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Lipopolysaccharide induces neuroinflammation in microglia by activating the MTOR pathway and downregulating Vps34 to inhibit autophagosome formation.
Journal of Neuroinflammation ( IF 9.3 ) Pub Date : 2020-01-11 , DOI: 10.1186/s12974-019-1644-8 Xiaoxia Ye 1 , Mingming Zhu 1 , Xiaohang Che 1 , Huiyang Wang 1 , Xing-Jie Liang 2 , Chunfu Wu 1 , Xue Xue 3 , Jingyu Yang 1
Journal of Neuroinflammation ( IF 9.3 ) Pub Date : 2020-01-11 , DOI: 10.1186/s12974-019-1644-8 Xiaoxia Ye 1 , Mingming Zhu 1 , Xiaohang Che 1 , Huiyang Wang 1 , Xing-Jie Liang 2 , Chunfu Wu 1 , Xue Xue 3 , Jingyu Yang 1
Affiliation
BACKGROUND
Microglial activation is a prominent feature of neuroinflammation, which is present in almost all neurodegenerative diseases. While an initial inflammatory response mediated by microglia is considered to be protective, excessive pro-inflammatory response of microglia contributes to the pathogenesis of neurodegeneration. Although autophagy is involved in the suppression of inflammation, its role and mechanism in microglia are unclear.
METHODS
In the present study, we studied the mechanism by which lipopolysaccharide (LPS) affects microglial autophagy and the effects of autophagy on the production of pro-inflammatory factors in microglial cells by western blotting, immunocytochemistry, transfection, transmission electron microscopy (TEM), and real-time PCR. In a mouse model of neuroinflammation, generated by intraventricular injection of LPS (5 μg/animal), we induced autophagy by rapamycin injection and investigated the effects of enhanced autophagy on microglial activation by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) and immunohistochemistry.
RESULTS
We found that autophagic flux was suppressed in LPS-stimulated N9 microglial cells, as evidenced by decreased expression of the autophagy marker LC3-II (lipidated form of MAP1LC3), as well as increased levels of the autophagy adaptor protein SQSTM1. LPS significantly decreased Vps34 expression in N9 microglial cells by activating the PI3KI/AKT/MTOR pathway without affecting the levels of lysosome-associated proteins and enzymes. More importantly, overexpression of Vps34 significantly enhanced the autophagic flux and decreased the accumulation of SQSTM1 in LPS-stimulated N9 microglial cells. Moreover, our results revealed that an LPS-induced reduction in the level of Vps34 prevented the maturation of omegasomes to phagophores. Furthermore, LPS-induced neuroinflammation was significantly ameliorated by treatment with the autophagy inducer rapamycin both in vitro and in vivo.
CONCLUSIONS
These data reveal that LPS-induced neuroinflammation in N9 microglial cells is associated with the inhibition of autophagic flux through the activation of the PI3KI/AKT/MTOR pathway, while enhanced microglial autophagy downregulates LPS-induced neuroinflammation. Thus, this study suggests that promoting the early stages of autophagy might be a potential therapeutic approach for neuroinflammation-associated diseases.
中文翻译:
脂多糖通过激活MTOR通路并下调Vps34抑制自噬体的形成,从而诱导小胶质细胞的神经炎症。
背景技术小胶质细胞活化是神经炎症的突出特征,其几乎存在于所有神经退行性疾病中。虽然由小胶质细胞介导的初始炎症反应被认为是保护性的,但小胶质细胞过度的促炎反应却有助于神经变性的发病机理。尽管自噬与炎症抑制有关,但其在小胶质细胞中的作用和机制尚不清楚。方法在本研究中,我们通过蛋白质印迹,免疫细胞化学,转染,透射电子显微镜(TEM)研究了脂多糖(LPS)影响小胶质细胞自噬的机制以及自噬对小胶质细胞中促炎因子产生的影响,和实时PCR。在神经炎症的小鼠模型中,由脑室内注射LPS(5μg/动物)产生,我们通过雷帕霉素注射诱导自噬,并通过酶联免疫吸附测定(ELISA)和免疫组化研究了增强的自噬对小胶质细胞活化的影响。结果我们发现LPS刺激的N9小胶质细胞中的自噬通量受到抑制,这由自噬标记物LC3-II(MAP1LC3的脂质形式)的表达降低以及自噬衔接蛋白SQSTM1的水平升高所证明。LPS通过激活PI3KI / AKT / MTOR途径显着降低N9小胶质细胞中Vps34的表达,而不会影响与溶酶体相关的蛋白质和酶的水平。更重要的是,Vps34的过表达显着增强了LPS刺激的N9小胶质细胞中自噬通量,并减少了SQSTM1的积累。此外,我们的研究结果表明,LPS诱导的Vps34水平降低阻止了Omegasomes吞噬细胞的成熟。此外,通过在体外和体内用自噬诱导剂雷帕霉素治疗可明显改善LPS诱导的神经炎症。结论这些数据表明,LPS诱导的N9小胶质细胞神经炎症与PI3KI / AKT / MTOR途径的激活抑制自噬通量有关,而增强的小胶质细胞自噬则下调LPS诱导的神经炎症。因此,这项研究表明,促进自噬的早期阶段可能是一种与神经炎症相关疾病的潜在治疗方法。此外,通过在体外和体内用自噬诱导剂雷帕霉素治疗可明显改善LPS诱导的神经炎症。结论这些数据表明,LPS诱导的N9小胶质细胞神经炎症与PI3KI / AKT / MTOR途径的激活抑制自噬通量有关,而增强的小胶质细胞自噬则下调LPS诱导的神经炎症。因此,这项研究表明,促进自噬的早期阶段可能是一种与神经炎症相关疾病的潜在治疗方法。此外,通过在体外和体内用自噬诱导剂雷帕霉素治疗可明显改善LPS诱导的神经炎症。结论这些数据表明,LPS诱导的N9小胶质细胞神经炎症与PI3KI / AKT / MTOR途径的激活抑制自噬通量有关,而增强的小胶质细胞自噬则下调LPS诱导的神经炎症。因此,这项研究表明,促进自噬的早期阶段可能是一种与神经炎症相关疾病的潜在治疗方法。结论这些数据表明,LPS诱导的N9小胶质细胞神经炎症与PI3KI / AKT / MTOR途径的激活抑制自噬通量有关,而增强的小胶质细胞自噬则下调LPS诱导的神经炎症。因此,这项研究表明,促进自噬的早期阶段可能是一种与神经炎症相关疾病的潜在治疗方法。结论这些数据表明,LPS诱导的N9小胶质细胞神经炎症与PI3KI / AKT / MTOR途径的激活抑制自噬通量有关,而增强的小胶质细胞自噬则下调LPS诱导的神经炎症。因此,这项研究表明,促进自噬的早期阶段可能是一种与神经炎症相关疾病的潜在治疗方法。
更新日期:2020-01-13
中文翻译:
脂多糖通过激活MTOR通路并下调Vps34抑制自噬体的形成,从而诱导小胶质细胞的神经炎症。
背景技术小胶质细胞活化是神经炎症的突出特征,其几乎存在于所有神经退行性疾病中。虽然由小胶质细胞介导的初始炎症反应被认为是保护性的,但小胶质细胞过度的促炎反应却有助于神经变性的发病机理。尽管自噬与炎症抑制有关,但其在小胶质细胞中的作用和机制尚不清楚。方法在本研究中,我们通过蛋白质印迹,免疫细胞化学,转染,透射电子显微镜(TEM)研究了脂多糖(LPS)影响小胶质细胞自噬的机制以及自噬对小胶质细胞中促炎因子产生的影响,和实时PCR。在神经炎症的小鼠模型中,由脑室内注射LPS(5μg/动物)产生,我们通过雷帕霉素注射诱导自噬,并通过酶联免疫吸附测定(ELISA)和免疫组化研究了增强的自噬对小胶质细胞活化的影响。结果我们发现LPS刺激的N9小胶质细胞中的自噬通量受到抑制,这由自噬标记物LC3-II(MAP1LC3的脂质形式)的表达降低以及自噬衔接蛋白SQSTM1的水平升高所证明。LPS通过激活PI3KI / AKT / MTOR途径显着降低N9小胶质细胞中Vps34的表达,而不会影响与溶酶体相关的蛋白质和酶的水平。更重要的是,Vps34的过表达显着增强了LPS刺激的N9小胶质细胞中自噬通量,并减少了SQSTM1的积累。此外,我们的研究结果表明,LPS诱导的Vps34水平降低阻止了Omegasomes吞噬细胞的成熟。此外,通过在体外和体内用自噬诱导剂雷帕霉素治疗可明显改善LPS诱导的神经炎症。结论这些数据表明,LPS诱导的N9小胶质细胞神经炎症与PI3KI / AKT / MTOR途径的激活抑制自噬通量有关,而增强的小胶质细胞自噬则下调LPS诱导的神经炎症。因此,这项研究表明,促进自噬的早期阶段可能是一种与神经炎症相关疾病的潜在治疗方法。此外,通过在体外和体内用自噬诱导剂雷帕霉素治疗可明显改善LPS诱导的神经炎症。结论这些数据表明,LPS诱导的N9小胶质细胞神经炎症与PI3KI / AKT / MTOR途径的激活抑制自噬通量有关,而增强的小胶质细胞自噬则下调LPS诱导的神经炎症。因此,这项研究表明,促进自噬的早期阶段可能是一种与神经炎症相关疾病的潜在治疗方法。此外,通过在体外和体内用自噬诱导剂雷帕霉素治疗可明显改善LPS诱导的神经炎症。结论这些数据表明,LPS诱导的N9小胶质细胞神经炎症与PI3KI / AKT / MTOR途径的激活抑制自噬通量有关,而增强的小胶质细胞自噬则下调LPS诱导的神经炎症。因此,这项研究表明,促进自噬的早期阶段可能是一种与神经炎症相关疾病的潜在治疗方法。结论这些数据表明,LPS诱导的N9小胶质细胞神经炎症与PI3KI / AKT / MTOR途径的激活抑制自噬通量有关,而增强的小胶质细胞自噬则下调LPS诱导的神经炎症。因此,这项研究表明,促进自噬的早期阶段可能是一种与神经炎症相关疾病的潜在治疗方法。结论这些数据表明,LPS诱导的N9小胶质细胞神经炎症与PI3KI / AKT / MTOR途径的激活抑制自噬通量有关,而增强的小胶质细胞自噬则下调LPS诱导的神经炎症。因此,这项研究表明,促进自噬的早期阶段可能是一种与神经炎症相关疾病的潜在治疗方法。