of the Optimal Puncture Needle for Induction of a Rat Intervertebral Disc Degeneration Model. Pain Phys. 2019;22(4):353–60.
Rajesh M, Mukhopadhyay P, Batkai S, Hasko G, Liaudet L, Huffman JW, Pacher P. CB2-receptor stimulation attenuates TNF-alpha-induced human endothelial cell activation, transendothelial migration of monocytes, and monocyte-endothelial adhesion. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2007;293(4):H2210–8.
Saha S, Mahalanobish S, Dutta S, Sil PC. Mangiferin ameliorates collateral neuropathy in tBHP induced apoptotic nephropathy by inflammation mediated kidney to brain crosstalk. Food Funct. 2019;10(9):5981–99.
Song Y, Li S, Geng W, Luo R, Liu W, Tu J, Yang C. Sirtuin 3-dependent mitochondrial redox homeostasis protects against AGEs-induced intervertebral disc degeneration. Redox Biol. 2018;19:339–53.
Sun D, Liu P, Cheng J, Ma Z, Liu J, Qin T. Correlation between intervertebral disc degeneration, paraspinal muscle atrophy, and lumbar facet joints degeneration in patients with lumbar disc herniation. BMC Musculoskelet Disord. 2017;18(1):167.
Tang Z, Hu B, Zang F, Wang J, Zhang X, Chen H. Nrf2 drives oxidative stress-induced autophagy in nucleus pulposus cells via a Keap1/Nrf2/p62 feedback loop to protect intervertebral disc from degeneration. Cell Death Dis. 2019;10(7):510.
Trojnar E, Erdelyi K, Matyas C, Zhao S, Paloczi J, Mukhopadhyay P, Pacher P. Cannabinoid-2 receptor activation ameliorates hepatorenal syndrome. Free Radic Biol Med. 2019;11.027.
Walker BF. The prevalence of low back pain: a systematic review of the literature from 1966 to 1998. J Spinal Disord. 2000;13(3):205–17.
Wang Y, Shen J, Chen Y, Liu H, Zhou H, Bai Z, Guo X. PINK1 protects against oxidative stress induced senescence of human nucleus pulposus cells via regulating mitophagy. Biochem Biophys Res Commun. 2018;504(2):406–14.
Wu Q, Zhang M, Liu X, Zhang J, Wang H. CB2R orchestrates neuronal autophagy through regulation of the mTOR signaling pathway in the hippocampus of developing rats with status epilepticus. Int J Mol Med. 2019;4439.
Zhang M, Zhang M, Wang L, Yu T, Jiang S, Jiang P, Guan D. Activation of cannabinoid type 2 receptor protects skeletal muscle from ischemia-reperfusion injury partly via Nrf2 signaling. Life Sci. 2019;230:55–67.
Zhou TY, Wu YG, Zhang YZ, Bao YW, Zhao Y. SIRT3 retards intervertebral disc degeneration by anti-oxidative stress by activating the SIRT3/FOXO3/SOD2 signaling pathway. Eur Rev Med Pharmacol Sci. 2019;23(21):9180–8.
Zhu F, Bao H, Yan P, Liu S, Bao M, Zhu Z, Qiu Y. Do the disc degeneration and osteophyte contribute to the curve rigidity of degenerative scoliosis? BMC Musculoskelet Disord. 2017;18(1):128.