Function of Multidrug Resistance Transporters is Disrupted by Infection Mimics in Human Brain Endothelial Cells
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Universidade Federal de Minas Gerais
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A função dos transportadores de resistência a múltiplos fármacos é interrompida por simuladores de infecção em células endoteliais do cérebro humano
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Resumo
A glicoproteína P ( P -gp/ ABCB1 ) e a proteína de resistência ao câncer de mama (BCRP/ ABCG2 ) modulam a distribuição de fármacos e toxinas através da barreira hematoencefálica (BHE). Estudos em animais relataram que a disrupção desses transportadores induzida por infecção na BHE em desenvolvimento prejudica a proteção cerebral fetal. No entanto, o impacto de mimetizadores de infecção na função da P -gp/BCRP no endotélio cerebral humano é menos compreendido. Nossa hipótese é que ligantes de receptores Toll-like, mimetizando infecções bacterianas e virais, modificariam a expressão e a função da P -gp e da BCRP em células endoteliais cerebrais humanas (CECs). Células endoteliais microvasculares cerebrais humanas (hCMEC/D3) foram desafiadas com mimetizadores bacterianos [lipopolissacarídeo (LPS)] e virais [ácido poliinosínico:policitidílico (PolyI:C) ou RNA de fita simples (ssRNA)], ou com as citocinas pró-inflamatórias interleucina (IL)-6, fator de necrose tumoral (TNF)-α e interferon gama (IFN)-γ. A função da glicoproteína P (P -gp) e da proteína ligadora de BCRP (BCRP) foi avaliada após 4 ou 24 horas, utilizando os ensaios de Calceína-AM e Clorina-6, respectivamente. Western blot e qPCR quantificaram a expressão de P -gp/ ABCB1 e BCRP/ ABCG2 após os tratamentos. Os mimetizadores de infecção são potentes moduladores de transportadores de fármacos em células endoteliais cerebrais humanas in vitro . A exposição a LPS e PolyI:C aumentou a atividade da P -gp , enquanto a exposição a ssRNA a reduziu . Em contraste, LPS e PolyI:C diminuíram, enquanto o ssRNA aumentou a atividade da BCRP ( P < 0,05). Houve pouca correlação entre a função do transportador de fármacos, a expressão gênica e o nível total de proteína. A alteração da BCRP na membrana plasmática pode sugerir um tráfego intracelular modificado induzido por infecção em células epiteliais brônquicas humanas. Mimetizadores de infecção bacteriana e viral modificam a função de transporte da P -gp e da BCRP em células epiteliais brônquicas humanas, in vitro . Esse conhecimento pode contribuir e ter implicações importantes para a proteção do cérebro humano e para a possível alteração da biodistribuição de fármacos e xenobióticos no cérebro após a exposição a agonistas de TLR.
Abstract
P-glycoprotein (P-gp/ABCB1) and breast cancer resistance protein (BCRP/ABCG2) modulate the distribution of drugs and toxins across the blood-brain barrier (BBB). Animal studies reported that infection-induced disruption of these transporters in the developing BBB impairs fetal brain protection. However, the impact of infection mimics on P-gp/BCRP function in human brain endothelium is less well understood. We hypothesized that Toll-like receptor ligands mimicking bacterial and viral infection would modify the expression and function of P-gp and BCRP in human brain endothelial cells (BECs). Human cerebral microvascular endothelial cells (hCMEC/D3) were challenged with bacterial [Lipopolysaccharide (LPS)] and viral-mimics [polyinosinic:polycytidylic acid (PolyI:C) or single-stranded RNA (ssRNA)], or pro-inflammatory cytokines interleukin (IL)-6, tumor necrosis factor (TNF)-α and interferon gamma (IFN)-ɣ. P-gp and BCRP function was assessed after 4 or 24 h, using Calcein-AM and Chlorin-6 assays, respectively. Western blot and qPCR quantified P-gp/ABCB1 and BCRP/ABCG2 expression following treatments. Infection mimics are potent modulators of drug transporters in human BECs in vitro. LPS and PolyI:C increased, while ssRNA exposure reduced P-gp activity. In contrast, LPS and PolyI:C decreased, while ssRNA increased BCRP activity (P < .05). There was little correlation between drug transporter function, gene expression and total protein level. Altered plasma membrane BCRP may suggest modified intracellular trafficking induced by infection in human BECs. Bacterial and viral infection mimics modify P-gp and BCRP transport function in human BECs, in vitro. This knowledge may contribute and have important implications for human brain protection and possible altered biodistribution of drugs and xenobiotics in the brain following exposure to TLR agonists.
Assunto
Membro 1 da subfamília b de cassetes de ligação de atp, Proteína 2 associada à farmacorresistência múltipla, Barreira hematoencefálica, Modelos biológicos - Infecções, Citocinas, Células endoteliais - Cérebro - Humanos, Lipopolissacarídeos
Palavras-chave
Infection mimics, Lps, Polyi:C, ssRNA, Cytokines, Blood-brain barrier (BBB), hCMEC/D3, P-glycoprotein (P-gp/ABCB1), Breast Cancer Resistance Protein (BCRP/ABCG2)
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https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/21688370.2020.1860616