The influence of serum amyloid A on pro-inflammatory signaling in monocytes/macrophages cell lines

Abstract

Cardiovascular disease (CVD), like atherosclerosis, is one of the most common medical problems nowadays. Sepsis is one essential reason for the high mortality rates in intensive care units (ICUs) worldwide. Elevated plasma levels of serum amyloid A (SAA) were observed in these diseases. In addition, there is evidence demonstrating the relationship of SAA with the occurrence of atherosclerosis and sepsis. The acute-phase protein SAA is predominantly produced by hepatocytes in response to injury and infection. It is commonly considered as a marker for inflammatory diseases. The role of SAA on inflammatory processes and CVD has not been fully elucidated yet. It is well established that monocytes/macrophages play a central role in the first line of host defense. They are key cellular components of the innate immune system. Macrophages are able to release pro-inflammatory mediators like SAA, nitric oxide (NO), monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1) and interleukin 6 (IL-6) upon stimulation. However, SAA’s precise functional signaling pathways are not clear. The aim of this study was to investigate the effect of SAA on production of reactive oxygen species, nitrite, or cytokines in monocytes/macrophages. The study demonstrated that SAA is a potent endogenous stimulator of nitrite production in murine macrophages; nitrite was significantly increased upon SAA stimulation in a dose- and time-dependent fashion. The nitrite activation was blocked by antagonists of the TLR2/4-receptors or SR-BI-receptors. In addition, SAA dose-dependently induced cytokine (MCP-1 and IL-6) secretion in THP-1-derived macrophage-like cells. Here, especially activation of TLR-receptors plays a major role within the signaling pathway. In summary, SAA induced nitrite production in mouse macrophages via TLR2/4-receptors and SR-BI-receptor. Moreover, SAA induced MCP-1 secretion thorough TLR4 and induced IL-6 secretion thorough both TLR2 and TLR4 in THP-1-derived macrophage-like cells. Further work is warranted to establish animal models to investigate whether SAA exerts similar signaling in vivo.

Kardiovaskuläre Erkrankungen, wie beispielsweise die Atherosklerose, sind ein großes klinisches Problem und resultieren in einer hohen Morbiditäts- und Mortalitätsrate. Die Blutvergiftung (Sepsis), die eine komplexe systemische Entzündungsreaktion darstellt, ist ein Grund für die hohe Mortalitätsrate von Patienten auf Intensivstationen weltweit. Epidemiologische Studien zeigen eine Verbindung zwischen einem hohen Plasmaspiegel an Serum Amyloid A (SAA) und dem Auftreten einer Atherosklerose bzw. auch Sepsis. SAA ist ein Akutphaseprotein, dass hauptsächlich bei Verletzungen und Infektionen in Hepatozyten produziert wird. SAA stellt somit einen Entzündungsmarker dar. Die Rolle von SAA in der Entzündungsreaktion kardiovaskulärer Erkrankungen ist bislang nur unzureichend erklärt. Es ist bekannt, das Monozyten und Makrophagen eine zentrale Rolle in der Abwehrreaktion des Körpers einnehmen. Sie sind zelluläre Komponenten des sogenannten angeborenen Immunsystems. Aktivierte Makrophagen können proinflammatorische Mediatoren, wie u.a. SAA, Stickstoffmonoxid (NO), "monocyte chemoattractant protein-1" (MCP-1) und Interleukin 6 freisetzen. Das Ziel der Arbeit war, die Rolle von SAA auf die Produktion von reaktiven Sauerstoffradikalen, Nitrit und Zytokinen in Monozyten/Makrophagen-Zelllinien (THP-1, RAW264.7), sowie die zugrundeliegenden Signalwege zu untersuchen. Die vorliegende Studie zeigt, dass SAA ein potenter endogener Stimulator der Nitritproduktion in der murinen Makrophagenzelllinie RAW264.7 ist. Dieser Effekt von SAA konnte durch Antagonisten für den "toll-like" Rezeptor (TLR) 2 und 4 sowie den SR-BI Rezeptorantagonisten blockiert werden. Außerdem wird durch Stimulation der humanen Makrophagenzelllinie THP-1 mit SAA die Produktion von Zytokinen, wie z.B. MCP-1 und IL-6, induziert. Auch hier ergaben Untersuchungen mit Agonisten/Antagonisten, dass die Aktivierung von TLR2&4 in die Signalwege involviert sind. Zusammenfassend zeigte sich in diesen in vitro Untersuchungen, dass sowohl für die Nitritproduktion als auch die Zytokinproduktion in Makrophagenzelllinien die Aktivierung von TLRs vorausgehen: TLR2&4 Aktivierung für die Nitritproduktion, hauptsächlich TLR4 für die Produktion von MCP-1 und TLR2&4 für die Produktion von IL-6. Weitere Untersuchungen, insbesondere in vivo Tierstudien sollen nun zeigen, in wieweit diese Signalwege im Organismus pathophysiologisch relevant sind.