15-Deoxy Δ12,14-prostaglandin J2 inhibits HIV-1 Tat-induced MCP-1/CCL2 production by blocking ERK1/2 signaling pathway independent of peroxisome proliferator-activated receptor gamma and Heme oxygenase-1 in rat hippocampal slices

Abstract

중추 신경계에서 후천성면역결핍바이러스-1(HIV-1)에 의한 뇌 염증 치료에는 여러 약물들을 사용하여 접근할 수 있는데 특별히 15-deoxy-Delta12,14 prostaglandin J2(15d-PGJ2)가 뇌 염증 반응을 억제시키는 약물로 최근 주목 받고 있다. 15d-PGJ2는 proliferator-activated receptor gamma (PPAR)를 통해서 혹은 무관하게 염증 반응을 억제시킨다고 알려져 있다. 그러나 해마에서의 15d-PGJ2의 항 염증 작용에 대한 정확한 기전은 아직까지 밝혀 지지 않았다. 이 연구에서는 기억인지 중추인 백서 해마 절편에 후천성면역결핍바이러스-1(HIV-1) Tat 단백질에 대해 야기되는 뇌 염증 반응에 대한 15d-PGJ2의 항 염증 효과를 연구하였다. 백서 해마 절편에 Tat 단백질에 의한 단핵세포 주화성 단백질(MCP-1)생성이 15d-PGJ2를 처리한 결과 억제되는 것을 확인하였다. 그러나 PPAR 억제제인 GW9662를 처리한 경우 15d-PGJ2의 항 염증 효과가 억제되지 않았다. 이 결과는 15d-PGJ2의 항 염증 작용 기전이 PPAR와 무관하게 일어남을 의미한다고 추정하였다. 백서 해마 절편에서 15d-PGJ2는 헴산화효소1(HO-1)의 발현을 증가 시키지만 HO-1 억제제인 zinc protoporphyrin Ⅸ(ZnPPⅨ)에 의해 15d-PGJ2의 항 염증 효과가 억제되지 않았다. 또 15d-PGJ2와 유사하게 HO-1을 유도시키는 cobalt protoporphyrin(COPP)를 처리한 결과 15d-PGJ2와 같은 항 염증 효과가 재현 되지 않았다. 또 소신경교세포와 유사하게 분화된 인간 THP-1 세포주에서 HO-1발현을 억제시키는 siRNA로 실험한 결과 Tat에 의한 MCP-1생성을 15d-PGJ2가 억제시키는 항 염증 작용에는 아무런 영향이 없었다. 그러나 15d-PGJ2는 Tat에 의해 활성화 된 ERK1/2 신호전달경로는 유의하게 억제시키며, 그 결과 Tat에 의한 MCP-1의 생성도 낮추는 것을 확인하였다. 또한 NADPH 산화 효소 억제제인 DPI와 Apocynin 역시 Tat에 의해 활성화된 ERK1/2 신호전달경로와 그 결과 Tat에 의한 MCP-1생성을 모두 억제시켰다. 위의 모든 결과를 통해 해마에서 Tat에 의해 일어나는 뇌 염증 반응에 대한 15d-PGJ2의 항 염증 기전은 산화스트레스경로와 관련되어 있는 ERK1/2 신호전달 경로 활성 억제를 통해 일어나며, PPAR와 HO-1에 의한 항 염증 기전과는 무관하게 일어나는 것을 시사하고 있다.;HIV-induced inflammation and its consequences within the CNS should be approached through multiple pharmacologic agents and 15-deoxy-Delta12,14 prostaglandin J2 (15d-PGJ2) could be a promising candidate for treating the negative effects of this inflammatory response. 15d-PGJ2 can repress the inflammatory response by means of peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPAR gamma) -dependent and -independent mechanisms. However, its precise role and antiinflammatory mechanism in rat hippocampus is poorly understood. In the present study, rat hippocampal slices were stimulated with a full length of human immunodeficiency virus-1 (HIV-1) Tat protein to investigate the role of 15d-PGJ2 on hippocampal inflammatory response. Pretreatment of rat hippocampal slices with 15d-PGJ2, markedly reduced Tat-induced monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1/CCL2) production. Interestingly, PPAR-gamma antagonist, GW9662, did not inhibit action of this 15d-PGJ2, confirming the PPAR-gamma independent mechanism in mediating antiinflammatory effect of 15d-PGJ2. Despite 15d-PGJ2 increased the expression of heme oxygenase-1 (HO-1), the 15d-PGJ2 action was not abrogated by the HO-1 inhibitors, zinc protoporphyrin IX (ZnPPIX) and was not mimicked by HO-1 inducer such as cobalt protoporphyrin. Besides, short interfering RNA (siRNA)-directed knockdown of HO-1 did not abolish the antiinflammatory action of 15d-PGJ2 against Tat-induced MCP-1 production in human microglia-like THP-1 cells. Conversely, 15d-PGJ2 significantly suppressed the Tat-induced ERK1/2 activation, which resulted in decreased production of MCP-1 upon Tat stimulation. NADPH oxidase inhibitors, DPI and apocynin, also abrogated Tat-stimulated ERK1/2 activation and MCP-1 secretion. Collectively, these data demonstrate that the mechanism for anti-inflammatory effect of 15d-PGJ2 on rat hippocampus acted through inhibiting the activation of Tat-mediated ERK1/2 pathway, which was coupled with redox sensitive pathway, independently of PPAR-gamma and HO-1.