dry.eye-portal.ru

Rosa M. Corrales, MD, Lihui Luo, MD, Eliseu Y. Chang, MD, and Stephen C. Pflugfelder, MD

(Читай и скачивай всю статью)

Цель.
Установлено, что повышенная осмолярность слезы при синдроме сухого глаза стимулирует продукцию воспалительных цитокинов и матриксных металлопротеиназ в поверхностных эпителиальных клетках глаза. Прокариоты и клетки систем органов млекопитающих поддерживают нормальную функцию в гипертонических условиях путем синтеза или накопления веществ- осмопротекторов.
В данном исследовании изучены эффекты осмопротекторов на состояние активации митоген-активируемых протеинкиназ (МАПК) в эпителиальных клетках роговицы человека, инкубированных в гиперосмолярных условиях.

Методы.
Эпителиальные клетки роговицы человека инкубировали в средах с изотонической физиологической осмолярностью (300 мОсм) и гиперосмолярных (400 мОсм) в присутствии и отсутствии осмопротекторов, в том числе некоторых аминокислот (L-карнитина и бетаина), глицерина и полиола эритрита.
Фосфорилированные (активированные) состояния c-Jun N-терминальных киназ (JNK) и p38 МАПК отслеживали с помощью Вестерн-блотинга и методов иммуноанализа на гранулах.

Результаты.
Гиперосмолярные состояния, достигнутые путем добавления хлорида натрия или сахарозы, повышали отношения фосфорилированных JNK и p38 к общему количеству JNK и p38. По сравнению с контролем добавление 10 мМ L-карнитина или 40 мМ эритрита значительно снижало уровни активированных МАПК при гиперосмолярном стрессе.
Эти вещества также снижали отношения фосфорилированных киназ к общему содержанию киназ до едва различимого уровня в клетках, культивируемых в изотонических средах.

Выводы.
Осмопротекторы L-карнитин и эритрит, отдельно или при их сочетании, защищали от стрессовой активации эпителиальные клетки роговицы, культивируемые в гиперосмолярных средах.

Ключевые слова: эпителиальные клетки роговицы, слезная пленка, гиперосмолярный стресс, L-карнитин, глицерин, полиолы, JNK, p38

Effects of Osmoprotectants on Hyperosmolar Stress in Cultured Human Corneal Epithelial Cells

Corrales, Rosa M MD; Luo, Lihui MD; Chang, Eliseu Y MD; Pflugfelder, Stephen C MD

Collapse BoxAbstract
Purpose: Increased tear osmolarity in dry eye disease has been found to stimulate production of inflammatory cytokines and matrix metalloproteinases by ocular surface epithelial cells. Prokaryotic and mammalian organ system cells maintain normal function under hypertonic conditions by the synthesis or accumulation of osmoprotectant compounds. This study assessed the effect of osmoprotectant compounds on the activation state of mitogen-activated protein (MAP) kinases in human corneal epithelial cells incubated in hyperosmolar conditions.

Methods: Human corneal epithelial cells were incubated in media of isotonic, physiological osmolarity (300 mOsm) and in hyperosmolar media (400 mOsm), in the presence and absence of osmoprotectants, including several amino acids (L-carnitine and betaine), glycerol, and the polyol erythritol. The phosphorylation (activation) states of c-Jun N-terminal kinases (JNK) and p38 MAP kinases were monitored by Western blot and bead-based immunoassays.

Results: Hyperosmolar conditions achieved by addition of sodium chloride or sucrose increased ratios of phosphorylated JNK and p38 to total JNK and p38. Compared with controls, 10 mM L-carnitine or 40 mM erythritol significantly lowered levels of activated MAP kinases in response to hyperosmolar stress. They also lowered ratios of phosphorylated to total kinases to barely detectable levels in cells cultured in isotonic media.

Conclusions: The osmoprotectants L-carnitine and erythritol, alone or in combination, were found to protect against stress activation of corneal epithelial cells cultured in hyperosmolar media.
Key Words: corneal epithelial cells, tear film, hyperosmolar stress, l-carnitine, glycerol, polyols, JNK, p38

(Cornea 2008;27:574–579)

Список литературы:

1. De Paiva CS, Lindsey JL, Pflugfelder SC. Assessing the severity of keratitis sicca with videokeratoscopic indices. Ophthalmology. 2003;110: 1102–1109.

2. Goto E, Yagi Y, Matsumoto Y, et al. Impaired functional visual acuity of dry eye patients. Am J Ophthalmol. 2002;133:181–186.

3. Pflugfelder SC, Tseng SC, Sanabria O, et al. Evaluation of subjective assessments and objective diagnostic tests for diagnosing tear-film disorders known to cause ocular irritation. Cornea. 1998;17:38–56.

4. Stern ME, Gao J, Schwalb TA, et al. Conjunctival T-cell subpopulations in Sjogren’s and non-Sjogren’s patients with dry eye. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2002;43:2609–2614.

5. Murube J, Rivas L. Impression cytology on conjunctiva and cornea in dry eye patients establishes a correlation between squamous metaplasia and dry eye clinical severity. Eur J Ophthalmol. 2003;13:115–127.

6. Rolando M, Barabino S, Mingari C, et al. Distribution of conjunctival HLA-DR expression and the pathogenesis of damage in early dry eyes. Cornea. 2005;24:951–954.

7. Afonso AA, Sobrin L, Monroy DC, et al. Tear fluid gelatinase B activity correlates with IL-1alpha concentration and fluorescein clearance in ocular rosacea. Invest Ophthalmol Vis Sci. 1999;40:2506–2512.

8. Sobrin L, Liu Z, Monroy DC, et al. Regulation of MMP-9 activity in human tear fluid and corneal epithelial culture supernatant. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2000;41:1703–1709.

9. Solomon A, Dursun D, Liu Z, et al. Pro- and anti-inflammatory forms of interleukin-1 in the tear fluid and conjunctiva of patients with dry-eye disease. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2001;42:2283–2292.

10. Gilbard JP. Human tear film electrolyte concentrations in health and dryeye disease. Int Ophthalmol Clin. 1994;34:27–36.

11. Stewart P, Chen Z, Farley W, et al. Effect of experimental dry eye on tear sodium concentration in the mouse. Eye Contact Lens. 2005;31:175–178. 12. Niederkorn JY, Stern ME, Pflugfelder SC, et al. Desiccating stress induces T cell-mediated Sjogren’s Syndrome-like lacrimal keratoconjunctivitis. J Immunol. 2006;176:3950–3957.

13. Luo L, Li DQ, Doshi A, et al. Experimental dry eye stimulates production of inflammatory cytokines and MMP-9 and activates MAPK signalling pathways on the ocular surface. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2004;45:4293– 4301.

14. De Paiva CS, Corrales RM, Villarreal AL, et al. Corticosteroid and doxycycline suppress MMP-9 and inflammatory cytokine expression, MAPK activation in the corneal epithelium in experimental dry eye. Exp Eye Res. 2006;83:526–535.

15. Galcheva-Gargova Z, Derijard B, Wu IH, et al. An osmosensing signal transduction pathway in mammalian cells. Science. 1994;265:806–808. 16. Kyriakis JM, Banerjee P, Nikolakaki E, et al. The stress-activated protein kinase subfamily of c-Jun kinases. Nature. 1994;369:156–160.

17. Rosette C, Karin M. Ultraviolet light and osmotic stress: activation of the JNK cascade through multiple growth factor and cytokine receptors.
Science. 1996;274:1194–1197.

18. Sheikh-Hamad D, Gustin MC. MAP kinases and the adaptive response to hypertonicity: functional preservation from yeast to mammals. Am J Physiol Renal Physiol. 2004;287:F1102–F1110.

19. Gupta S, Barrett T, Whitmarsh AJ, et al. Selective interaction of JNK protein kinase isoforms with transcription factors. EMBO J. 1996;15:2760–2770.

20. Barchowsky A, Frleta D, Vincenti MP. Integration of the NF-kappaB and mitogen-activated protein kinase/AP-1 pathways at the collagenase-1 promoter: divergence of IL-1 and TNF-dependent signal transduction in rabbit primary synovial fibroblasts. Cytokine. 2000;12:1469–1479.

21. Marsh P, Pflugfelder SC. Topical nonpreserved methylprednisolone therapy for keratoconjunctivitis sicca in Sjogren syndrome. Ophthalmology. 1999;106:811–816.

22. Pflugfelder SC. Antiinflammatory therapy for dry eye. Am J Ophthalmol. 2004;137:337–342.

23. Luo L, Li DQ, Corrales RM, et al. Hyperosmolar saline is a proinflammatory stress on the mouse ocular surface. Eye Contact Lens. 2005;31:186–193.

24. Li DQ, Chen Z, Song XJ, et al. Stimulation of matrix metalloproteinases by hyperosmolarity via a JNK pathway in human corneal epithelial cells. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2004;45:4302–4311.

25. Li DQ, Luo L, Chen Z, et al. JNK and ERK MAP kinases mediate induction of IL-1beta, TNF-alpha and IL-8 following hyperosmolar stress in human limbal epithelial cells. Exp Eye Res. 2006;82:588–596.

26. Peluso G, Barbarisi A, Savica V, et al. Carnitine: an osmolyte that plays a metabolic role. J Cell Biochem. 2000;80:1–10.

27. Wood JM, Bremer E, Csonka LN, et al. Osmosensing and osmoregulatory compatible solute accumulation by bacteria. Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol. 2001;130:437–460.

28. Mager WH, Siderius M. Novel insights into the osmotic stress response of yeast. FEMS Yeast Res. 2002;2:251–257.

29. Canovas M, Bernal V, Sevilla A, et al. Salt stress effects on the central and carnitine metabolisms of Escherichia coli. Biotechnol Bioeng. 2007;96: 722–737.

30. Yancey PH, Clark ME, Hand SC, et al. Living with water stress: evolution of osmolyte systems. Science. 1982;217:1214–1222.

31. Cayley S, Record MT Jr. Roles of cytoplasmic osmolytes, water, and crowding in the response of Escherichia coli to osmotic stress: biophysical basis of osmoprotection by glycine betaine. Biochemistry. 2003;42:12596– 12609.

Опубликовано: Cornea, Volume 27, Number 5, June 2008

Примечание:

Материал для публикации на портале Орган зрения organum-visus.com любезно предоставила компания Аллерган.

Синдром "сухого глаза", синдром "красного" глаза. Оптив, Optive (Allergan).

Внимание! Данная информация предназначена исключительно для ознакомления.

Любое применение опубликованного материала возможно только после консультации со специалистом.




Разрешается некоммерческое цитирование материалов данного раздела при условии полного указания источника заимствования: имени автора и WEB-адреcа данного раздела www.dry.eye-portal.ru, www.organum-visus.com