Inhibiting Leucine-rich Glioma Inactivated 3 (LGI3) as a Novel Therapeutic Strategy in Atherosclerosis

Abstract

Atherosclerosis is a chronic disease that occurs when plaque builds up inside the arteries. This buildup can narrow and harden the arteries, which leads to heart attack, stroke, and other cardiovascular diseases. Leucine-rich Glioma Inactivated 3 (LGI3) is known as a pro-inflammatory adipokine secreted from adipose tissue macrophages in obese mouse models. There is emerging evidence that adipokines can affect the pathogenesis of atherosclerosis. However, the role of LGI3 in atherosclerosis has not been investigated. In our preliminary study, serum LGI3 level positively correlated with the severity of atherosclerosis in patients with atherosclerosis. Therefore, to further investigate the role of LGI3 in atherosclerosis, I used THP-1 macrophages specifically mimicking atherosclerotic conditions using oxidized LDL (ox-LDL), TNF-α, and IFN-γ (OTN). LGI3 and its receptor, a disintegrin and metallopeptidase domain 22 (ADAM22), and a disintegrin and metallopeptidase domain 23 (ADAM23) are expressed in THP-1 macrophages, which also secreted LGI3. Also, the level of proinflammatory cytokines (Chemokine C-C motif Ligand 2 (CCL2), Interleukin-1 beta (IL-1β), Interleukin-6 (IL-6)) was increased in OTN-treated THP-1 macrophages. Furthermore, inhibiting LGI3 with its antagonist, P34, diminished the proinflammatory responses in OTN-treated macrophages through NF-κB signaling pathway. Moreover, P34 treatment alleviated atherosclerotic lesion formation in the aortas of Western Diet-fed male ApoE-/- mice. Taken together, these results suggest that LGI3 serves as a proinflammatory molecule secreted from macrophages in atherosclerosis, and targeting LGI3 could be a novel therapeutic approach for atherosclerosis.;죽상동맥경화증은 동맥 내부에 플라크(plaque)가 쌓일 때 발생하는 만성 질환이다. 플라크가 쌓이게 되면 동맥이 좁아지고 단단해져 심장마비, 뇌졸중과 같은 심혈관 질환을 일으킬 수 있다. LGI3는 비만 마우스 모델의 지방 조직 대식세포에서 분비되는 염증성 아디포카인(adkpokine)으로 알려져 있다. 아디포카인이 죽상동맥경화증의 발병에 영향을 미칠 수 있다는 보고들에도 불구하고, 죽상동맥경화증에서 LGI3의 역할은 아직 밝혀지지 않았다. 기존에 진행되었던 예비 연구들에서, 혈청 LGI3 수치는 죽상동맥경화증 환자에서 병증 심화도와 정비례하는 결과를 보였다. 따라서 본 연구에서는 죽상동맥경화증에서 LGI3가 가지는 역할을 연구하였다. 먼저 산화 LDL (oxidized LDL, ox-LDL), Tumor necrosis factor alpha, Interferon gamma (OTN)를 사용하여 THP-1 대식세포로 하여금 죽상동맥경화증 특이적인 염증 상황을 모방할 수 있는 모델을 제작하였다. 이 모델에서 LGI3와 LGI3의 알려진 수용체인 ADAM22, ADAM23이 발현하는 것을 확인하였고, 염증성 사이토카인 CCL2, IL-1Β, IL-6가 증가하는 것을 발견하였다. 또한, LGI3를 길항제(antagonist)인 P34를 통해 억제해 보았을 때 OTN만을 처리하였을 때에는 발현이 증가하였던 염증성 사이토카인이 P34를 처리하였을 때에는 줄어드는 것을 발견하였다. 뿐만 아니라, P34가 동맥경화 특이적인 염증 상황의 대식세포에서 NF-κB 신호 전달 경로를 통해 효과를 가진다는 것을 발견하였다. 더 나아가서 P34를 고지질 식이를 식이한 죽상동맥경화증 마우스 모델인 ApoE-/- 마우스에게 투여 시 동맥경화 병변 형성이 완화되는지 알아보았을 때, 동맥 전체와 복부 동맥 부분에서 유의하게 동맥경화 병증이 완화되는 양상을 확인하였다. 이때, 몸무게는 대조군과 실험군이 차이가 없었는데, LGI3가 비만 상황에서 많이 발현하는 단백질임에도 불구하고 P34가 오로지 동맥경화에만 효과를 보일 수 있는 것을 알 수 있었다. 종합해 볼 때, 본 연구는 LGI3가 죽상동맥경화증에서 대식세포에서 분비되는 염증성 아디포카인의 역할을 한다는 것을 밝혀내었다. 또한 LGI3의 경쟁적 저해제를 처리하여 LGI3를 죽상동맥경화증의 표적으로 삼는 것이 죽상동맥경화증에 대한 새로운 치료 접근법이 될 수 있음을 시사한다.