Icariin giảm đau viêm khớp dạng thoái hóa bằng cách ức chế quá trình pyroptosis do NLRP3 trung gian

Journal of Orthopaedic Surgery and Research - 2019
Yan Zu1, Yue Mu2, Qiang Li1, Shuting Zhang1, Hongjuan Yan1
1School of Mechanical and Material Engineering, North China University of Technology, No.5, Jinyuanzhuang Road, Shijingshan District, Beijing, 100144, People’s Republic of China
2Department of Stomatology, Peking Union Medical College Hospital, Chinese Academy of Medical Sciences, Beijing, 100730, People’s Republic of China

Tóm tắt

Tóm tắt Đặt vấn đề Viêm khớp dạng thoái hóa (OA) là bệnh lý xương khớp thoái hóa mãn tính phổ biến, chủ yếu biểu hiện bằng tình trạng cứng khớp và thoái hóa sụn. Icariin (ICA), một chiết xuất từ Epimedium, đã được chứng minh bước đầu là có hiệu quả trong việc chống loãng xương và giảm viêm trong OA. Tuy nhiên, các cơ chế cơ bản của ICA đối với tế bào sụn cần được làm rõ. Phương pháp Các tế bào sụn được điều trị bằng LPS và chuột Wistar được điều trị bằng monosodium iodoacetate (MIA) đã được sử dụng là mô hình của OA trong ống nghiệm và trong cơ thể, tương ứng. Các thử nghiệm LDH và MTT được thực hiện để phát hiện độc tính tế bào và khả năng sống sót của tế bào. Mức độ biểu hiện của NLRP3, IL-1β, IL-18, MMP-1, MMP-13 và collagen II được phát hiện bằng qRT-PCR và phương pháp Western blot. Mức độ giải phóng của IL-1β và IL-18 được phát hiện bằng thử nghiệm ELISA. Hoạt động của caspase-1 được đánh giá bằng phương pháp dòng tế bào. Kiểm tra miễn dịch huỳnh quang và hóa mô miễn dịch đã được sử dụng để kiểm tra mức độ NLRP3 trong tế bào sụn và sụn chuột, tương ứng. Sự tiến triển của OA được theo dõi bằng nhuộm hematoxylin-eosin (H&E) và nhuộm safranin O/xanh nhanh. Kết quả ICA có thể ức chế quá trình viêm do LPS gây ra và giảm sự hình thành collagen trong các tế bào sụn. Hơn nữa, ICA có thể ức chế con đường tín hiệu caspase-1 do NLRP3 trung gian để giảm thiểu pyroptosis do LPS gây ra. Sự biểu hiện quá mức của NLRP3 đã đảo ngược các thay đổi trên do ICA gây ra. Điều này cũng được xác nhận thêm trong mô hình OA ở chuột rằng ICA làm giảm OA bằng cách ức chế pyroptosis do NLRP3 trung gian. Kết luận ICA đã ức chế OA thông qua việc hạn chế quá trình pyroptosis do tín hiệu NLRP3/caspase-1 trung gian trong các mô hình OA trong ống nghiệm và trong cơ thể, cho thấy rằng ICA có thể là một hợp chất tiềm năng trong việc điều trị OA.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Guermazi A, et al. Why radiography should no longer be considered a surrogate outcome measure for longitudinal assessment of cartilage in knee osteoarthritis. Arthritis Res Ther. 2011;13(6):247.

Singh R, Akhtar N, Haqqi TM. Green tea polyphenol epigallocatechin-3-gallate: inflammation and arthritis. [corrected]. Life Sci. 2010;86(25):907–18.

Zheng J, Li Q. Methylene blue regulates inflammatory response in osteoarthritis by noncoding long chain RNA CILinc02. J Cell Biochem. 2019;120(3):3331–8.

Favero M, et al. Inflammatory molecules produced by meniscus and synovium in early and end-stage osteoarthritis: a coculture study. J Cell Physiol. 2019;234(7):11176–87.

He XF, et al. Investigation for effects of iNOS on biological function of chondrocytes in rats with post-traumatic osteoarthritis. Eur Rev Med Pharmacol Sci. 2018;22(21):7140–7.

Patel L, et al. Tenascin-C induces inflammatory mediators and matrix degradation in osteoarthritic cartilage. BMC Musculoskelet Disord. 2011;12:164.

Lu YC, Evans CH, Grodzinsky AJ. Effects of short-term glucocorticoid treatment on changes in cartilage matrix degradation and chondrocyte gene expression induced by mechanical injury and inflammatory cytokines. Arthritis Res Ther. 2011;13(5):R142.

Miao EA, Rajan JV, Aderem A. Caspase-1-induced pyroptotic cell death. Immunological Rev. 2011;243(1):206–14.

Zhao LR, et al. NLRP1 and NLRP3 inflammasomes mediate LPS/ATP-induced pyroptosis in knee osteoarthritis. Mol Med Reports. 2018;17:4.

Jin C, et al. NLRP3 inflammasome plays a critical role in the pathogenesis of hydroxyapatite-associated arthropathy. Proc Natl Acad Sci U S A. 2011;108(36):14867–72.

Zhou J, et al. Differential miRNAomics of the synovial membrane in knee osteoarthritis induced by bilateral anterior cruciate ligament transection in rats. Mol Med Rep. 2018;18(4):4051–7.

Zhang W, et al. Effect of Chinese traditional herb Epimedium grandiflorum C. Morren and its extract Icariin on osteoarthritis via suppressing NF-kappaB pathway. Indian J Exp Biol. 2013;51(4):313–21.

Mi B, et al. Icariin activates autophagy via down-regulation of the NF-κB signaling-mediated apoptosis in chondrocytes. Front Pharmacol. 2018;9:605.

Wang Z, et al. Effects of icariin on the regulation of the OPG-RANKL-RANK system are mediated through the MAPK pathways in IL-1β-stimulated human SW1353 chondrosarcoma cells. Int J Mol Med. 2014;34(6):1720–6.

Zeng L, et al. Icariin inhibits MMP-1, MMP-3 and MMP-13 expression through MAPK pathways in IL-1β-stimulated SW1353 chondrosarcoma cells. Mol Med Rep. 2017;15(5):2853–8.

Vincourt JB, et al. Establishment of a reliable method for direct proteome characterization of human articular cartilage. Mol Cell Proteomics. 2006;5(10):1984–95.

Parra-Torres NM, Cázares-Raga FE, Kouri JB. Proteomic analysis of rat cartilage: the identification of differentially expressed proteins in the early stages of osteoarthritis. Proteome Sci. 2014;12(1):55.

Qu Y, et al. Morin exhibits anti-inflammatory effects on IL-1β-stimulated human osteoarthritis chondrocytes by activating the Nrf2 signaling pathway. Cell Physiol Biochem. 2018;51(4):1830–8.

Scotece M, et al. Oleocanthal inhibits catabolic and inflammatory mediators in LPS-activated human primary osteoarthritis (OA) chondrocytes through MAPKs/NF-κB pathways. Cell Physiol Biochem. 2018;49(6):2414–26.

Chin KY, Ima-Nirwana S. The role of vitamin E in preventing and treating osteoarthritis - a review of the current evidence. Front Pharmacol. 2018;9:946.

Zhong G, et al. Artemisinin ameliorates osteoarthritis by inhibiting the Wnt/β-catenin signaling pathway. Cell Physiol Biochem. 2018;51(6):2575–90.

Li M, et al. Icariin ameliorates palmitate-induced insulin resistance through reducing thioredoxin-interacting protein (TXNIP) and suppressing ER stress in C2C12 myotubes. Front Pharmacol. 2018;9:1180.

Zhang Y, Kong WN, Chai XQ. Compound of icariin, astragalus, and puerarin mitigates iron overload in the cerebral cortex of Alzheimer’s disease mice. Neural Regen Res. 2018;13(4):731–6.

Chen WF, et al. Neuroprotective properties of icariin in MPTP-induced mouse model of Parkinson’s disease: involvement of PI3K/Akt and MEK/ERK signaling pathways. Phytomedicine. 2017;25:93–9.

Jin J, et al. An outline for the pharmacological effect of icariin in the nervous system. Eur J Pharmacol. 2018;842:20–32.

McAllister MJ, et al. NLRP3 as a potentially novel biomarker for the management of osteoarthritis. Osteoarthritis Cartilage. 2018;26(5):612–9.

Sun Y, et al. Curcumin prevents osteoarthritis by inhibiting the activation of inflammasome NLRP3. J Interferon Cytokine Res. 2017;37(10):449–55.

Shi J, et al. Estradiol inhibits NLRP3 inflammasome in fibroblast-like synoviocytes activated by lipopolysaccharide and adenosine triphosphate. Int J Rheum Dis. 2017.

Man SM, Karki R, Kanneganti TD. Molecular mechanisms and functions of pyroptosis, inflammatory caspases and inflammasomes in infectious diseases. Immunol Rev. 2017;277(1):61-75

Feng S, Fox D, Man SM. Mechanisms of Gasdermin family members in inflammasome signaling and cell death. J Mol Biol. 2018;430(18 Pt B):3068–80.

McKenzie BA, et al. Caspase-1 inhibition prevents glial inflammasome activation and pyroptosis in models of multiple sclerosis. Proc Natl Acad Sci U S A. 2018;115(26):E6065–74.

Chien H, Dix RD. Evidence for multiple cell death pathways during development of experimental cytomegalovirus retinitis in mice with retrovirus-induced immunosuppression: apoptosis, necroptosis, and pyroptosis. J Virol. 2012;86(20):10961–78.

Mamik MK, Power C. Inflammasomes in neurological diseases: emerging pathogenic and therapeutic concepts. Brain. 2017;140(9):2273–85.

Tan CC, et al. NLRP1 inflammasome is activated in patients with medial temporal lobe epilepsy and contributes to neuronal pyroptosis in amygdala kindling-induced rat model. J Neuroinflammation. 2015;12:18.

Lacey CA, et al. Caspases-1 and caspase-11 mediate pyroptosis, inflammation, and control of. Infect Immun. 2018.

Joosten LA, et al. Inflammatory arthritis in caspase 1 gene-deficient mice: contribution of proteinase 3 to caspase 1-independent production of bioactive interleukin-1beta. Arthritis Rheum. 2009;60(12):3651–62.

Thông tin
Thông tin xuất bản

Journal of Orthopaedic Surgery and Research

Thông tin tác giả