Белок-антиоксидант DJ-1 провоцирует развитие воспаления после ишемического инсульта

Ишемический инсульт — это повреждение мозга из-за нарушения кровоснабжения, например, из-за тромба в артерии. Ишемические инсульты обычно сопровождаются воспалением, которое ухудшает протекание заболевания. Группа ученых из Японии показала, что антиоксидантный белок DJ-1, известный также как PARK7, вносит большой вклад в развитие воспаления.

Во время инфекций воспаление развивается после того, как молекулы, специфичные для патогенов, улавливаются рецепторами распознавания паттерна (pattern recognition receptors, PRR) на поверхности иммунных клеток. Активация PRR индуцирует экспрессию различных воспалительных медиаторов. Рецепторы могут реагировать и на эндогенные молекулы, которые выбрасываются из клеток при повреждении тканей. Такие молекулы называются молекулярными фрагментами, ассоциированными с повреждениями (damage-associated molecular patterns, DAMP). Вклад DAMP в развитие воспаления при ишемическом инсульте уже был показан ранее.

Предыдущие работы этой научной группы показали значительную DAMP-активность во фракциях 15–25 кДа гомогенатов поврежденного мозга мышей с индуцированным инсультом. В новой работе с помощью масс-спектрометрии ученые идентифицировали в этих фракциях потенциальные DAMP и создали рекомбинантные белки на их основе. Эти белки добавляли в культуру макрофагов, полученных и костного мозга, и оценивали их активацию. Один из белков, DJ-1, индуцировал экспрессию воспалительных цитокинов, таких как TNFα, IL-1β и IL-23. Это говорит о его функционировании в качестве DAMP.

Ученые проверили взаимодействие DJ-1 с толл-подобными рецепторами (TLR) — одним из основных семейств PRR. Белок добавляли в культуры клеток HEK293, экспрессирующих различные TLR. Активация рецепторов в этих клетках приводила к активации люциферазного репортера. Люциферазная активность наблюдалась в клетках, несущих рецепторы TLR2 и TLR4. Дополнительно ученые проверили взаимодействие DJ-1 с миелоидными клетками, полученными от мышей с нокаутом TLR2 и (или) TLR4. Уровень экспрессии воспалительных цитокинов, индуцированных DJ-1, значительно снижался при отсутствии одного из рецепторов. При отсутствии обоих рецепторов экспрессии цитокинов почти не происходило.

Иммуногистохимическое окрашивание тканей мозга, полученных от мышей с индуцированным инсультом, показало, что через 6–12 часов после развития инсульта DJ-1 накапливается в поврежденных нейронах. Ученые предположили, что антиоксидантная активность DJ-1 помогает клеткам справляться с ишемическим стрессом. Через 24 часа после развития инсульта происходил активный некроз нейронов, и DJ-1 фиксировался в клеточных остатках. В это же время повышался уровень инфильтрации в мозг миелоидных клеток. Высвободившийся при некрозе DJ-1 взаимодействовал с TLR2 и TLR4 на поверхности миелоидных клеток, что приводило к развитию воспаления.

В следующем опыте ученые вводили мышам антитело, нейтрализующее внеклеточный DJ-1, сразу после инсульта. Антитело значительно снижало уровень экспрессии факторов воспаления, уменьшало объем повреждений мозговой ткани и повышало выживаемость модельных мышей.

В целом работа показала, что DJ-1 — это молекула из группы DAMP, провоцирующая воспаление и повреждение тканей при ишемическом инсульте за счет взаимодействия с TLR2 и TLR4. Авторы предполагают, что DJ-1 участвует и в развитии других нейродегенеративных заболеваний, а потому может использоваться как мишень для терапии.