Evaluation of the influence of selected stilbenes on neuroprotection against stroke with a focus on inflammatory signaling
Évaluation de l’influence de stilbènes sélectionnés sur la neuroprotection contre l’AVC avec un focus sur la signalisation inflammatoire
Résumé
An enormous percentage of acute and chronic disorders at the systemic and central levels is underlined by an excessive or non-resolving inflammatory response of the immune system contributing to disease development. Ischemic stroke is undoubtedly one of the worst devastating disorders worldwide where neuroinflammation characterized by microglial activation and production of proinflammatory mediators plays a crucial role in stroke pathobiology worsening its outcome. This thesis deals with the anti-inflammatory potential of natural stilbenes and their ability to intervene in toll-like receptor 4 (TLR4)-mediated activation of nuclear factor-κB (NF-κB) and activator protein-1 (AP-1) pathways. Several of 37 tested stilbenes displayed the ability to remarkably reduce the expression of proinflammatory cytokines tumor necrosis factor-α (TNF-α) and interleukin-1β (IL-1β), dampen up-stream the NF-κB/AP-1 activity, as well as the activation of mitogen-activated protein kinases (MAPKs) or inhibitor κB-alpha (IκBα) degradation in THP-1 macrophages and THP-1-XblueTM-MD2-CD14 monocytes. The first part of this thesis demonstrates the potent in vitro anti-inflammatory effects of stilbenes found in food and medicinal plants, eventually applicable to the prevention of systemic inflammatory disorders. Simultaneously, this pharmacological screening led to the identification of compounds with the most promising anti-inflammatory potential, among them, macasiamenene F (MF), very low investigated prenylated stilbene from Macaranga siamensis. MF anti-inflammatory potential was next studied at the central nervous system (CNS) level, on the model of lipopolysaccharide (LPS)-stimulated BV-2 cells and brain-sorted mouse microglia. MF showed the ability to reduce inflammation at whatever stage of treatment. MF used in pre-treatment radically down-regulated the gene and protein expression of TNF-α and IL-1β. Additionally, MF showed the cytoprotective effects against LPS-induced loss of microglia. When applied as co- and post-treatment, MF was able to inhibit the ongoing inflammation, which indicates its potential usefulness also in acute brain disorders, such as cerebral ischemia. Therefore, the ability of MF to counteract other deleterious mechanisms of the ischemic cascade, such as oxidative stress and glutamate-induced excitotoxicity, was further investigated. Although the antioxidant action of MF was determined as poor, MF exerted the capability to protect primary cortical neurons against N-methyl-D-aspartate (NMDA)-induced excitotoxic damage. To evaluate the ability of MF to antagonize the ischemic conditions, MF-treated cortical neurons were exposed to 1 h/2 h Oxygen Glucose Deprivation (OGD)-challenge (OGD model). Then, MF was formulated into liposomes for the purpose of improving its water solubility and further testing in vivo on the model of middle cerebral artery occlusion (MCAo).
Un grand pourcentage de troubles aigus et chroniques aux niveaux systémique et central s’accompagne d’une réponse inflammatoire excessive ou non résolutive du système immunitaire contribuant au développement de la maladie. L’accident vasculaire cérébral (AVC) ischémique est l’une des maladies les plus dévastatrices au monde où la neuroinflammation caractérisée par l’activation microgliale et la production de médiateurs pro-inflammatoires joue un rôle majeur dans la physiopathologie de l’AVC aggravant son issue. Cette thèse s’intéresse au potentiel anti-inflammatoire des stilbènes naturels et de leur capacité à intervenir dans l’activation médiée par le récepteur toll-like 4 (TLR4) des voies du facteur nucléaire-κB (NF-κB) et de la protéine activatrice-1 (AP-1). Plusieurs des 37 stilbènes testés ont montré la capacité : 1./ de réduire remarquablement l’expression des cytokines pro-inflammatoires, comme celui du facteur de nécrose tumorale α (TNF-α) et de l’interleukine-1β (IL-1β), 2./ de diminuer l’activité NF-κB/AP-1, l’activation des protéines kinases activées par des mitogènes (MAPK) ainsi que la dégradation de l’inhibiteur κB-alpha (IκBα) dans les macrophages THP-1 et les monocytes THP-1-XblueTM-MD2-CD14. La première partie de cette thèse démontre un puissant effet anti-inflammatoire in vitro des stilbènes trouvés dans les plantes alimentaires et médicinales, résultat éventuellement applicable à la prévention des maladies inflammatoires systémiques. Simultanément, ce criblage pharmacologique a conduit à l’identification de composés au potentiel anti-inflammatoire le plus prometteur, parmi lesquels macasiamenene F (MF), stilbène prénylé très peu étudié de Macaranga siamensis. Le potentiel anti-inflammatoire de MF a ensuite été étudié au niveau du système nerveux central (SNC) sur le modèle de cellules BV-2 et de microglie primaire de souris stimulées par le lipopolysaccharide (LPS). MF a montré la capacité de réduire l’inflammation à n’importe quel stade du traitement. MF utilisé en prétraitement a radicalement réduit l’expression des gènes et des protéines du TNF-α et de l’IL-1β. De plus, MF a montré les effets cytoprotecteurs contre la mort de la microglie induite par le LPS. Lorsqu’il est appliqué en co- et post-traitement, MF a pu réduire l’inflammation, ce qui indique son utilité potentielle dans les troubles cérébraux aigus, tels que l’ischémie cérébrale. Par conséquent, la capacité de MF à contrecarrer d’autres mécanismes délétères de la cascade ischémique, tels que le stress oxydatif et l’excitotoxicité induite par le glutamate, a été ensuite étudiée. Bien que l’action antioxydante de MF ait été démontrée mineure, MF a exercé la capacité de protéger les neurones corticaux en cultures primaires contre les dommages excitotoxiques induits par le N-méthyl-D-aspartate (NMDA). Pour tester si MF pourrait antagoniser les conditions ischémiques délétères, les neurones corticaux traités par MF ont été exposés à une privation d’oxygène-glucose (OGD) de 1 h/2 h (modèle de l’OGD). Enfin, MF a été formulé dans des liposomes dans le but d’améliorer sa solubilité dans l’eau et de tester in vivo sur le modèle murin d’occlusion de l’artère cérébrale moyenne (MCAo).
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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