Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sự bộc lộ quá mức COX-2 ở tế bào thần kinh dẫn đến sản xuất chủ yếu PGE2 và phản ứng sốt bị thay đổi
NeuroMolecular Medicine - 2003
Tóm tắt
Cyclooxygenase xúc tác cho bước đầu tiên trong quá trình hình thành prostaglandin và thromboxan từ axit arachidonic. Cyclooxygenase-2 (COX-2), isoform cảm ứng của cyclooxygenase, được biểu hiện chọn lọc trong não ở các tế bào thần kinh của hippocampus, vỏ não, amygdala và vùng hạ đồi. Prostaglandin có chức năng trong nhiều quá trình trong hệ thần kinh trung ương (CNS), bao gồm kích thích sốt, cảm giác đau, và học tập cũng như trí nhớ, và được gia tăng trong các mô hình tổn thương não do kích thích quá mức như đột quỵ và động kinh. Để hiểu rõ hơn về các chức năng đa dạng của COX-2 và các sản phẩm prostaglandin của nó trong não, chúng tôi đã phát triển một mô hình chuột biến gen, trong đó COX-2 được biểu hiện quá mức chọn lọc ở các tế bào thần kinh của hệ thần kinh trung ương. Chuột biến gen COX-2 cho thấy mức độ của tất cả các prostaglandin và thromboxane đều tăng lên, mặc dù sự gia tăng chủ yếu của PGE2 so với các prostaglandin khác, tiếp theo là sự gia tăng khiêm tốn hơn của PGI2, và mức tăng tương đối nhỏ của PGF2α, PGD2 và TxB2. Chúng tôi cũng đã xem xét xem việc tăng sản xuất prostaglandin ở tế bào thần kinh có ảnh hưởng đến sự kích thích sốt trong phản ứng với lipopolysaccharide, một loại độc tố vi khuẩn. Sự cảm ứng COX-2 trong nội mô não đã được xác định là có vai trò quan trọng trong việc kích thích sốt, và chúng tôi đã kiểm tra xem việc biểu hiện COX-2 ở vùng hạ đồi cũng góp phần vào phản ứng sốt hay không. Chúng tôi phát hiện ra rằng ở những con chuột biểu hiện COX-2 biến gen trong hạ đồi trước, phản ứng sốt đã được tăng cường đáng kể ở chuột biến gen so với chuột không biến gen, với thời gian bắt đầu sốt được rút ngắn từ 1–2 giờ sau khi xử lý LPS, cho thấy vai trò của COX-2 được sản xuất từ tế bào thần kinh trong phản ứng sốt.
Từ khóa
#COX-2 #PGE2 #tế bào thần kinh #phản ứng sốt #mô hình chuột biến genTài liệu tham khảo
Adams J., Collaco-Moraes Y., and de Belleroche J. (1996) Cyclooxygenase-2 induction in cerebral cortex: an intracellular response to synaptic excitation. J. Neurochem. 66, 6–13.
Andreasson K. I., Savonenko A., Vidensky S., et al. (2001) Age-dependent cognitive deficits and neuronal apoptosis in cyclooxygenase-2 transgenic mice. J. Neurosci. 21, 8198–8209.
Breder C. D., Dewitt D., and Krang R. P. (1995) Characterization of inducible cyclooxygenase in rat brain. J. Comp. Neurol. 355, 296–315.
Breder C. D. and Saper C. B. (1996) Expression of inducible cyclooxygenase mRNA in the mouse brain after systemic administration of bacterial lipopolysaccharide. Brain Res. 713, 64–69.
Breyer R. M., Bagdassarian C. K., Myers S. A., and Breyer M. D. (2001) Prostanoid receptors: subtypes and signaling. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 41, 661–690.
Brock T. G., McNish R. W., and Peters-Golden M. (1999) Arachidonic acid is preferentially metabolized by cyclooxygenase-2 to prostacyclin and prostaglandin E2. J. Biol. Chem. 274, 11,660–11,666.
Bustos M., Coffman T. M., Saadi S., and Platt J. L. (1997) Modulation of eicosanoid metabolism in endothelial cells in a xenograft model. Role of cyclooxygenase-2. J. Clin. Invest. 100, 1150–1158.
Cao C., Matsumura K., Ozaki M., and Watanabe Y. (1999) Lipopolysaccharide injected into the cerebral ventricle evokes fever through induction of cyclooxygenase-2 in brain endothelial cells. J. Neurosci. 19, 716–725.
Cao C., Matsumura K., Yamagata K., and Watanabe Y. (1995) Induction by lipopolysaccharide of cyclooxygenase-2 mRNA in rat brain; its possible role in the febrile response. Brain Res. 697, 187–196.
Cao C., Matsumura K., Yamagata K., and Watanabe Y. (1997) Involvement of cyclooxygenase-2 in LPS-induced fever and regulation of its mRNA by LPS in the rat brain. Am. J. Physiol. 272, R1712-R1725.
Caroni P. (1997) Overexpression of growth associated proteins in the neurons of adult transgenic mice. J. Neurosci. Methods 71, 3–9.
Chai Z., Gatti S., Toniatti C., et al. (1996) Interleukin (IL)-6 gene expression in the central nervous system is necessary for fever response to lipopolysaccharide or IL-1 beta: a study on IL-6-deficient mice. J. Exp. Med. 183, 311–316.
Ek M., Arias C., Sawchenko P., and Ericsson-Dahlstrand A. (2000) Distribution of the EP3 prostaglandin E(2) receptor subtype in the rat brain: relationship to sites of interleukin-1-induced cellular responsiveness. J. Comp. Neurol. 428, 5–20.
Hewitt S. J., Uliasz T., Vidwans A., and Hewett J. A. (2000) Cyclooxygenase-2 contributes to N-methyl-D-aspartate mediated neuronal cell death in primary cortical cultures. J. Pharm. Expt. Ther. 293, 417–425.
Hla T., Bishop-Bailey D., Liu C. H., et al. (1999) Cyclooxygenase-1 and -2 isoenzymes. Int. J. Biochem. Cell Biol. 31, 551–557.
Horai R., Asano M., Sudo K., et al. (1998) Production of mice deficient in genes for interleukin (IL)-1alpha, IL-1beta, IL-1alpha/beta, and IL-1 receptor antagonist shows that IL-1beta is crucial in turpentine-induced fever development and glucocorticoid secretion. J. Exp. Med. 187, 1463–1475.
Huang M., Stolina M., Sharma S., et al. (1998) Non-small cell lung cancer cyclooxygenase-2-dependent regulation of cytokine balance in lymphocytes and macrophages: up-regulation of interleukin 10 and down-regulation of interleukin 12 production. Cancer Res. 58, 1208–1216.
Ingraham H. A., Lawless G. M., and Evans G. A. (1986) The mouse Thy1.2 glycoprotein gene: Complete sequence and identification of an unusual promoter. J. Immunol. 136, 1482–1489.
Jakobsson P. J., Thoren S., Morgenstern R., and Samuelsson B. (1999) Identification of human prostaglandin E synthase: a microsomal, glutathione-dependent, inducible enzyme, constituting a potential novel drug target. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96, 7220–7225.
Kaufmann W. E., Andreasson K. I., Isakson P. C., and Worley P. F. (1997) Cyclooxygenases and the central nervous system. Prostaglandins 54, 601–624.
Kaufmann W. E., Worley P. F., Pegg J., et al. (1996) Cox-2, a synaptically induced enzyme, is expressed by excitatory neurons at postsynaptic sites in rat cerebral cortex. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93, 2317–2321.
Lacroix S. and Rivest S. (1998) Effect of acute systemic inflammatory response and cytokines on the transcription of the genes encoding cyclooxygenase enzymes (COX-1 and COX-2) in the rat brain. J. Neurochem. 70, 452–466.
Matsumura K., Cao C., Ozaki M., et al. (1998) Brain endothelial cells express cyclooxygenase-2 during lipopolysaccharide-induced fever: light and electron microscopic immunocytochemical studies. J. Neurosci. 18, 6279–6289.
Miettinen S., Fusco F. R., Yrjanheikki J., et al. (1997) Spreading depression and focal brain ischemia induce cyclooxygenase-2 in cortical neurons through N-methyl-D-aspartic acid-receptors and phospholipase A2. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94, 6500–6505.
Minami T., Nakano H., Kobayashi T., et al. (2001) Characterization of EP receptor subtypes responsible for prostaglandin E2-induced pain responses by use of EP1 and EP3 receptor knockout mice. Br. J. Pharmacol. 133, 438–444.
Mizoguchi A., Eguchi N., Kimura K., et al. (2001) Dominant localization of prostaglandin D receptors on arachnoid trabecular cells in mouse basal forebrain and their involvement in the regulation of non-rapid eye movement sleep. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98, 11,674–11,679.
Modeer T., Bengtsson A., and Rolla G. (1996) Triclosan reduces prostaglandin biosynthesis in human gingival fibroblasts challenged with interleukin-1 in vitro. J. Clin. Periodontol. 23, 927–933.
Nakayama M., Uchimura K., Zhu R. L., et al. (1998) Cyclooxygenase-2 inhibitions prevents delayed death of CA1 hippocampal neurons following global ischemia. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95, 10,954–10,959.
Nogawa S., Zhang F., Ross E., and Iadecola C. (1997) Cyclo-oxygenase-2 gene expression in neurons contributes to ischemic brain damage. J. Neurosci. 17, 2746–2755.
Sagar S. M. (1994) The functional neuroanatomy of the acute-phase response. Ann. NY Acad. Sci. 739, 282–291.
Satoh T., Ishikawa Y., Kataoka Y., et al. (1999) CNS-specific prostacyclin ligands as neuronal survival-promoting factors in the brain. Eur. J. Neurosci. 11, 3115–3124.
Scammell T. E., Elmquist J. K., Griffin J. D., and Saper C. B. (1996) Ventromedial preoptic prostaglandin E2 activates fever-producing autonomic pathways. J. Neurosci. 16, 6246–6254.
Scammell T. E., Griffin J. D., Elmquist J. K., and Saper C. B. (1998) Microinjection of a cyclooxygenase inhibitor into the anteroventral preoptic region attenuates LPS fever. Am. J. Physiol. 274, R783-R789.
Seregi A., Forstermann U., Heldt R., and Hertting G. (1985) The formation and regional distribution of prostaglandins D2 and F2 alpha in the brain of spontaneously convulsing gerbils. Brain Res. 337, 171–174.
Smith W. L., DeWitt D. L., and Garavito R. M. (2000) Cyclooxygenases: structural, cellular, and molecular biology. Annu. Rev. Biochem. 69, 145–182.
Tsien J. Z., Chen D. F., Gerber D., et al. (1996) Subregion and cell type restricted gene knockout in mouse brain. Cell 87, 1317–1326.
Ushikubi F., Segi E., Sugimoto Y., et al. (1998) Impaired febrile response in mice lacking the prostaglandin E receptor subtype EP3. Nature 395, 281–284.
Vane J. R. (1971) Inhibition of prostaglandin synthesis as a mechanism of action for aspirin-like drugs. Nature New. Biol. 231, 232–235.
Vidal M., Morris R., Grosveld F., and Spanopoulou E. (1990) Tissue-specific control elements of the Thy-1 gene. EMBO J. 9, 833–840.
Yamagata K., Andreasson K., Kaufmann W. E., et al. (1993) Expression of a mitogen-inducible cyclooxygenase in brain neurons: regulation by synaptic activity and glucocorticoids. Neuron 11, 371–386.
Yamagata K., Matsumura K., Inoue W., et al. (2001) Coexpression of microsomal-type prostaglandin E synthase with cyclooxygenase-2 in brain endothelial cells of rats during endotoxin-induced fever. J. Neurosci. 21, 2669–2677.