肥満細胞トリプターゼの阻害は PAR-2/p38/NFκB 経路を介した神経炎症を減衰させます

Inhibition of mast cell tryptase attenuates neuroinflammation via PAR-2/p38/NFκB pathway following asphyxial cardiac arrest in rats.

• Umut Ocak
• Pinar Eser Ocak
• Lei Huang
• Weilin Xu
• Yuchun Zuo
• Peng Li
• Marcin Gamdzyk
• Gang Zuo
• Jun Mo
• Guangyu Zhang
• John H Zhang

抄録

背景:

心停止生存者は、認知機能障害を含む神経学的機能障害に苦しむ。神経炎症の重要な調節因子である脳マスト細胞は、神経炎症に関連した認知機能障害に寄与している。マスト細胞トリプターゼは、ミクログリアプロテアーゼ活性化受容体-2（PAR-2）の活性化を介して、ミクログリアに対してプロ炎症作用を示すことが実証されている。本研究では、マスト細胞トリプターゼ阻害による抗神経炎症作用の可能性と、ラットのアスフィキシア誘発心停止後の PAR-2/p-p38/NFκB シグナルの根底にあるメカニズムを検討した。

BACKGROUND: Cardiac arrest survivors suffer from neurological dysfunction including cognitive impairment. Cerebral mast cells, the key regulators of neuroinflammation contribute to neuroinflammation-associated cognitive dysfunction. Mast cell tryptase was demonstrated to have a proinflammatory effect on microglia via the activation of microglial protease-activated receptor-2 (PAR-2). This study investigated the potential anti-neuroinflammatory effect of mast cell tryptase inhibition and the underlying mechanism of PAR-2/p-p38/NFκB signaling following asphyxia-induced cardiac arrest in rats.

方法:

10分間のアスフィキシア誘発性心停止から蘇生させたSprague-Dawleyの成体雄ラットを、時間経過、短期転帰、長期転帰、メカニズム研究を含む4つの別々の実験に無作為に割り付けた。選択的マスト細胞トリプターゼ阻害剤（APC366；50μg/ラットまたは150μg/ラット）の経鼻投与後、窒息性心停止転帰に対するマスト細胞トリプターゼ阻害の効果を検討した。介入にはAC55541（選択的PAR-2活性化剤；30μg/ラット）とSB203580（選択的p38阻害剤；300μg/ラット）を用いた。短期的な神経認知機能は神経学的欠損スコア、発作数、粘着テープ除去試験、T迷路試験で評価し、長期的な認知機能はMorris水迷路試験で評価した。海馬の神経細胞変性はFluoro-Jade C染色で評価した。

METHODS: Adult male Sprague-Dawley rats resuscitated from 10 min of asphyxia-induced cardiac arrest were randomized to four separate experiments including time-course, short-term outcomes, long-term outcomes and mechanism studies. The effect of mast cell tryptase inhibition on asphyxial cardiac arrest outcomes was examined after intranasal administration of selective mast cell tryptase inhibitor (APC366; 50 μg/rat or 150 μg/rat). AC55541 (selective PAR-2 activator; 30 μg/rat) and SB203580 (selective p38 inhibitor; 300 μg/rat) were used for intervention. Short-term neurocognitive functions were evaluated using the neurological deficit score, number of seizures, adhesive tape removal test, and T-maze test, while long-term cognitive functions were evaluated using the Morris water maze test. Hippocampal neuronal degeneration was evaluated by Fluoro-Jade C staining.

結果:

肥満細胞トリプターゼとPAR-2は、アスフィキシア誘発性心停止後の脳内で劇的に増加した。APC366によるマスト細胞トリプターゼの阻害は、蘇生したラットの短期および長期の神経学的転帰を改善した。このような行動上の利点は、脳内の PAR-2, p-p38, NFκB, TNF-α, IL-6 の発現が減少し、海馬の神経細胞の変性が減少したことと関連していました。APC366の抗神経炎症作用はAC55541では消失したが、AC55541を単独で使用した場合、神経炎症、海馬の神経細胞変性、心停止後の神経学的障害をさらに悪化させた。AC55541によって集約された劇症効果はp38阻害剤によって最小化された。

RESULTS: Mast cell tryptase and PAR-2 were dramatically increased in the brain following asphyxia-induced cardiac arrest. The inhibition of mast cell tryptase by APC366 improved both short- and long-term neurological outcomes in resuscitated rats. Such behavioral benefits were associated with reduced expressions of PAR-2, p-p38, NFκB, TNF-α, and IL-6 in the brain as well as less hippocampal neuronal degeneration. The anti-neuroinflammatory effect of APC366 was abolished by AC55541, which when used alone, indeed further exacerbated neuroinflammation, hippocampal neuronal degeneration, and neurologic deficits following cardiac arrest. The deleterious effects aggregated by AC55541 were minimized by p38 inhibitor.

結論:

肥満細胞トリプターゼの阻害は神経炎症を減衰させ、海馬の神経細胞死を減少させ、心停止後の神経障害を改善しました。この効果は、PAR-2/p-p38/NFκB シグナル経路の阻害を介して少なくとも部分的に媒介されていました。このように、マスト細胞トリプターゼは心停止後の神経障害の管理における新たな治療標的となる可能性があります。

CONCLUSIONS: The inhibition of mast cell tryptase attenuated neuroinflammation, led to less hippocampal neuronal death and improved neurological deficits following cardiac arrest. This effect was at least partly mediated via inhibiting the PAR-2/p-p38/NFκB signaling pathway. Thus, mast cell tryptase might be a novel therapeutic target in the management of neurological impairment following cardiac arrest.