Biopolym. Cell. 2023; 39(4):299-310.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.000AA1
Молекулярна Біомедицина
Ангіостатини модулюють рівень АСЕ2 і GFAP у пошкодженій рогівці щурів та не впливають на життєздатність клітин пігментного епітелію сітківки
1Білоус В. Л., 1Капустяненко Л. Г., 1Юсова О. І., 1Корса В. В., 2Недзвецький В. С., 3Агджа Дж. А., 4Зябліцев С. В., 1Тихомиров А. О.
  1. Інституту Біохімії імені В.П. Палладіна, НАН України
    9, вул. Леонтовича, Київ, Україна, 01054
  2. Дніпровський Державний Аграрно-Економічний Університет
    25, вул. Сергія Єфремова, Дніпро, Україна, 49027
  3. Університет Бінгель, Селахаддін-і Ейюбі Мах. Університет САПР. No: 1
    Бінгол, Туреччина, 12000
  4. Національний медичний університет імені О. О. Богомольця
    34, пр-т. Берестейський, Київ, Україна, 03057

Abstract

Мета. Дослідити вплив AS K1-3 і K5 на рівень рецептору SARS-CoV-2 протеїну ACE2 та маркеру активованої сателітної глії GFAP у пошкодженій рогівці щурів і визначити потенційні ефекти AS на життєздатність клітин пігментного епітелію сітківки (RPE). Методи. AS K1-3 і K5 були отримані шляхом обмеженого протеолізу плазміногену, ізольованого з плазми людини, з подальшим очищенням за допомогою афінної хроматографії. AS (K1-3 0,1 або 1,0 мкМ, K5 0,1 мкМ) застосовували місцево у вигляді очних крапель у створеній моделі лужного опіку рогівки щурів. Рівні протеїнів ACE2 і GFAP визначали в лізатах тканини рогівки за допомогою вестерн-блоту та виражали в умовних одиницях (у.о.). Вплив AS на життєздатність клітин RPE оцінювали за допомогою МТТ-тесту. Результати. Пошкодження поверхні ока, спричинене лужним опіком, призвело до надмірної експресії як ACE2 (у 7,7 разів порівняно з контролем, P<0,001), так і GFAP (у 62 рази порівняно з контролем, P<0,001). Застосування K5 або K1-3 (1,0 мкМ) сприяло зниженню вмісту ACE2 в ушкодженій рогівці вдвічі (P<0,05 порівняно з групою Опік), тоді як K1-3 (0,1 мкМ) знижував вміст ACE2 у 3,4 рази порівняно з групою Опік (P<0,05), що свідчить про здатність AS зменшувати потенційний ризик проникнення SARS-CoV-2 завдяки зниженню експресії його рецептору. Слід зазначити, що K5 виявив більш виражену здатність інгібувати надекспресію GFAP (у 10,9 разів порівняно з групою Опік, P<0,01), що свідчить на користь реалізації AS нейропротекторних властивостей через пригнічення надмірної активації сателітної глії в пошкодженій рогівці. AS не володіють цитотоксичною дією на клітини пігментного ендотелію сітківки в діапазоні концентрацій 2-100 нМ. Висновки. Дані, отримані у представленій роботі, вказують на перспективи застосування AS для розробки ефективних та безпечних офтальмологічних препаратів з комплексними захисними властивостями.
Keywords: ангіостатини, пошкодження рогівки, ACE2, GFAP, клітини RPE, , , , ,
Повний текст: (PDF, англійською)

References

[1] He Y, Ma BS, Zeng JH, Ma DJ. Corneal optical density: Structural basis, measurements, influencing factors, and roles in refractive surgery. Front Bioeng Biotechnol. 2023; 11:1144455.
[2] Fortingo N, Melnyk S, Sutton SH, Watsky MA, Bollag WB. Innate Immune System Activation, Inflammation and Corneal Wound Healing. Int J Mol Sci. 2022; 23(23):14933.
[3] Schnichels S, Rohrbach JM, Bayyoud T, Thaler S, Ziemssen F, Hurst J. Can SARS-CoV-2 infect the eye? An overview of the receptor status in ocular tissue. Ophthalmologe. 2021; 118(Suppl 1):81-4.
[4] Jiang Z, Zhang H, Gao J, Yu H, Han R, Zhu L, Chen X, Fan Q, Hao P, Wang L, Li X. ACE2 Expression Is Upregulated in Inflammatory Corneal Epithelial Cells and Attenuated by Resveratrol. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2021; 62(7):25.
[5] Karakus S, Foster J, Dai X, Gonzales A, Zhu X, Eberhart C, Hsu W. Prevalence of SARS-CoV-2 in Conjunctival Swab Samples Among Patients Presenting with Conjunctivitis During the COVID-19 Pandemic. Clin Ophthalmol. 2022; 16:127-33.
[6] Ozturk M, Kumova D, Alacam S, Erdogan H, Onder F. Detection of coronavirus in tear samples of hospitalized patients with COVID-19. Int Ophthalmol. 2023; 43(2):451-62.
[7] Yang AY, Chow J, Liu J. Corneal Innervation and Sensation: The Eye and Beyond. Yale J Biol Med. 2018; 91(1):13-21.
[8] Ferrari G, Bignami F, Giacomini C, Capitolo E, Comi G, Chaabane L, Rama P. Ocular surface injury induces inflammation in the brain: in vivo and ex vivo evidence of a corneal-trigeminal axis. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2014; 55(10):6289-300.
[9] Cohen M, Feldman-Goriachnik R, Hanani M. Satellite Glial Cells and Neurons in Trigeminal Ganglia Are Altered in an Itch Model in Mice. Cells. 2022; 11(5):886.
[10] Zhao G, Chen H, Song Z, Yin H, Xu Y, Chen M. Glial fibrillary acidic protein expression during HSV-1 infection in mouse cornea. APMIS. 2014; 122(2):128-35.
[11] Ambati BK, Joussen AM, Ambati J, Moromizato Y, Guha C, Javaherian K, Gillies S, O'Reilly MS, Adamis AP. Angiostatin inhibits and regresses corneal neovascularization. Arch Ophthalmol. 2002; 120(8):1063-8.
[12] Feizi S, Azari AA, Safapour S. Therapeutic approaches for corneal neovascularization. Eye Vis (Lond). 2017; 4:28.
[13] Chen YH, Wu HL, Chen CK, Huang YH, Yang BC, Wu LW. Angiostatin antagonizes the action of VEGF-A in human endothelial cells via two distinct pathways. Biochem Biophys Res Commun. 2003; 310(3):804-10.
[14] Chavakis T, Athanasopoulos A, Rhee JS, Orlova V, Schmidt-Wöll T, Bierhaus A, May AE, Celik I, Nawroth PP, Preissner KT. Angiostatin is a novel anti-inflammatory factor by inhibiting leukocyte recruitment. Blood. 2005; 105(3):1036-43.
[15] Gabison E, Chang JH, Hernández-Quintela E, Javier J, Lu PC, Ye H, Kure T, Kato T, Azar DT. Anti-angiogenic role of angiostatin during corneal wound healing. Exp Eye Res. 2004; 78(3):579-89.
[16] Hellinen L, Hongisto H, Ramsay E, Kaarniranta K, Vellonen KS, Skottman H, Ruponen M. Drug Flux Across RPE Cell Models: The Hunt for An Appropriate Outer Blood-Retinal Barrier Model for Use in Early Drug Discovery. Pharmaceutics. 2020; 12(2):176.
[17] Deutsch DG, Mertz ET. Plasminogen: purification from human plasma by affinity chromatography. Science. 1970; 170(3962):1095-6.
[18] Tykhomyrov AA, Yusova EI, Diordieva SI, Corsa VV, Grinenko TV. Production and characteristics of antibodies against K1-3 fragment of human plasminogen. Biotech Acta. 2013; 6(1):86-96.
[19] Kapustianenko LG. Polyclonal antibodies against human plasminogen kringle 5. Biotech Acta. 2017; 10(3):41-9.
[20] Goldring JPD. Measuring Protein Concentration with Absorbance, Lowry, Bradford Coomassie Blue, or the Smith Bicinchoninic Acid Assay Before Electrophoresis. Methods Mol Biol. 2019; 1855:31-9.
[21] Wahl ML, Kenan DJ, Gonzalez-Gronow M, Pizzo SV. Angiostatin's molecular mechanism: aspects of specificity and regulation elucidated. J Cell Biochem. 2005; 96(2):242-61.
[22] Gonzalez-Gronow M, Kalfa T, Johnson CE, Gawdi G, Pizzo SV. The voltage-dependent anion channel is a receptor for plasminogen kringle 5 on human endothelial cells. J Biol Chem. 2003; 278(29):27312-8.
[23] Wajih N, Sane DC. Angiostatin selectively inhibits signaling by hepatocyte growth factor in endothelial and smooth muscle cells. Blood. 2003; 101(5):1857-63.
[24] Tykhomyrov AA. Interaction of actin with plasminogen/plasmin system: mechanisms and physiological role. Biopolym Cell. 2012; 28(6):413-23.
[25] Hanford HA, Wong CA, Kassan H, Cundiff DL, Chandel N, Underwood S, Mitchell CA, Soff GA. Angiostatin(4.5)-mediated apoptosis of vascular endothelial cells. Cancer Res. 2003; 63(14):4275-80.
[26] Kawasaki Y, Yokobayashi E, Sakamoto K, Tenma E, Takaki H, Chiba Y, Otashiro T, Ishihara M, Yonezawa S, Sugiyama A, Natori Y. Angiostatin prevents IL-1β-induced down-regulation of eNOS expression by inhibiting the NF-κB cascade. J Pharmacol Sci. 2015; 129(3):200-4.
[27] Perri SR, Annabi B, Galipeau J. Angiostatin inhibits monocyte/macrophage migration via disruption of actin cytoskeleton. FASEB J. 2007; 21(14):3928-36.
[28] Chang PC, Wu HL, Lin HC, Wang KC, Shi GY. Human plasminogen kringle 1-5 reduces atherosclerosis and neointima formation in mice by suppressing the inflammatory signaling pathway. J Thromb Haemost. 2010; 8(1):194-201.
[29] Cai WB, Zhang Y, Cheng R, Wang Z, Fang SH, Xu ZM, Yang X, Yang ZH, Ma JX, Shao CK, Gao GQ. Dual inhibition of plasminogen kringle 5 on angiogenesis and chemotaxis suppresses tumor metastasis by targeting HIF-1α pathway. PLoS One. 2012; 7(12):e53152.
[30] Coppini LP, Visniauskas B, Costa EF, Filho MN, Rodrigues EB, Chagas JR, Farah ME, Barros NM, Carmona AK. Corneal angiogenesis modulation by cysteine cathepsins: In vitro and in vivo studies. Exp Eye Res. 2015; 134:39-46.
[31] Abdelfattah NS, Amgad M, Zayed AA, Hussein H, Abd El-Baky N. Molecular underpinnings of corneal angiogenesis: advances over the past decade. Int J Ophthalmol. 2016; 9(5):768-79.
[32] Sack RA, Beaton AR, Sathe S. Diurnal variations in angiostatin in human tear fluid: a possible role in prevention of corneal neovascularization. Curr Eye Res. 1999; 18(3):186-93.
[33] Gavrylyak IV, Greben NK, Bilous VL, Korsa VV, Zhaboiedov DG, Ağca CA, Tykhomyrov AO. The levels of hypoxia- and angiogenesis-related regulators and matrix metalloproteinase 9 activity in tear fluid of patients with non-penetrating ocular traumas. Medicni perspektivi. 2022; 27(4):168-76.
[34] Zhu G, Lyu L, Yang H, Liu G, Yang S, Gu C, Wang L, Yan H, Hu M, Che C. SARS‑CoV‑2 spike protein‑induced host inflammatory response signature in human corneal epithelial cells. Mol Med Rep. 2021; 24(2):584.
[35] Eissa M, Abdelrazek NA, Saady M. Covid-19 and its relation to the human eye: transmission, infection, and ocular manifestations. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2023; 261(7):1771-80.
[36] Fakih D, Zhao Z, Nicolle P, Reboussin E, Joubert F, Luzu J, Labbé A, Rostène W, Baudouin C, Mélik Parsadaniantz S, Réaux-Le Goazigo A. Chronic dry eye induced corneal hypersensitivity, neuroinflammatory responses, and synaptic plasticity in the mouse trigeminal brainstem. J Neuroinflammation. 2019; 16(1):268.
[37] Stephenson JL, Byers MR. GFAP immunoreactivity in trigeminal ganglion satellite cells after tooth injury in rats. Exp Neurol. 1995; 131(1):11-22.
[38] Pavlova OS, Bilous VL, Korsa VV, Stepanenko SP, Parkhomenko YuM, Tykhomyrov AO. Changes in the levels of neurospecific proteins and indices of apoptosis in the rat cornea at chronic ethanol consumption: protective effects of thiamine administration. Neurophysiology. 2022; 54(1-2):25-36.
[39] del Amo EM. Topical ophthalmic administration: Can a drug instilled onto the ocular surface exert an effect at the back of the eye? Front Drug Deliv. 2022; 2:954771.