L'attivazione di NRF2 e HO-1 riduce la risposta pro-infiammatoria della microglia. Ruolo del fattore IRF5.

Abstract

Le cellule della microglia sono cellule del sistema immunitario innato che risiedono nel sistema nervoso centrale; la disregolazione contribuisce a mantenere la neuroinfiammazione e ad esacerbare il danno neuronale, favorendo la progressione della neuropatologia, attraverso meccanismi molecolari ancora poco compresi. Diversi studi hanno evidenziato il ruolo del fattore di trascrizione IRF5 nell'induzione dell'infiammazione. Al contrario, è noto che il fattore di trascrizione NRF2 svolge un ruolo neuroprotettivo attivando una pletora di geni con attività antiossidante e antinfiammatoria. Tra questi, eme ossigenasi 1 (HO-1) ha caratteristiche antinfiammatorie ben definite a livello periferico. Lo scopo del nostro lavoro è comprendere il ruolo svolto da HO-1 nel contrastare l'attivazione proinfiammatoria della microglia e come NRF2 e HO-1 regolino IRF5, al fine di individuare nuovi bersagli molecolari per contrastare la neuroinfiammazione. Linee cellulari microgliali umane (HMC3) sono state coltivate in condizioni standard e trattate con lipopolisaccaride (LPS) 100 ng/ml per indurre il fenotipo proinfiammatorio, sulforafano (SFN) 5 µM per attivare NRF2, stagno mesoporfirina IX (SnMP) 10 µM per inibire HO-1, e Resiquimod (R848) 20 nM per attivare IRF5. L’esposizione delle cellule microgliali a SFN ha prevenuto l'induzione e il rilascio di TNFα e ha ridotto significativamente la localizzazione nucleare di IRF5 in risposta alla stimolazione con LPS. Inoltre, SFN ha ridotto l'espressione di IRF5 nelle cellule microgliali esposte a R848. Abbiamo anche osservato che l'espressione del TNFα era maggiore nelle cellule trattate con l'inibitore di HO-1 (SnMP) ed esposte a LPS rispetto alle cellule trattate con il solo LPS. In conclusione, il nostro studio dimostra che NRF2 e HO-1 limitano l'attività di IRF5 e riducono l'attivazione proinfiammatoria della microglia.

Microglia cells are innate immune cells that reside in the central nervous system; dysregulation contributes to maintaining neuroinflammation and exacerbating neuronal damage, promoting the progression of neuropathology through molecular mechanisms that are still poorly understood. Several studies have highlighted the role of the transcription factor IRF5 in inducing inflammation. Conversely, the transcription factor NRF2 is known to play a neuroprotective role by activating a plethora of genes with antioxidant and anti-inflammatory activity. Among these, heme oxygenase 1 (HO-1) has well-defined anti-inflammatory characteristics at the peripheral level. The aim of our work is to understand the role played by HO-1 in counteracting the proinflammatory activation of microglia and how NRF2 and HO-1 regulate IRF5, in order to identify new molecular targets to counteract neuroinflammation. Human microglial cell lines (HMC3) were cultured under standard conditions and treated with lipopolysaccharide (LPS) 100 ng/ml to induce the proinflammatory phenotype, sulforaphane (SFN) 5 µM to activate NRF2, tin mesoporphyrin IX (SnMP) 10 µM to inhibit HO-1, and Resiquimod (R848) 20 nM to activate IRF5. Exposure of microglial cells to SFN prevented the induction and release of TNFα and significantly reduced the nuclear localization of IRF5 in response to LPS stimulation. Furthermore, SFN reduced IRF5 expression in microglial cells exposed to R848. We also observed that TNFα expression was higher in cells treated with the HO-1 inhibitor (SnMP) and exposed to LPS than in cells treated with LPS alone. In conclusion, our study demonstrates that NRF2 and HO-1 limit IRF5 activity and reduce proinflammatory activation of microglia.