Thiếu hụt MCP-1 gây ra viêm biến đổi kèm theo suy giảm tái tạo cơ xương

Journal of Leukocyte Biology - Tập 81 Số 3 - Trang 775-785 - 2007
Paula K. Shireman1,2,3,4, Veronica Contreras‐Shannon5, Oscar Ochoa2, Bijal Karia2, Joel Michalek6, Linda M. McManus7,8,3
1Departments of Medicine, University of Texas Health Science Center , San Antonio, Texas , USA
2Departments of Surgery, University of Texas Health Science Center , San Antonio, Texas , USA
3Sam and Ann Barshop Institute for Longevity and Aging Studies, University of Texas Health Science Center , San Antonio, Texas , USA
4South Texas Veterans Health Care System, San Antonio, Texas, USA
5Departments of Cellular and Structural Biology, University of Texas Health Science Center , San Antonio, Texas , USA
6Departments of Epidemiology and Biostatistics, University of Texas Health Science Center , San Antonio, Texas , USA
7Departments of Pathology, University of Texas Health Science Center , San Antonio, Texas , USA
8Departments of Periodontics, University of Texas Health Science Center , San Antonio, Texas , USA

Tóm tắt

Tóm tắtChúng tôi đã nghiên cứu vai trò của MCP-1, một yếu tố hóa hướng động và kích hoạt mạnh cho đại thực bào, trong việc tưới máu, viêm và tái tạo cơ xương sau tổn thương thiếu máu cục bộ. Chuột MCP-1−/− hoặc chuột đối chứng C57Bl/6J (loại hoang dã - WT) đã được trải qua thủ thuật cắt động mạch đùi (FAE). Cơ bắp được thu thập để làm nghiên cứu mô học, đánh giá các chemokine trong mô và đo lường hoạt tính của lactate dehydrogenase (LDH) và myeloperoxidase. Ở chuột MCP-1−/−, quá trình phục hồi tưới máu bị chậm lại, và LDH cũng như kích thước sợi cơ, những chỉ số của tái tạo cơ, đều giảm. Viêm biến đổi đã được quan sát với sự gia tăng tích tụ bạch cầu đa nhân trung tính ở chuột MCP-1−/− so với chuột WT vào Ngày 1 và 3 (P≤0.003), trong khi đó số lượng đại thực bào ở chuột MCP-1−/− giảm vào Ngày 3. Khi mô hoại tử được loại bỏ ở chuột WT, đại thực bào giảm (Ngày 7). Ngược lại, sự tích tụ đại thực bào ở chuột MCP-1−/− tăng lên đi kèm với mô hoại tử còn sót lại và sự suy giảm tái tạo cơ. Khớp với viêm biến đổi, các yếu tố hóa hướng động bạch cầu đa nhân trung tính (chemokine gốc keratinocyte và protein viêm đại thực bào-2) đã gia tăng vào Ngày 1 sau FAE. Yếu tố hóa hướng động đại thực bào MCP-5 đã tăng đáng kể ở chuột WT vào Ngày 3 so với chuột MCP-1−/−. Tuy nhiên, vào Ngày 7 sau FAE, MCP-5 tăng lên đáng kể ở chuột MCP-1−/− so với chuột WT. Việc bổ sung MCP-1 ngoại sinh không kích thích sự phát triển trong tế bào myoblast chuột (tế bào C2C12) trong ống nghiệm. MCP-1 là yếu tố thiết yếu cho sự tái tưới máu và hoàn thành thành công quá trình tái tạo cơ xương bình thường sau tổn thương mô do thiếu máu. Sự suy giảm tái tạo cơ ở chuột MCP-1−/− cho thấy vai trò quan trọng của đại thực bào và MCP-1 trong các quá trình sửa chữa mô.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Deindl, 2005, The art of arteriogenesis, Cell Biochem. Biophys., 43, 1, 10.1385/CBB:43:1:001

Merly, 1999, Macrophages enhance muscle satellite cell proliferation and delay their differentiation, Muscle Nerve, 22, 724, 10.1002/(SICI)1097-4598(199906)22:6<724::AID-MUS9>3.0.CO;2-O

Tidball, 2005, Inflammatory processes in muscle injury and repair, Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol., 288, R345, 10.1152/ajpregu.00454.2004

Lescaudron, 1999, Blood borne macrophages are essential for the triggering of muscle regeneration following muscle transplant, Neuromuscul. Disord., 9, 72, 10.1016/S0960-8966(98)00111-4

Lu, 1998, Abnormalities in monocyte recruitment and cytokine expression in monocyte chemoattractant protein 1-deficient mice, J. Exp. Med., 187, 601, 10.1084/jem.187.4.601

Charo, 2004, Chemokines in the pathogenesis of vascular disease, Circ. Res., 95, 858, 10.1161/01.RES.0000146672.10582.17

Shireman, 2006, MCP-1 parallels inflammatory and regenerative responses in ischemic muscle, J. Surg. Res., 134, 145, 10.1016/j.jss.2005.12.003

Niiyama, 2004, Roles of endogenous monocyte chemoattractant protein-1 in ischemia-induced neovascularization, J. Am. Coll. Cardiol., 44, 661, 10.1016/j.jacc.2004.04.046

Waeckel, 2005, Impairment in postischemic neovascularization in mice lacking the CXC chemokine receptor 3, Circ. Res., 96, 576, 10.1161/01.RES.0000159389.55544.20

Voskuil, 2004, Abnormal monocyte recruitment and collateral artery formation in monocyte chemoattractant protein-1-deficient mice, Vasc. Med., 9, 287, 10.1191/1358863x04vm571oa

Ito, 1997, Monocyte chemotactic protein-1 increases collateral and peripheral conductance after femoral artery occlusion, Circ. Res., 80, 829, 10.1161/01.RES.80.6.829

Robertson, 1993, The role of macrophages in skeletal muscle regeneration with particular reference to chemotaxis, Exp. Cell Res., 207, 321, 10.1006/excr.1993.1199

Tidball, 1995, Inflammatory cell response to acute muscle injury, Med. Sci. Sports Exerc., 27, 1022, 10.1249/00005768-199507000-00011

Hawke, 2001, Myogenic satellite cells: physiology to molecular biology, J. Appl. Physiol., 91, 534, 10.1152/jappl.2001.91.2.534

Teboul, 1995, Thiazolidinediones and fatty acids convert myogenic cells into adipose-like cells, J. Biol. Chem., 270, 28183, 10.1074/jbc.270.47.28183

Sun, 2005, The role of muscle-derived stem cells in bone tissue engineering, Biomaterials, 26, 3953, 10.1016/j.biomaterials.2004.10.016

Steffel, 2003, Migration and differentiation of myogenic precursors following transplantation into the developing rat brain, Stem Cells, 21, 181, 10.1634/stemcells.21-2-181

Shireman, 2005, Differential necrosis despite similar perfusion in mouse strains after ischemia, J. Surg. Res., 129, 242, 10.1016/j.jss.2005.06.013

Charge, 2004, Cellular and molecular regulation of muscle regeneration, Physiol. Rev., 84, 209, 10.1152/physrev.00019.2003

Hornung, 1990, Estimation of average concentration in the presence of nondetectable values, Appl. Occup. Environ. Hyg., 5, 46, 10.1080/1047322X.1990.10389587

Ueno, 2002, Critical roles for bradykinin and prostanoids in acute inflammatory reactions: a search using experimental animal models, Curr. Drug Targets Inflamm. Allergy, 1, 363, 10.2174/1568010023344553

Bradley, 1982, Measurement of cutaneous inflammation: estimation of neutrophil content with an enzyme marker, J. Invest. Dermatol., 78, 206, 10.1111/1523-1747.ep12506462

Jerva, 1997, Functional and receptor binding characterization of recombinant murine macrophage inflammatory protein 2: sequence analysis and mutagenesis identify receptor binding epitopes, Protein Sci., 6, 1643, 10.1002/pro.5560060805

Bozic, 1995, Expression and biologic characterization of the murine chemokine KC, J. Immunol., 154, 6048, 10.4049/jimmunol.154.11.6048

Menten, 2002, Macrophage inflammatory protein-1, Cytokine Growth Factor Rev., 13, 455, 10.1016/S1359-6101(02)00045-X

Sarafi, 1997, Murine monocyte chemoattractant protein (MCP)-5: a novel CC chemokine that is a structural and functional homologue of human MCP-1, J. Exp. Med., 185, 99, 10.1084/jem.185.1.99

Fink, 2003, Recovery of contractile and metabolic phenotypes in regenerating slow muscle after notexin-induced or crush injury, J. Muscle Res. Cell Motil., 24, 421, 10.1023/A:1027387501614

Koleva, 2005, Pleiotropic effects of sonic hedgehog on muscle satellite cells, Cell. Mol. Life Sci., 62, 1863, 10.1007/s00018-005-5072-9

Epstein, 1995, Pax3 inhibits myogenic differentiation of cultured myoblast cells, J. Biol. Chem., 270, 11719, 10.1074/jbc.270.20.11719

Bleul, 1996, A highly efficacious lymphocyte chemoattractant, stromal cell-derived factor 1 (SDF-1), J. Exp. Med., 184, 1101, 10.1084/jem.184.3.1101

Tang, 2004, CCR2–/– knockout mice revascularize normally in response to severe hindlimb ischemia, J. Vas. Surg., 40, 786, 10.1016/j.jvs.2004.07.012

Heil, 2004, Collateral artery growth (arteriogenesis) after experimental arterial occlusion is impaired in mice lacking CC-chemokine receptor-2, Circ. Res., 94, 671, 10.1161/01.RES.0000122041.73808.B5

Contreras-Shannon, 2006, Fat accumulation with altered inflammation and regeneration in skeletal muscle of CCR2 –/– mice following ischemic injury, Am. J. Physiol. Cell Physiol.

Schecter, 2004, MCP-1-dependent signaling in CCR2(—/—) aortic smooth muscle cells, J. Leukoc. Biol., 75, 1079, 10.1189/jlb.0903421

Koth, 2004, Aspergillus antigen induces robust Th2 cytokine production, inflammation, airway hyperreactivity and fibrosis in the absence of MCP-1 or CCR2, Respir. Res., 5, 12, 10.1186/1465-9921-5-12

Kim, 2003, MCP-1 deficiency is associated with reduced intimal hyperplasia after arterial injury, Biochem. Biophys. Res. Commun., 310, 936, 10.1016/j.bbrc.2003.09.088

Dewald, 2005, CCL2/monocyte chemoattractant protein-1 regulates inflammatory responses critical to healing myocardial infarcts, Circ. Res., 96, 881, 10.1161/01.RES.0000163017.13772.3a

Li, 2005, Blocking of monocyte chemoattractant protein-1 during tubulointerstitial nephritis resulted in delayed neutrophil clearance, Am. J. Pathol., 167, 637, 10.1016/S0002-9440(10)62039-1

Jinnouchi, 2003, Impaired hepatic granuloma formation in mice deficient in C-C chemokine receptor 2, J. Pathol., 200, 406, 10.1002/path.1362

Kuziel, 1997, Severe reduction in leukocyte adhesion and monocyte extravasation in mice deficient in CC chemokine receptor 2, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 94, 12053, 10.1073/pnas.94.22.12053

Ferreira, 2005, The effect of MCP-1 depletion on chemokine and chemokine-related gene expression: evidence for a complex network in acute inflammation, Cytokine, 30, 64, 10.1016/j.cyto.2004.12.006

Amano, 2004, Essential contribution of monocyte chemoattractant protein-1/C-C chemokine ligand-2 to resolution and repair processes in acute bacterial pneumonia, J. Immunol., 172, 398, 10.4049/jimmunol.172.1.398

Toumi, 2003, The inflammatory response: friend or enemy for muscle injury?, Br. J. Sports Med., 37, 284, 10.1136/bjsm.37.4.284

Teixeira, 2003, Neutrophils do not contribute to local tissue damage, but play a key role in skeletal muscle regeneration, in mice injected with Bothrops asper snake venom, Muscle Nerve, 28, 449, 10.1002/mus.10453

Teixeira, 2005, Effects of neutrophil depletion in the local pathological alterations and muscle regeneration in mice injected with Bothrops jararaca snake venom, Int. J. Exp. Pathol., 86, 107, 10.1111/j.0959-9673.2005.00419.x

Nguyen, 2005, Null mutation of myeloperoxidase in mice prevents mechanical activation of neutrophil lysis of muscle cell membranes in vitro and in vivo, J. Physiol., 565, 403, 10.1113/jphysiol.2005.085506

Maus, 2002, The role of CC chemokine receptor 2 in alveolar monocyte and neutrophil immigration in intact mice, Am. J. Respir. Crit. Care Med., 166, 268, 10.1164/rccm.2112012

DiTirro, 1998, Disruption of the cellular inflammatory response to Listeria monocytogenes infection in mice with disruptions in targeted genes, Infect. Immun., 66, 2284, 10.1128/IAI.66.5.2284-2289.1998

Huang, 2001, Absence of monocyte chemoattractant protein 1 in mice leads to decreased local macrophage recruitment and antigen-specific T helper cell type 1 immune response in experimental autoimmune encephalomyelitis, J. Exp. Med., 193, 713, 10.1084/jem.193.6.713

Grounds, 1998, Age-associated changes in the response of skeletal muscle cells to exercise and regeneration, Ann. N. Y. Acad. Sci., 854, 78, 10.1111/j.1749-6632.1998.tb09894.x

Carlson, 1983, The regeneration of skeletal muscle fibers following injury: a review, Med. Sci. Sports Exerc., 15, 187, 10.1249/00005768-198315030-00003

Baker, 2004, P-selectin inhibition suppresses muscle regeneration following injury, J. Leukoc. Biol., 76, 352, 10.1189/jlb.1102528

Egami, 2006, Ischemia-induced angiogenesis: role of inflammatory response mediated by P-selectin, J. Leukoc. Biol., 79, 971, 10.1189/jlb.0805448

Gosselin, 2004, Targeting the immune system to improve ventilatory function in muscular dystrophy, Med. Sci. Sports Exerc., 36, 44, 10.1249/01.MSS.0000106185.22349.2C

Cantini, 1995, Macrophage-released factor stimulates selectively myogenic cells in primary muscle culture, J. Neuropathol. Exp. Neurol., 54, 121, 10.1097/00005072-199501000-00014

Cantini, 1994, Macrophages regulate proliferation and differentiation of satellite cells, Biochem. Biophys. Res. Commun., 202, 1688, 10.1006/bbrc.1994.2129

Massimino, 1997, ED2+ macrophages increase selectively myoblast proliferation in muscle cultures, Biochem. Biophys. Res. Commun., 235, 754, 10.1006/bbrc.1997.6823

Bartoli, 2001, CCR2A and CCR2B, the two isoforms of the monocyte chemoattractant protein-1 receptor, are up-regulated and expressed by different cell subsets in idiopathic inflammatory myopathies, Acta Neuropathol. (Berl.), 102, 385, 10.1007/s004010100394

Chazaud, 2003, Satellite cells attract monocytes and use macrophages as a support to escape apoptosis and enhance muscle growth, J. Cell Biol., 163, 1133, 10.1083/jcb.200212046

Warren, 2005, Chemokine receptor CCR2 involvement in skeletal muscle regeneration, FASEB J., 19, 413, 10.1096/fj.04-2421fje

Li, 2005, The molecular basis of transdifferentiation, J. Cell. Mol. Med., 9, 569, 10.1111/j.1582-4934.2005.tb00489.x

Thông tin
Thông tin xuất bản

Journal of Leukocyte Biology

Tập 81 Số 3

775-785

Thông tin tác giả