Papel del sulfuro de hidrógeno en la polarización de macrófagos asociada a la artrosis metabólica
Title
Papel del sulfuro de hidrógeno en la polarización de macrófagos asociada a la artrosis metabólicaAuthor(s)
Directors
Vaamonde García, CarlosDate
2023-02Center/Dept./Entity
Universidade da Coruña. Facultade de Ciencias da SaúdeDescription
Traballo fin de mestrado (UDC.FCS). Asistencia e investigación sanitaria. Especialidade en investigación clínica.Abstract
[Resumen] Introducción y objetivos:
Macrófagos presentes en el revestimiento sinovial de las articulaciones están involucrados en la inflamación del tejido, participando así en la progresión de la artrosis (OA). En concreto, tiene lugar un incremento en el porcentaje de macrófagos tipo M1 (pro-inflamatorios) sobre los de tipo M2 (anti-inflamatorios). El sulfuro de hidrógeno (H2S), una pequeña molécula gaseosa que se sintetiza entre otros tejidos en la articulación, está implicado en la polarización de macrófagos manteniendo el equilibrio homeostático M1/M2. Sin embargo, estudios recientes señalan una reducción en la síntesis enzimática del H2S en los pacientes artrósicos, y específicamente en su fenotipo metabólico. De esta forma, en este trabajo evaluamos si un estrés por altos niveles de glucosa podría favorecer la polarización de macrófagos hacía el tipo M1, y si la administración de una fuente exógena de H2S atenuaría estos efectos.
Metodología:
Se realizó un modelo in vitro de OA asociada a diabetes (DB) en macrófagos, empleando la línea celular de monocitos TPH-1. En primer lugar, las células se diferenciaron a macrófagos maduros con éster de alcohol forbol (PMA). Las células fueron luego estimuladas con lipopolisacárido (LPS) bajo condiciones normales (GN; 1g/l) o altas de glucosa (GA; 4,5 g/l) en presencia o ausencia de una fuente exógena de H2S (Gyy-4137, un liberador lento del gas). La polarización de los macrófagos se monitorizó mediante estudios de expresión génica y proteica evaluando marcadores de superficie utilizando citometría de flujo. Además, se determinó la proliferación celular y la liberación del mediador pro- inflamatorio interleucina 6 (IL-6). Finalmente, se evaluó la expresión de la enzima sintetizadora de sulfuro cistationina γ-liasa (CSE) en muestras de
tejido sinovial de pacientes artrósicos con o sin diagnóstico de DB tipo II
(OA vs OA-DB).
Resultados:
La incubación en altos niveles de glucosa de macrófagos activados con LPS incrementó la
expresión de mediadores asociados al fenotipo M1, tanto a nivel génico como proteico. Estos
resultados fueron confirmados mediante la detección de una mayor liberación de IL-6 y
capacidad proliferativa en estas células. Además, también detectamos que la
activación de los macrófagos estaba asociada a una menor expresión génica de la maquinaría
de síntesis de H2S. A destacar, el co-tratamiento de las células con Gyy-4137 atenuó los efectos
del estrés por altos niveles de glucosa, posiblemente al activar la respuesta anti-oxidante mediada
por la vía de señalización Nrf-2/HO-1. En relación, los pacientes OA-DB mostraban menores
niveles de expresión de CSE en el tejido sinovial que los pacientes OA no DB.
Conclusiones: Nuestro estudio parece reforzar el papel clave del H2S en la OA y concretamente en su
fenotipo metabólico, así como señalar sus efectos en la polaridad de macrófagos sinoviales,
abriendo nuevas perspectivas
terapéuticas en el manejo de esta patología. [Resumo] Introducción y objetivos:
Macrófagos presentes no revestimento sinovial das articulacións están involucrados na
inflamación do tecido, participando así na progresión da artrose (OA). En concreto, ten lugar
un incremento na porcentaxe de macrófagos tipo M1 (pro-inflamatorios) sobre os de
tipo M2 (anti- inflamatorios). O sulfuro de hidróxeno (H2S), unha pequena molécula
gasosa que se sintetiza entre outros tecidos na articulación, está implicado
na polarización de macrófagos mantendo o equilibrio homeostático M1/M2.
Porén, estudos recentes sinalan unha redución na síntese encimática do H2S nos pacientes
artrósicos, e especificamente no seu fenotipo metabólico. Deste xeito, neste traballo
avaliamos se un estrés por altos niveis de glucosa podería favorecer a polarización de
macrófagos facía o tipo M1, e se a administración dunha fonte exóxena de H2S podería atenuar
estes efectos.
Metodoloxía:
Realizouse un modelo in vitro de OA asociada a diabete (DB) en macrófagos, empregando a
liña celular de monocitos TPH-1. En primeiro lugar, as células diferenciaronse a macrófagos
maduros con ester de alcohol forbol (PMA). As células foron logo estimuladas con
lipopolisacárido (LPS) baixo condicións normais (GN; 1g/l) ou altas de glucosa (GA; 4,5 g/l) na
presenza ou ausencia dunha fonte exóxena de H2S (Gyy-4137, un liberador lento do gas).
A polarización dos macrófagos monitorizouse mediante estudos de expresión xénica e proteica
avaliando marcadores de superficie utilizando citometría de fluxo. Ademais,
determinouse a proliferación celular e a liberación do mediador pro-inflamatorio interleucina 6
(IL-6). Finalmente, avaliouse a expresión da encima sintetizadora de sulfuro cistationina
γ-liasa (CSE) en mostras de tecido sinovial de pacientes artrósicos con ou sen diagnóstico de DB
tipo II (OA vs OA-DB).
Resultados:
A incubación en altos niveis de glucosa de macrófagos activados con LPS incrementou a expresión de
mediadores asociados ao fenotipo M1, tanto a nivel xénico como proteico. Estes resultados foron
confirmados mediante a detección dunha maior liberación de IL-6 e capacidade proliferativa nestas
células. Ademais, tamén detectamos que a activación dos macrófagos estaba asociada a unha
menor expresión xénica da maquinaría de síntese de H2S. A destacar, o co-tratamento das células con
Gyy-4137 atenuou os efectos do estrés por altos niveis de glucosa, posiblemente ao activar a
resposta anti-oxidante mediada pola vía de sinalización Nrf-2/HO-1. En relación, os pacientes OA-DB mostraban menores niveis de expresión de
CSE no tecido senónvial que os pacientes OA non DB.
Conclusións:
O noso estudo parece reforzar o papel clave do H2S na OA e concretamente
no seu fenotipo metabólico, así como sinalar os seus efectos na polaridade de
macrófagos senónviais, abrindo novas
perspectivas terapéuticas no manexo desta patoloxía. [Abstract] Introduction and objectives:
Macrophages present in the synovial lining of the joints are involved in tissue
inflammation, thus participating in the progression of osteoarthritis. Specifically, there is an
increase in the percentage of macrophages type M1 (pro-inflammatory) over those of type M2
(anti-inflammatory). Hydrogen sulfide (H2S), a small gaseous molecule that is synthesized among
other tissues in the joint, is involved in the polarization of macrophages
maintaining the M1/M2 homeostatic balance. However, recent studies indicate a reduction in
the enzymatic synthesis of H2S in OA patients, and specifically in their metabolic phenotype. In
this work we evaluated whether a stress due to high glucose levels could favor the
polarization of macrophages towards type M1, and if the administration of an exogenous source of
H2S could attenuate these effects.
Methods:
An in vitro model of osteoarthritis associated with diabetes (DB) in macrophages using
the TPH-1 monocyte cell line was performed. First, cells were differentiated to mature macrophages
with phorbol myristate acetate (PMA). Cells were then stimulated with lipopolysaccharide
(LPS) under normal (GN; 1g/l) or high glucose (GA; 4,5 g/l) conditions in the presence or absence
of an exogenous source of H2S (Gyy-4137, a slow gas releaser).
Macrophage polarization was monitored by gene and protein expression
studies evaluating surface markers using flow cytometry. In addition, cell proliferation and
release of the pro-inflammatory mediator interleukin 6 (IL-
6) were determined. Finally, we evaluated the expression of the sulfur synthionizing
enzyme cystathionine γ-lyase (CSE) in synovial tissue samples from osteoarthritic
patients with or without a diagnosis of type II DB (OA vs OA-DB).
Results:
Incubation of LPS activated macrophages in high glucose conditions increased the expression
of mediators associated with the M1 phenotype, both at gene and protein levels. These
results were confirmed by the increase of IL-6 levels and proliferative capacity in these
cells. In addition, we observed that the activation of macrophages was associated with a
reduced gene expression of the H2S synthesis machinery. It was noted that co-treatment of the cells
with Gyy-4137 attenuated the effects of stress from high glucose levels, possibly by
activating the anti-oxidant response mediated by the Nrf-2/HO-1 signaling pathway. In addition,
OA-DB patients showed lower levels of CSE expression in synovial tissue than non-DB OA
patients.
Conclusions:
Our study seems to reinforce the key role of H2S in OA and specifically its metabolic phenotype, as
well as to point out its effects on the polarity of synovial macrophages, opening new
therapeutic perspectives in the
management of this pathology.
Rights
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