アラルミンHMGB1の酸化還元状態は、神経炎症およびミクログリアプライミングの極めて重要な因子です。NLRP3インフラマソームの役割

Alarmin High Mobility Group Box-1（HMGB1）は、神経炎症プロセスを媒介する重要な要因として関与しています。最近の発見は、HMGB1の酸化還元状態がHMGB1の重要な分子的特徴であるため、還元型（FR-HMGB1）が走化性である一方で、ジスルフィド型（DS-HMGB1）は炎症誘発性であることを示唆しています。本研究では、これらの分子型の神経炎症効果と、これらの形態が免疫課題に対する神経炎症およびミクログリアの反応をプライミングする能力を調べました。in vivoでのこれらの分子型の神経炎症効果を調べるために、動物にcisterna内膜内（ICM）FR-HMGB1（10μg）、DS-HMGB1（10μg）または媒体および基底炎症誘発性効果の単回投与を測定しました2測定海馬の注射後24時間。この初期実験の結果は、DS-HMGB1が2H（NF-κBIαMRNA、NLRP3 mRNAおよびIL-1βタンパク質）および24H（NF-κBIαMRNA、TNFαMRNA、およびNL3タンパク質）の後期注射で海馬炎症誘発性メディエーターを増加させたことを示しました。FR-HMGB1はこれらのメディエーターに影響を与えませんでした。DS-HMGB1のこれらの神経炎症効果は、DS-HMGB1がその後の免疫課題に対する神経炎症反応を盛り上げるために機能する可能性があることを示唆しています。これらの分子型の神経炎症性プライミング効果を評価するために、動物にICMにFR-HMGB1（10μg）、DS-HMGB1（10μg）または媒体の単回投与を投与し、注射後24時間後にLPS（10μg/kg IP）に挑戦しましたまたは車両。神経炎症性メディエーターと病気の反応（注射後3、8、24時間後）は、免疫課題の2時間後に測定されました。DS-HMGB1は、神経炎症（NF-κBIαmRNA、TNFαMRNA、IL-1βmRNA、IL-6 mRNA、NLRP3 mRNAおよびIL-1βタンパク質）およびLPSチャレンジに対する病気の反応（社会調査の減少）を増強することがわかりました。FR-HMGB1は、LPSに対する神経炎症反応を増強することができませんでした。これらの分子型のHMGB1が単離されたミクログリアに神経炎症効果を直接誘導するかどうかを調べるために、脳全体のミクログリアを分離し、FR-HMGB1（0、1、10、100、または1000Ng/ml）またはDS-HMGB1（0、1、1、4Hおよび炎症誘発性メディエーターの場合、10、100、または1000ng/ml）。これらの分子型のミクログリアプライミングに対する効果を評価するために、脳全体のミクログリアをこれらの形態のHMGB1（0、1、10、100、または1000ng/ml）に事前に曝露し、その後LPS（10ng/ml）に挑戦しました。DS-HMGB1は、分離ミクログリアにおけるNF-κBIαmRNAおよびNLRP3 mRNAの発現を増加させ、ミクログリア炎症誘発性反応（TNFαmRNA、IL-1βmRNAおよびIL-1βタンパク質）をLPSに増強することがわかりました。FR-HMGB1は、LPSに対するミクログリアの炎症誘発反応を増強することができませんでした。以前の報告と一致して、現在の発見は、HMGB1のジスルフィド型がin vivoにおけるその後の免疫課題に対する神経炎症反応を増強するだけでなく、その課題に対する病気の反応を増強することを示しています。さらに、現在の発見は、DS-HMGB1が免疫課題に対するミクログリア炎症誘発性反応を直接増強することを初めて示しています。さらに、DS-HMGB1は、in vivoおよびin vitroでのNLRP3およびNF-κBIαの発現を誘導し、NLRP3インフラマソームがDS-HMGB1のプライミング効果に役割を果たす可能性があることを示唆しています。総合すると、現在の結果は、HMGB1の酸化還元状態がHMGB1のプライミング特性の重要な決定要因であることを示唆しているため、HMGB1のジスルフィド型がCNSにプライミングされた免疫表現型を誘導することが示唆されています。その後の炎症誘発性刺激。

The alarmin high mobility group box-1 (HMGB1) has been implicated as a key factor mediating neuroinflammatory processes. Recent findings suggest that the redox state of HMGB1 is a critical molecular feature of HMGB1 such that the reduced form (fr-HMGB1) is chemotactic, while the disulfide form (ds-HMGB1) is pro-inflammatory. The present study examined the neuroinflammatory effects of these molecular forms as well as the ability of these forms to prime the neuroinflammatory and microglial response to an immune challenge. To examine the neuroinflammatory effects of these molecular forms in vivo, animals were administered intra-cisterna magna (ICM) a single dose of fr-HMGB1 (10μg), ds-HMGB1 (10μg) or vehicle and basal pro-inflammatory effects were measured 2 and 24h post-injection in hippocampus. Results of this initial experiment demonstrated that ds-HMGB1 increased hippocampal pro-inflammatory mediators at 2h (NF-κBIα mRNA, NLRP3 mRNA and IL-1β protein) and 24h (NF-κBIα mRNA, TNFα mRNA, and NLRP3 protein) after injection. fr-HMGB1 had no effect on these mediators. These neuroinflammatory effects of ds-HMGB1 suggested that ds-HMGB1 may function to prime the neuroinflammatory response to a subsequent immune challenge. To assess the neuroinflammatory priming effects of these molecular forms, animals were administered ICM a single dose of fr-HMGB1 (10μg), ds-HMGB1 (10μg) or vehicle and 24h after injection, animals were challenged with LPS (10μg/kg IP) or vehicle. Neuroinflammatory mediators and the sickness response (3, 8 and 24h after injection) were measured 2h after immune challenge. We found that ds-HMGB1 potentiated the neuroinflammatory (NF-κBIα mRNA, TNFα mRNA, IL-1β mRNA, IL-6 mRNA, NLRP3 mRNA and IL-1β protein) and sickness response (reduced social exploration) to LPS challenge. fr-HMGB1 failed to potentiate the neuroinflammatory response to LPS. To examine whether these molecular forms of HMGB1 directly induce neuroinflammatory effects in isolated microglia, whole brain microglia were isolated and treated with fr-HMGB1 (0, 1, 10, 100, or 1000ng/ml) or ds-HMGB1 (0, 1, 10, 100, or 1000ng/ml) for 4h and pro-inflammatory mediators measured. To assess the effects of these molecular forms on microglia priming, whole brain microglia were pre-exposed to these forms of HMGB1 (0, 1, 10, 100, or 1000ng/ml) and subsequently challenged with LPS (10ng/ml). We found that ds-HMGB1 increased expression of NF-κBIα mRNA and NLRP3 mRNA in isolated microglia, and potentiated the microglial pro-inflammatory response (TNFα mRNA, IL-1β mRNA and IL-1β protein) to LPS. fr-HMGB1 failed to potentiate the microglial pro-inflammatory response to LPS. Consistent with prior reports, the present findings demonstrate that the disulfide form of HMGB1 not only potentiates the neuroinflammatory response to a subsequent immune challenge in vivo, but also potentiates the sickness response to that challenge. Moreover, the present findings demonstrate for the first time that ds-HMGB1 directly potentiates the microglia pro-inflammatory response to an immune challenge, a finding that parallels the effects of ds-HMGB1 in vivo. In addition, ds-HMGB1 induced expression of NLRP3 and NF-κBIα in vivo and in vitro suggesting that the NLRP3 inflammasome may play role in the priming effects of ds-HMGB1. Taken together, the present results suggest that the redox state of HMGB1 is a critical determinant of the priming properties of HMGB1 such that the disulfide form of HMGB1 induces a primed immunophenotype in the CNS, which may result in an exacerbated neuroinflammatory response upon exposure to a subsequent pro-inflammatory stimulus.