Імуногістохімічні маркери нейроімунного запалення гіпокампу пентиленететразол (ПТЗ)-кіндлінгових щурів за умови застосування рапаміцину та акситинібу

Автор(и)

  • Олеся Богданівна Пошивак Львівський національний медичний університет ім.Данила Галицького, Україна https://orcid.org/0000-0001-6277-8238
  • Олег Романович Піняжко Львівський національний медичний університет ім.Данила Галицького; Університет інформаційних технологій та менеджменту в Жешуві, Україна
  • Леонід Семенович Годлевський Одеський національний медичний університет, Україна https://orcid.org/0000-0003-0935-8255
  • Михайло Павлович Первак Одеський національний медичний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-0360-5756
  • Ольга Сергіївна Єгоренко Одеський національний медичний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-1464-9690
  • Zuleyha Doganyigit Yozgat Bozok University, Туреччина https://orcid.org/0000-0002-6980-3384
  • Asli Okan Yozgat Bozok University, Туреччина
  • Enes Akyuz University of Health Sciences, Туреччина https://orcid.org/0000-0002-3942-2097
  • Suliman N. A. Hathal Львівський національний медичний університет ім.Данила Галицького, Україна
  • Артем Володимирович Ляшенко Одеський національний медичний університет, Україна https://orcid.org/0000-0001-5080-6895

DOI:

https://doi.org/10.15587/2519-4852.2023.274703

Ключові слова:

експериментальний епілептичний синдром, кіндлінг, пентилентетразол, рапаміцин, акситиніб, HIF-1α, TNF-α, NF-kB, mTOR, тирозин-кіназа B

Анотація

Мета дослідження полягала у визначенні рівня HIF-1α, TNF-α та NF-kB у гіпокампі кіндлінгових щурів, яким застосовували рапаміцин та акситиніб.

Матеріали та методи. Кіндлінг викликали у 29 щурів шляхом тритижневого введення пентилентетразолу (ПТЗ, 35.0 мг/кг, в/очер.). Введення рапаміцину (0.5 мг/кг, в/очер.) і акситинібу (2.5 мг/кг, в/очер.) проводили протягом десяти днів у щурів зі сформованими кіндлінговими судомами. Для забарвлення зрізів гіпокампу використовували авідин-біотин-пероксидазний метод. Забарвлення зрізів мозку негативного контролю забарвлювали з використанням лише вторинних антитіл.

Результати. Експресія HIF-1α підвищувалася у кінленгових щурів у 1.77 рази порівняно з контролем (p<0.001). Застосування акситинібу викликало до зменшення рівня HIF-1α на 16.7 % (p<0.05) порівняно з кіндлінговими щурами, тоді як комбіноване введення рапаміцину і акситинібу знижувало вміст HIF-1α на 33.8 % (p<0.01). У кіндлінгових щурів експресія TNF-α була в 3.74 рази більшою, ніж у контролі (p<0.001). На тлі введень рапаміцину вміст TNF-α зменшувався на 31.0 % (p<0.01). Введення акситинібу викликало зниження TNF-α на 21.1 % (p<0.05). Комбіноване застосування рапаміцину і акситинібу знижувало вміст TNF-α на 48.0 % (p<0.001), рівень якого все ще перевищував такий у контролі в 1.95 рази (p<0.01). Вміст NF-kB у кіндлінгових щурів був вищим, ніж у контролі у три рази (p<0.001). На тлі введень рапаміцину спостерігалось зниження NF-kB на 19.3 % (p>0.05), в той час як на тлі застосування акситинібу зниження складало 26.5 % (p<0.05) у порівнянні до контроля. Комбіноване застосування рапаміцину і акситинібу викликало зниження NF-kB на 56.7 % у порівнянні до контроля (p<0.001).Висновки. Формування ПТЗ-викликаного кіндлінга супроводжується підвищенням імнуореактивності HIF-1α, TNF-α та NF-kB у гіпокампі. Комбіноване застосування рапаміцину і акситинібу попереджає генералізовані судоми і зменшує вміст маркерів нейроімунного запалення виразність якого є вищою у відношенні до HIF-1α і NF-kB і меншою щодо вмісту TNF-α. Виразність зазначених ефектів є вищою при сумісному застосуванні рапаміцину та акситинібу, що свідчить щодо синергічного характеру взаємодії препаратів

Біографії авторів

Олеся Богданівна Пошивак, Львівський національний медичний університет ім.Данила Галицького

Кандидат медичних наук, доцент

Кафедра фармакології

Олег Романович Піняжко, Львівський національний медичний університет ім.Данила Галицького; Університет інформаційних технологій та менеджменту в Жешуві

Доктор медичних наук, професор

Кафедра фармакології

Кафедра захворювань цивілізації та регенеративної медицини

Леонід Семенович Годлевський, Одеський національний медичний університет

Доктор медичних наук, професор

Кафедра «Біофізики, інформатики та медичної апаратури»

Михайло Павлович Первак, Одеський національний медичний університет

Кандидат медичних наук, доцент

Кафедрa Симуляційних медичних технологій

Ольга Сергіївна Єгоренко, Одеський національний медичний університет

Асистент

Кафедрa Симуляційних медичних технологій

Zuleyha Doganyigit, Yozgat Bozok University

PhD, Professor (Associate)

Department of Histology and Embryology

Asli Okan, Yozgat Bozok University

(PhD) Professor (Assistant)

Department of Histology and Embryology

Enes Akyuz, University of Health Sciences

PhD, Professor (Associate)

Department of Biophysics

Suliman N. A. Hathal, Львівський національний медичний університет ім.Данила Галицького

Аспірант

Кафедра фармакології

Артем Володимирович Ляшенко, Одеський національний медичний університет

Доктор філософії, доцент

Кафедра «Біофізики, інформатики та медичної апаратури»

Посилання

  1. Stafstrom, C. E., Carmant, L. (2015). Seizures and Epilepsy: An Overview for Neuroscientists. Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine, 5 (6), a022426. doi: https://doi.org/10.1101/cshperspect.a022426
  2. Devinsky, O., Vezzani, A., O’Brien, T. J., Jette, N., Scheffer, I. E., de Curtis, M., Perucca, P. (2018). Epilepsy. Nature Reviews Disease Primers, 4 (1). doi: https://doi.org/10.1038/nrdp.2018.24
  3. Löscher, W., Potschka, H., Sisodiya, S. M., Vezzani, A. (2020). Drug Resistance in Epilepsy: Clinical Impact, Potential Mechanisms, and New Innovative Treatment Options. Pharmacological Reviews, 72 (3), 606–638. doi: https://doi.org/10.1124/pr.120.019539
  4. Aronica, E., Mühlebner, A.; Kovacs, G., Alafuzoff, I. (Eds.) (2017). Neuropathology of epilepsy. Handbook Of Clinical Neurology. Elsevier, 193–216. doi: doi: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-802395-2.00015-8
  5. Thijs, R. D., Surges, R., O’Brien, T. J., Sander, J. W. (2019). Epilepsy in adults. The Lancet, 393 (10172), 689–701. doi: https://doi.org/10.1016/s0140-6736(18)32596-0
  6. Poshyvak, O. B., Pinyazhko, O. R., Godlevsky, L. S. (2021). Axitinib displays antiseizure activity on pentylenetetrazol – induced kindling mode. Pharmacologyonline, 1, 200–213. Available at: https://www.scopus.com/inward/record.uri?eid=2-s2.0-85105486087&partnerID=40&md5=4df7979dc63ceabf85e91039b389a979
  7. Vezzani, A. (2020). Brain Inflammation and Seizures: Evolving Concepts and New Findings in the Last 2 Decades. Epilepsy Currents, 20 (6_suppl), 40S–43S. doi: https://doi.org/10.1177/1535759720948900
  8. Kryzhanovskiĭ, G. N., Shandra, A. A., Godlevskiĭ, L. S., Mazarati, A. M. (1992). The antiepileptic system. Uspehi fiziologičeskih nauk, 23 (3), 53–77. Available at: http://www.scopus.com/inward/record.url?eid=2-s2.0-17144462576&partnerID=MN8TOARS
  9. Kresyun, N. V., Godlevskii, L. S. (2014). Superoxide Dismutase and Catalase Activities in the Retina during Experimental Diabetes and Electric Stimulation of the Paleocerebellar Cortex. Bulletin of Experimental Biology and Medicine, 158 (2), 206–208. doi: https://doi.org/10.1007/s10517-014-2723-6
  10. Selvarani, R., Mohammed, S., Richardson, A. (2020). Effect of rapamycin on aging and age-related diseases – past and future. GeroScience, 43 (3), 1135–1158. doi: https://doi.org/10.1007/s11357-020-00274-1
  11. Cakar, B., Göker, E.; Aydiner, A., Igci, A., Soran, A. (Eds.) (2019). Tyrosine kinase inhibitors. Breast disease. Cham Springer, 529–539. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-16792-9_35
  12. El Kayal, W., Severina, H., Tsyvunin, V., Zalevskyi, S., Shtrygol’, S., Vlasov, S. et al. (2022). Synthesis and anticonvulsant activity evaluation of n-[(2,4-dichlorophenyl)methyl]-2-(2,4-dioxo-1h-quinazolin-3-yl)acetamide novel 1-benzylsubstituted derivatives. ScienceRise: Pharmaceutical Science, 1 (35), 58–69. doi: https://doi.org/10.15587/2519-4852.2022.253554
  13. Tsyvunin, V., Shtrygol’, S., Havrylov, I., Shtrygol’, D., Reus, A. (2022). SGLT-2 inhibitors as potential anticonvulsants: empagliflozin, but not dapagliflozin, renders a pronounced effect and potentiates the sodium valproate activity in pentylenetetrazole-induced seizures. ScienceRise: Pharmaceutical Science, 5 (39), 83–90. doi: https://doi.org/10.15587/2519-4852.2022.266065
  14. Singh, T., Mishra, A., & Goel, R. K. (2021). PTZ kindling model for epileptogenesis, refractory epilepsy, and associated comorbidities: relevance and reliability. Metabolic Brain Disease, 36 (7), 1573–1590. doi: https://doi.org/10.1007/s11011-021-00823-3
  15. Wang, K., Liu, Y., Shi, Y., Yan, M., Rengarajan, T., Feng, X. (2021). Amomum tsaoko fruit extract exerts anticonvulsant effects through suppression of oxidative stress and neuroinflammation in a pentylenetetrazol kindling model of epilepsy in mice. Saudi Journal of Biological Sciences, 28 (8), 4247–4254. doi: https://doi.org/10.1016/j.sjbs.2021.06.007
  16. Godlevsky, L. S., Muratova, T. N., Kresyun, N. V., van Luijtelaar, G., Coenen, A. M. L. (2014). Anxiolytic and antidepressive effects of electric stimulation of the paleocerebellar cortex in pentylenetetrazol kindled rats. Acta Neurobiologiae Experimentale (Wars.), 74 (4), 456–464. Available at: http://www.ane.pl/pdf/7443.pdf
  17. Akyüz, E., Doğanyiğit, Z., Paudel, Y. N., Kaymak, E., Yilmaz, S., Uner, A., Shaikh, Mohd. F. (2020). Increased ACh-Associated Immunoreactivity in Autonomic Centers in PTZ Kindling Model of Epilepsy. Biomedicines, 8 (5), 113. https://doi.org/10.3390/biomedicines8050113
  18. Doğanyiğit, Z., Okan, A., Kaymak, E., Pandır, D., Silici, S. (2020). Investigation of protective effects of apilarnil against lipopolysaccharide induced liver injury in rats via TLR 4/ HMGB-1/ NF-κB pathway. Biomedicine & Pharmacotherapy, 125, 109967. doi: https://doi.org/10.1016/j.biopha.2020.109967
  19. Crowe, A., Yue, W. (2019). Semi-quantitative Determination of Protein Expression Using Immunohistochemistry Staining and Analysis: An Integrated Protocol. Bio-Protocol, 9 (24). doi: https://doi.org/10.21769/bioprotoc.3465
  20. Ramamoorthy, P., Xu, G., Shi, H. (2018). Expression of Hypoxia Inducible Factor 1alpha Is Protein Kinase A-dependent in Primary Cortical Astrocytes Exposed to Severe Hypoxia. Neurochemical Research, 44 (1), 258–268. doi: https://doi.org/10.1007/s11064-018-2516-9
  21. Zhou, F., Guan, L. B., Yu, P., Wang, X. D., Hu, Y. Y. (2016). Regulation of hypoxia-inducible factor-1α, regulated in development and DNA damage response-1 and mammalian target of rapamycin in human placental BeWo cells under hypoxia. Placenta, 45, 24–31. doi: https://doi.org/10.1016/j.placenta.2016.07.003
  22. Hu, Y., Zhou, H., Zhang, H., Sui, Y., Zhang, Z., Zou, Y. et al. (2022). The neuroprotective effect of dexmedetomidine and its mechanism. Frontiers in Pharmacology, 13. doi: https://doi.org/10.3389/fphar.2022.965661
  23. Wei, J., Jiang, H., Gao, H., Wang, G. (2016). Blocking Mammalian Target of Rapamycin (mTOR) Attenuates HIF-1α Pathways Engaged-Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) in Diabetic Retinopathy. Cellular Physiology and Biochemistry, 40 (6), 1570–1577. doi: https://doi.org/10.1159/000453207
  24. Lu, S., Shih, J.-Y., Jang, T.-W., Liam, C.-K., Yu, Y. (2021). Afatinib as First-Line Treatment in Asian Patients with EGFR Mutation-Positive NSCLC: A Narrative Review of Real-World Evidence. Advances in Therapy, 38 (5), 2038–2053. doi: https://doi.org/10.1007/s12325-021-01696-9
  25. Pagnuzzi-Boncompagni, M., Picco, V., Vial, V., Planas-Bielsa, V., Vandenberghe, A., Daubon, T. et al. (2021). Antiangiogenic Compound Axitinib Demonstrates Low Toxicity and Antitumoral Effects against Medulloblastoma. Cancers, 14 (1), 70. doi: https://doi.org/10.3390/cancers14010070
  26. Poshyvak, O. B., Pinyazhko, O. R., Godlevsky, L. S. (2021). Oxidative stress suppression contributes to antiseizure action of axitinib and rapamycin in pentylenetetrazol-induced kindling. The Ukrainian Biochemical Journal, 93 (2), 53–60. doi: https://doi.org/10.15407/ubj93.02.053
  27. Liu, Y., Li, X., Jin, A. (2019). Rapamycin Inhibits Nf-ΚB Activation by Autophagy to Reduce Catabolism in Human Chondrocytes. Journal of Investigative Surgery, 33 (9), 861–873. doi: https://doi.org/10.1080/08941939.2019.1574321
  28. Ni, Z., Li, H., Mu, D., Hou, J., Liu, X., Tang, S., Zheng, S. (2022). Rapamycin Alleviates 2,4,6-Trinitrobenzene Sulfonic Acid-Induced Colitis through Autophagy Induction and NF-κB Pathway Inhibition in Mice. Mediators of Inflammation, 2022, 1–12. doi: https://doi.org/10.1155/2022/2923216
  29. Bärnthaler, T., Jandl, K., Sill, H., Uhl, B., Schreiber, Y., Grill, M. (2019). Imatinib stimulates prostaglandin E2 and attenuates cytokine release via EP4 receptor activation. Journal of Allergy and Clinical Immunology, 143 (2), 794–797.e10. doi: https://doi.org/10.1016/j.jaci.2018.09.030
  30. Lin, Y.-Z., Shen, Y.-C., Wu, W.-R., Wang, W.-J., Wang, Y.-L., Lin, C.-Y. et al. (2021). Imatinib (STI571) Inhibits the Expression of Angiotensin-Converting Enzyme 2 and Cell Entry of the SARS-CoV-2-Derived Pseudotyped Viral Particles. International Journal of Molecular Sciences, 22 (13), 6938. doi: https://doi.org/10.3390/ijms22136938
  31. Pinto, A., Jahn, A., Immohr, M. B., Jenke, A., Döhrn, L., Kornfeld, M. et al. (2016). Modulation of Immunologic Response by Preventive Everolimus Application in a Rat CPB Model. Inflammation, 39 (5), 1771–1782. doi: https://doi.org/10.1007/s10753-016-0412-5
  32. Park, J.-W., Jeon, Y.-J., Lee, J.-C., Ahn, S.-R., Ha, S.-W., Bang, S.-Y. et al. (2012). Destabilization of TNF-α mRNA by Rapamycin. Biomolecules and Therapeutics, 20 (1), 43–49. doi: https://doi.org/10.4062/biomolther.2012.20.1.043
  33. Dai, J., Jiang, C., Chen, H., Chai, Y. (2019). Rapamycin Attenuates High Glucose-Induced Inflammation Through Modulation of mTOR/NF-κB Pathways in Macrophages. Frontiers in Pharmacology, 10. doi: https://doi.org/10.3389/fphar.2019.01292
  34. Bali, A., Arora, K., Hanifa, M., Jaggi, A. S. (2022). Exploring the pain attenuating potential of imatinib in chronic constriction injury model of neuropathic pain. Journal of Neuroscience and Neurological Surgery, 12 (1).
  35. AlAsfoor, S., Rohm, T. V., Bosch, A. J. T., Dervos, T., Calabrese, D., Matter, M. S. et al. (2018). Imatinib reduces non-alcoholic fatty liver disease in obese mice by targeting inflammatory and lipogenic pathways in macrophages and liver. Scientific Reports, 8 (1). doi: https://doi.org/10.1038/s41598-018-32853-w
  36. Chen, L., Hu, Y., Wang, S., Cao, K., Mai, W., Sha, W. et al. (2022). mTOR–neuropeptide Y signaling sensitizes nociceptors to drive neuropathic pain. JCI Insight, 7 (22). doi: https://doi.org/10.1172/jci.insight.159247
  37. Godlevsky, L. S., Shandra, A. A., Mikhaleva, I. I., Vastyanov, R. S., Mazarati, A. M. (1995). Seizure-protecting effects of kyotorphin and related peptides in an animal model of epilepsy. Brain Research Bulletin, 37 (3), 223–226. doi: https://doi.org/10.1016/0361-9230(94)00274-5
  38. D’Ignazio, L., Bandarra, D., Rocha, S. (2015). NF-κB and HIF crosstalk in immune responses. FEBS Journal, 283 (3), 413–424. Portico. https://doi.org/10.1111/febs.13578
  39. D’Ignazio, L., Shakir, D., Batie, M., Muller, H. A., Rocha, S. (2020). HIF-1β Positively Regulates NF-κB Activity via Direct Control of TRAF6. International Journal of Molecular Sciences, 21 (8), 3000. doi: https://doi.org/10.3390/ijms21083000
  40. Shi, J.-H., Sun, S.-C. (2018). Tumor Necrosis Factor Receptor-Associated Factor Regulation of Nuclear Factor κB and Mitogen-Activated Protein Kinase Pathways. Frontiers in Immunology, 9. doi: https://doi.org/10.3389/fimmu.2018.01849
  41. Mussbacher, M., Salzmann, M., Brostjan, C., Hoesel, B., Schoergenhofer, C., Datler, H. et al. (2019). Cell Type-Specific Roles of NF-κB Linking Inflammation and Thrombosis. Frontiers in Immunology, 10. doi: https://doi.org/10.3389/fimmu.2019.00085
  42. Malkov, M. I., Lee, C. T., Taylor, C. T. (2021). Regulation of the Hypoxia-Inducible Factor (HIF) by Pro-Inflammatory Cytokines. Cells, 10 (9), 2340. doi: https://doi.org/10.3390/cells10092340
  43. Liu, T., Zhang, L., Joo, D., Sun, S.-C. (2017). NF-κB signaling in inflammation. Signal Transduction and Targeted Therapy, 2 (1). doi: https://doi.org/10.1038/sigtrans.2017.23

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-02-28

Як цитувати

Пошивак, О. Б., Піняжко, О. Р., Годлевський, Л. С., Первак, М. П., Єгоренко, О. С., Doganyigit, Z., Okan, A., Akyuz, E., Hathal, S. N. A., & Ляшенко, А. В. (2023). Імуногістохімічні маркери нейроімунного запалення гіпокампу пентиленететразол (ПТЗ)-кіндлінгових щурів за умови застосування рапаміцину та акситинібу. ScienceRise: Pharmaceutical Science, (1(41), 23–31. https://doi.org/10.15587/2519-4852.2023.274703

Номер

№ 1(41) (2023)

Розділ

Фармацевтичні науки

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Olesya Poshyvak, Oleh Pinyazhko, Leonid Godlevsky, Mykhailo Pervak, Olha Yehorenko, Zuleyha Doganyigit, Asli Okan, Enes Akyuz, Suliman N. A. Hathal, Artem Volodimirovich Liashenko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Наше видання використовує положення про авторські права Creative Commons CC BY для журналів відкритого доступу.