ABSTRACT
SUMMARY: Rheumatoid arthritis (RA) that affects the synovial knee joint causes swelling of the synovial membrane and tissue damage. Interleukin-17A (IL-17A) and the enzyme glycogen synthase kinase-3β (GSK3β) are involved in the pathogenesis of RA. The link between IL-17A, GSK3β, the oxidative stress, and the profibrogenic marker alpha-smooth muscle actin (α-SMA) with and without TDZD-8, GSK3β inhibitor has not been studied before. Consequently, active immunization of rats was performed to induce RA after three weeks using collagen type II (COII) injections. The treated group received daily injection of 1 mg/kg TDZD-8 for 21 days following the immunization protocol (COII+TDZD-8). Blood and synovium tissue samples were harvested at the end of the experiment. RA development was confirmed as corroborated by a substantial increase in blood levels of the highly specific autoantibody for RA, anti-citrullinated protein antibody as well as augmentation of reactive oxidative species (ROS) levels measured as lipid peroxidation. RA induction also increased synovium tissue levels of IL-17A and the profibrogenic marker, α-SMA. All these parameters seemed to be significantly (p<0.0001) ameliorated by TDZD-8. Additionally, a significant correlation between IL-17A, ROS, and α-SMA and biomarkers of RA was observed. Thus, knee joint synovium RA induction augmented IL-17A/GSK3β/ROS/α-SMA axis mediated arthritis in a rat model of RA, which was inhibited by TDZD-8.
La artritis reumatoide (AR) que afecta la articulación sinovial de la rodilla provoca inflamación de la membrana sinovial y daño tisular. La interleucina-17A (IL-17A) y la enzima glucógeno sintasa quinasa-3β (GSK3β) están involucradas en la patogenia de la AR. No se ha estudiadol vínculo entre IL-17A, GSK3β, el estrés oxidativo y el marcador profibrogénico actina de músculo liso alfa (α-SMA) con y sin inhibidor de TDZD-8, GSK3β. En consecuencia, se realizó una inmunización activa de ratas para inducir la AR después de tres semanas usando inyecciones de colágeno tipo II (COII). El grupo tratado recibió una inyección diaria de 1 µg/ kg de TDZD-8 durante 21 días siguiendo el protocolo de inmunización (COII+TDZD-8). Se recogieron muestras de sangre y tejido sinovial al final del experimento. El desarrollo de AR se confirmó como lo corroboró el aumento sustancial en los niveles sanguíneos del autoanticuerpo altamente específico para AR, el anticuerpo antiproteína citrulinada, así como el aumento de los niveles de especies oxidativas reactivas (ROS) medidos como peroxidación lipídica. La inducción de AR también aumentó los niveles de tejido sinovial de IL-17A y el marcador profibrogénico, α-SMA. Todos estos parámetros parecían mejorar significativamente (p<0,0001) con TDZD-8. Además, se observó una correlación significativa entre IL- 17A, ROS y α-SMA y biomarcadores de AR. Por lo tanto, la inducción de AR en la sinovial de la articulación de la rodilla aumentó la artritis mediada por el eje IL-17A/GSK3β/ROS/α-SMA en un modelo de rata de AR, que fue inhibida por TDZD-8.
ABSTRACT
SUMMARY: Rheumatoid arthritis (RA) that affects the synovial knee joint causes swelling of the synovial membrane and tissue damage. Interleukin-17A (IL-17A) and the enzyme glycogen synthase kinase-3β (GSK3β) are involved in the pathogenesis of RA. The link between IL-17A, GSK3β, the oxidative stress, and the profibrogenic marker alpha-smooth muscle actin (α-SMA) with and without TDZD-8, GSK3β inhibitor has not been studied before. Consequently, active immunization of rats was performed to induce RA after three weeks using collagen type II (COII) injections. The treated group received daily injection of 1 mg/kg TDZD-8 for 21 days following the immunization protocol (COII+TDZD-8). Blood and synovium tissue samples were harvested at the end of the experiment. RA development was confirmed as corroborated by a substantial increase in blood levels of the highly specific autoantibody for RA, anti-citrullinated protein antibody as well as augmentation of reactive oxidative species (ROS) levels measured as lipid peroxidation. RA induction also increased synovium tissue levels of IL-17A and the profibrogenic marker, α-SMA. All these parameters seemed to be significantly (p<0.0001) ameliorated by TDZD-8. Additionally, a significant correlation between IL-17A, ROS, and α-SMA and biomarkers of RA was observed. Thus, knee joint synovium RA induction augmented IL-17A/GSK3β/ROS/α-SMA axis mediated arthritis in a rat model of RA, which was inhibited by TDZD-8.
La artritis reumatoide (AR) que afecta la articulación sinovial de la rodilla provoca inflamación de la membrana sinovial y daño tisular. La interleucina-17A (IL-17A) y la enzima glucógeno sintasa quinasa-3β (GSK3β) están involucradas en la patogenia de la AR. No se ha estudiadol vínculo entre IL-17A, GSK3β, el estrés oxidativo y el marcador profibrogénico actina de músculo liso alfa (α-SMA) con y sin inhibidor de TDZD-8, GSK3β. En consecuencia, se realizó una inmunización activa de ratas para inducir la AR después de tres semanas usando inyecciones de colágeno tipo II (COII). El grupo tratado recibió una inyección diaria de 1 µg/ kg de TDZD-8 durante 21 días siguiendo el protocolo de inmunización (COII+TDZD-8). Se recogieron muestras de sangre y tejido sinovial al final del experimento. El desarrollo de AR se confirmó como lo corroboró el aumento sustancial en los niveles sanguíneos del autoanticuerpo altamente específico para AR, el anticuerpo antiproteína citrulinada, así como el aumento de los niveles de especies oxidativas reactivas (ROS) medidos como peroxidación lipídica. La inducción de AR también aumentó los niveles de tejido sinovial de IL-17A y el marcador profibrogénico, α-SMA. Todos estos parámetros parecían mejorar significativamente (p<0,0001) con TDZD-8. Además, se observó una correlación significativa entre IL- 17A, ROS y α-SMA y biomarcadores de AR. Por lo tanto, la inducción de AR en la sinovial de la articulación de la rodilla aumentó la artritis mediada por el eje IL-17A/GSK3β/ROS/α-SMA en un modelo de rata de AR, que fue inhibida por TDZD-8.
Subject(s)
Animals , Rats , Arthritis, Rheumatoid , Thiadiazoles/administration & dosage , Fibrosis , Immunohistochemistry , Blotting, Western , Actins , Immunization , Reactive Oxygen Species , Rats, Wistar , Interleukin-17 , Collagen Type II/administration & dosage , Disease Models, Animal , Glycogen Synthase Kinase 3 betaABSTRACT
SUMMARY: Rheumatoid arthritis (RA), an inflammatory autoimmune disease that causes cartilage degradation and tissue destruction, can affect synovial joints such as the knee joint. The link between the nitrosative stress enzyme inducible nitric oxide synthase (iNOS) and the cytokine interleukin-1 (IL-1β) in RA-induced knee joint synovial membrane damage with and without the incorporation of the GSK3β inhibitor TDZD-8 has never been studied. As a result, we used active immunization method with collagen type II (COII) for twenty one days to induce RA in rats. TDZD-8 (1 mg/kg; i.p.) was given daily into matched immunized rats for three weeks after day 21 (COII+TDZD-8). Blood and tissue samples were taken 42 days after immunization. A dramatic increase in rheumatoid factor (RF) blood levels, as well as considerable synovial tissue damage and inflammatory cell infiltration of the synovial membrane, were used to validate the onset of RA following COII immunization. COII immunization increased tissue levels of iNOS protein and IL- 1β mRNA and protein expression, which TDZD-8 suppressed considerably (p<0.0001). Furthermore, there was a significantly (p<0.001) positive correlation between iNOS, inflammatory biomarkers, and RF. We concluded that TDZD-8 reduced RA-induced IL-1β -iNOS axis-mediated arthritis in the rat knee joint synovium.
RESUMEN: La artritis reumatoide (AR), es una enfermedad autoinmune inflamatoria que causa la degradación del cartílago y la destrucción del tejido, pudiendo afectar las articulaciones sinoviales, como la articulación de la rodilla. No se ha estudiado el vínculo entre la óxido nítrico sintasa inducible por la enzima del estrés nitrosativo (iNOS) y la citocina interleucina-1 (IL-1β) en el daño de la membrana sinovial de la articulación de la rodilla provocado por AR con y sin la incorporación del inhibidor de GSK3β TDZD-8. Utilizamos el método de inmunización activa con colágeno tipo II (COII) durante veintiún días para inducir AR en ratas. Se administró TDZD-8 (1 mg/kg; i.p.) diariamente a ratas inmunizadas emparejadas durante tres semanas después del día 21 (COII+TDZD- 8). Se tomaron muestras de sangre y tejido 42 días después de la inmunización. Se observó un gran aumento de los niveles sanguíneos del factor reumatoideo (FR), así como un daño considerable del tejido sinovial e infiltración de células inflamatorias en la membrana sinovial, para validar la aparición de la AR después de la inmunización con COII. La inmunización con COII aumentó los niveles tisulares de la proteína iNOS y la expresión de proteína y ARNm de IL-1β, que TDZD-8 suprimió considerablemente (p<0,0001). Además, hubo una correlación positiva significativa (p<0,001) entre iNOS, biomarcadores inflamatorios y FR. Concluimos que TDZD- 8 redujo la artritis mediada por el eje IL-1β-iNOS inducida por la AR en la sinovial de la articulación de la rodilla de rata.
Subject(s)
Animals , Rats , Arthritis, Rheumatoid/immunology , Thiadiazoles/administration & dosage , Glycogen Synthase Kinase 3 beta/antagonists & inhibitors , Arthritis, Rheumatoid/chemically induced , Immunohistochemistry , Rats, Wistar , Collagen Type II/administration & dosage , Disease Models, Animal , Interleukin-1beta , Glycogen Synthase Kinase 3 beta/administration & dosage , Nitrosative Stress/drug effects , InflammationABSTRACT
SUMMARY: Rheumatoid arthritis (RA) is considered an autoimmune disease distinguished by chronic synovial membrane inflammation, degraded cartilage, as well as bone destruction, which lead to joints pain and stiffness. The pathogenesis of RA involved at least two mechanisms: Cellular proliferation and activation of glycogen synthase kinase-3β (GSK3β) enzyme. Thus, we tested the hypothesis that the GSK3binhibitor, TDZD-8, can treat the synovial tissue toward collagen type II (COII)-mediated RA linked to apoptosis induction and biomarker suppression of inflammation. Wistar rats were immunized with COII (the model group) for 21 days. Matched immunized rats were daily injected with TDZD-8 (1 mg/kg; i.p) for three additional weeks (COII+TDZD- 8).After 42 days of post-immunization, blood and tissues were collected. Histology (H&E) and immunohistochemistry (CD45; leukocyte common antigen) images showed that COII induced RA was demonstrated by profound damage to the synovial tissue and infiltration of the inflammatory cells, which were substantially ameliorated with TDZD-8. In addition, COII immunization caused the induction of rheumatoid factor (RF), tumor necrosis factor-alpha (TNF-α), interleukin-6 (IL-6), and interleukin 1 beta (IL-1β) that were substantially (p<0.05) suppressed by TDZD-8. Whereas, TDZD-8 augmented the apoptotic biomarker, Bcl-2-associated X protein (Bax), which was significantly (p<0.05) ameliorated by RA. We also showed a substantial relationship (p<0.001) between the blood levels of RF and the synovial tissue levels of TNF-α (r = 0.759), IL-1b (r = 0.969), IL-6 (r = 0.749), and Bax (r = - 0.914). These results indicate effective treatment of the injured synovial tissue by TDZD-8 against COII-induced RA in rats, which also decreases inflammatory biomarkers and augmentation of apoptosis.
RESUMEN: La artritis reumatoide (AR) es una enfermedad autoinmune que se distingue por la inflamación crónica de la membrana sinovial, el cartílago degradado y la destrucción de los huesos, lo que provoca dolor y rigidez en las articulaciones. La patogenia de la AR involucra al menos dos mecanismos: la proliferación celular y la activación de la enzima glucógeno sintasa quinasa-3b (GSK3β) Por lo tanto, probamos la hipótesis de que el inhibidor de GSK3β, TDZD-8, puede tratar el tejido sinovial hacia el colágeno tipo II (COII) - AR mediada por inducción de apoptosis y supresión de biomarcadores de inflamación. Se inmunizaron ratas Wistar con COII (el grupo modelo) durante 21 días. Se inyectaron diariamente ratas emparejadas inmunizadas con TDZD-8 (1 mg / kg; i.p) durante tres semanas adicionales (COII + TDZD-8). Después de 42 días de post-inmunización, se recolectó sangre y tejidos. Las imágenes de histología (H&E) e inmunohistoquímica (CD45; antígeno común de leucocitos) mostraron que la AR inducida por COII presentaba un daño profundo en el tejido sinovial e infiltración de las células inflamatorias, las que mejoraron con TDZD-8. Además, la inmunización con COII provocó la inducción de factor reumatoide (FR), factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α), interleucina-6 (IL-6) e interleucina 1 beta (IL-1β) que fueron suprimidos por TDZD-8 de manera significativa (p < 0.05). Considerando que TDZD-8 aumentó el biomarcador apoptótico, la proteína X asociada a Bcl-2 (Bax), que fue mejorado (p <0,05) por RA. También se observó una relación sustancial (p <0,001) entre los niveles sanguíneos de RF y los niveles de tejido sinovial de TNF-α (r = 0,759), IL-1β (r = 0,969), IL-6 (r = 0,749), y Bax (r = -0,914). Estos resultados indicaron un tratamiento eficaz del tejido sinovial lesionado por TDZD-8 contra la AR inducida por COII en ratas, que también disminuye los biomarcadores inflamatorios y el aumento de la apoptosis.
Subject(s)
Animals , Male , Rats , Arthritis, Rheumatoid/drug therapy , Thiadiazoles/administration & dosage , Collagen Type II/adverse effects , Arthritis, Experimental/drug therapy , Thiadiazoles/pharmacology , Immunohistochemistry , Blotting, Western , Rats, Wistar , Apoptosis , Disease Models, Animal , Interleukin-1beta , InflammationABSTRACT
Sepsis survivors frequently develop late cognitive impairment. Because little is known on the mechanisms of post-septic memory deficits, there are no current effective approaches to prevent or treat such symptoms. Here, we subjected mice to severe sepsis induced by cecal ligation and puncture (CLP) and evaluated the sepsis-surviving animals in the open field, novel object recognition (NOR), and step-down inhibitory avoidance (IA) task at different times after surgery. Post-septic mice (30 days post-surgery) failed in the NOR and IA tests but exhibited normal performance when re-evaluated 45 days after surgery. Cognitive impairment in post-septic mice was accompanied by reduced hippocampal levels of proteins involved in synaptic plasticity, including synaptophysin, cAMP response element-binding protein (CREB), CREB phosphorylated at serine residue 133 (CREBpSer133), and GluA1 phosphorylated at serine residue 845 (GluA1pSer845). Expression of tumor necrosis factor α (TNF-α) was increased and brain insulin signaling was disrupted, as indicated by increased hippocampal IRS-1 phosphorylation at serine 636 (IRS-1pSer636) and decreased phosphorylation of IRS-1 at tyrosine 465 (IRS-1pTyr465), in the hippocampus 30 days after CLP. Phosphorylation of Akt at serine 473 (AktpSer473) and of GSK3 at serine 9 (GSK3ßpSer9) were also decreased in hippocampi of post-septic animals, further indicating that brain insulin signaling is disrupted by sepsis. We then treated post-septic mice with liraglutide, a GLP-1 receptor agonist with insulinotropic activity, or TDZD-8, a GSK3ß inhibitor, which rescued NOR memory. In conclusion, these results establish that hippocampal inflammation and disrupted insulin signaling are induced by sepsis and are linked to late memory impairment in sepsis survivors.