ДОСЛІДЖЕННЯ УЧАСТІ TLR4 У СИГНАЛЬНИХ ШЛЯХАХ, ЩО АКТИВУЮТЬСЯ В ОВАРІАЛЬНИХ КЛІТИНАХ МИШЕЙ ЗА УМОВ ВПЛИВУ ЛІПОПОЛІСАХАРИДУ
DOI:
https://doi.org/10.31861/biosystems2022.01.009Keywords:
ооцити, кумулюсні клітини, ліпополісахариди, толл подібні рецептори 4, TAK242Abstract
Толл подібний рецептор 4 (TLR4) є широко описаним трансмембранним білком, який бере участь у запальних процесах. Бактеріальна інфекція є одним із основних факторів, що впливає на зміну експресії TLR4. При цьому рівень останньої прямо пропорційно корелює з тяжкістю процесу, що у ряді випадків дозволяє розглядати ці рецептори як ранні маркери інфекції. Раніше показано, що за умов експериментальної ендотоксемії спостерігалось порушення функцій клітин яєчників у мишей. Патологічні зміни фолікулярного оточення ооцитів призводили до порушення мейотичного дозрівання ооцитів. Однак залучення TLR4 у активацію сигнальних шляхів в оваріальних клітинах під впливом ліпополісахариду (LPS) потребує ретельного вивчення. Дослідження даної проблеми є важливим як з точки зору розуміння патогенетичних механізмів, що опосередковують репродуктивні розлади, пов’язані з наявністю в організмі ендотоксинів, так і з метою створення ефективних терапевтичних підходів для лікування цих патологій. В представленій роботі ми дослідили фармакологічний вплив TAK242 (інгібітора TLR4) на мейотичне дозрівання ооцитів мишей in vitro за умов впливу LPS. Дослідження проведено на кумулюсно-ооцитарних клітинних комплексах (КОКК), а також на ооцитах, ізольованих від кумулюсних клітин, виділених із яєчників мишей лінії Альбіно. Нами показано, що при культивуванні КОКК та ізольованих ооцитів у присутності LPS відбувалось пригнічення мейозу. Однак попередня обробка клітин протягом 15 хвилин інгібітором TLR4 (ТАК242) з наступним введенням LPS у середовище культивування покращувало мейотичне дозрівання КОКК та ооцитів, ізольованих від кумулюсних клітин. Крім того, за умов одночасного введення ТАК242 та LPS у культуральне середовище не виявлено вірогідної різниці у показниках мейотичного дозрівання ооцитів порівняно із 15 хвилинною передобробкою інгібітором як для КОКК, так і для ізольованих ооцитів. Отримані дані можуть свідчити про наявність TLR4 на ооцитах і кумулюсних клітинах мишей; а також служити підставою для дослідження доцільності терапевтичного використання інгібіторів TLR4 під час захворювань, в ході розвитку яких відбувається взаємодія між TLR4 та його лігандами, зокрема LPS.
References
Bromfield JJ, Sheldon IM. Lipopolysaccharide initiates inflammation in bovine granulosa cells via the TLR4 pathway and perturbs oocyte meiotic progression in vitro. Endocrinology. 2011; 152(12): 5029–5040. doi:10.1210/en.2011–1124.
Ciesielska A., Matyjek M., Kwiatkowska K. TLR4 and CD14 trafficking and its influence on LPS-induced pro-inflammatory signaling. Cell Mol Life Sci. 2021; 78(4): 1233–1261. doi:10.1007/s00018–020–03656–y.
Ernst EH., Amoushahi M., Sørensen AS., et al. Distinct expression patterns of TLR transcripts in human oocytes and granulosa cells from primordial and primary follicles. J Reprod Immunol. 2020; 140: 103125. doi:10.1016/j.jri.2020.103125.
Grushka N., Pavlovych S., Kondratska O., et al. Effect of poly (ADP-ribose) polymerase inhibition on morpho-functional state of immunocytes under the condition of experimental endotoxemia in mice. World J Pharm Pharm Sci. 2019a; 8(8): 161–173. doi:10.20959/wjpps20198–14468.
Grushka N.G., Pavlovych S.I., Kondratska O.A., et al. Inhibition of poly (ADP-ribose) polymerase contributes to the reduction of oxidative stress in murine liver under the conditions of experimental endotoxemia. Pathologia. 2019b; 16(3): 323–327. doi:10.14739/2310–1237.2019.3.188796 (in Ukrainian).
Guan HY., Xia HX., Chen XY., et al. Toll-like receptor 4 inhibits estradiol secretion via NF-κB signaling in human granulosa cells. Front Endocrinol (Lausanne). 2021; 12: 629554. doi:10.3389/fendo.2021.629554.
Herath S., Williams EJ., Lilly ST., et al. Ovarian follicular cells have innate immune capabilities that modulate their endocrine function. Reproduction. 2007; 134(5): 683–693. doi:10.1530/REP–07–0229.
Hernandez-Gonzalez I., Gonzalez-Robayna I., Shimada M., et al. Gene expression profiles of cumulus cell oocyte complexes during ovulation reveal cumulus cells express neuronal and immune-related genes: does this expand their role in the ovulation process? Mol Endocrinol. 2006; 20(6): 1300–1321. doi: 10.1210/me.2005–0420.
Hosseini S., Dehghani-Mohammadabadi M., Ghafarri Novin M., et al. Toll-like receptor4 as a modulator of fertilization and subsequent pre-implantation development following in vitro maturation in mice. Am J Reprod Immunol. 2017; 78(5). doi:10.1111/aji.12720.
Hosseini S., Hosseini S., Salehi M. Upregulation of Toll-like receptor 4 through anti-miR-Let-7a enhances blastocyst attachment to endometrial cells in mice. J Cell Physiol. 2020; 235(12): 9752–9762. doi:10.1002/jcp.29787.
Kuzmich NN., Sivak KV., Chubarev VN., et al. TLR4 signaling pathway modulators as potential therapeutics in inflammation and sepsis. Vaccines (Basel). 2017; 5(4): 34. doi:10.3390/vaccines5040034.
Liu Z., Yang K., Deng T., et al. Protective effect of TAK242 blocking Toll-like receptor 4 pathway on septic myocardial injury and cardiac dysfunction. Zhonghua Wei Zhong Bing Ji Jiu Yi Xue. 2021; 33(10): 1226–1231. doi:10.3760/cma.j.cn121430–20210620-00915.
O'Neill LA., Golenbock D., Bowie AG. The history of Toll-like receptors – redefining innate immunity. Nat Rev Immunol. 2013; 13(6): 453–460. doi:10.1038/nri3446.
Ono Y., Maejima Y., Saito M., et al. TAK-242, a specific inhibitor of Toll-like receptor 4 signalling, prevents endotoxemia-induced skeletal muscle wasting in mice. Sci Rep. 2020; 10(1): 694. doi:10.1038/s41598–020–57714–3.
Park HJ., Kim B., Koo DB., et al. Peroxiredoxin 1 controls ovulation and ovulated cumulus-oocyte complex activity through TLR4-derived ERK1/2 signaling in mice. Int J Mol Sci. 2021; 22(17): 9437. doi:10.3390/ijms22179437.
Price JC., Bromfield JJ., Sheldon IM. Pathogen-associated molecular patterns initiate inflammation and perturb the endocrine function of bovine granulosa cells from ovarian dominant follicles via TLR2 and TLR4 pathways. Endocrinology. 2013; 154(9): 3377–3386. doi:10.1210/en.2013–1102.
Shepel E., Grushka N., Makogon N., et al. Changes in DNA integrity and gene expression in ovarian follicular cells of lipopolysaccharide-treated female mice. Pharmacol Rep. 2018; 70(6): 1146–1149. doi:10.1016/j.pharep.2018.06.005.
Shimada M., Hernandez-Gonzalez I., Gonzalez-Robanya I., et al. Induced expression of pattern recognition receptors in cumulus oocyte complexes: novel evidence for innate immune-like functions during ovulation. Mol Endocrinol. 2006; 20: 3228–3239.
Shimada M., Yanai Y., Okazaki T., et al. Hyaluronan fragments generated by sperm-secreted hyaluronidase stimulate cytokine/chemokine production via the TLR2 and TLR4 pathway in cumulus cells of ovulated COCs, which may enhance fertilization. Development. 2008; 135(11): 2001–2011. doi:10.1242/dev.020461.
Shimizu T., Ishizawa S., Magata F., et al. Involvement of lipopolysaccharide in ovarian cystic follicles in dairy cow: Expressions of LPS receptors and steroidogenesis-related genes in follicular cells of cystic follicles. Anim Reprod Sci. 2018; 195: 89–95. doi:10.1016/j.anireprosci.2018.05.010.
Takashima K., Matsunaga N., Yoshimatsu M., et al. Analysis of binding site for the novel small-molecule TLR4 signal transduction inhibitor TAK-242 and its therapeutic effect on mouse sepsis model. Br J Pharmacol. 2009; 157(7): 1250–1262. doi:10.1111/j.1476–5381.2009.00297.x.
Wei Z., Sun X., Xu Q., et al. TAK-242 suppresses lipopolysaccharide-induced inflammation in human coronary artery endothelial cells. Pharmazie. 2016; 71(10): 583–587. doi:10.1691/ph.2016.6512.
