Влияние высоко- и низкомолекулярной гиалуроновой кислоты на высвобождение омега-3 и омега-6 кислот при активации толл-подобных рецепторов в астроцитах

Гиалуроновая кислота (НА) – один из ключевых полимерных компонентов межклеточного матрикса, в зависимости от молекулярной массы может по-разному влиять на внутриклеточную сигнализацию. Сравнили действие низко- (LMW) и высокомолекулярных (HMW) полимеров HA на способность первичных астроцитов, глиальных клеток мозга, высвобождать во внеклеточную среду омега-3-ненасыщенные жирные кислоты: докозагексаеновую (DHA) и эйкозапентаеновую (ЕРА) и омега-6-ненасыщенную арахидоновую кислоту (АА), определяемые методом HPLC-MS/MS. Показано, что добавление LMW НА на 4.5 ч снижает концентрацию АА. HMW НА не влияет на AA, увеличивает высвобождение DHA и ЕРА. Адаптация клеток в течение 48 ч к действию полимеров разной молекулярной массы НА приводила к снижению высвобождения омега-3- и омега-6-ненасыщенных жирных кислот астроцитами. Сравнение способности НА модулировать ответы астроцитов на стимуляцию агонистами Толл-подобных рецепторов (TLR) показало, что НА влияет на TLR4-стимулированную индукцию гена провоспалительного маркера IL-1β при 0.5 ч экспозиции с LMW НА и HMW НА при дальнейшей стимуляции TLR4-агонистом в течение 4 ч. Таким образом, высвобождение полиненасыщенных жирных кислот в астроцитах: 1) чувствительно к действию НА; 2) чувствительно к молекулярной массе полимеров НА; 3) длительная (48 ч) экспозиция с НА приводит к адаптации астроцитов; 4) НА по-разному влияет на высвобождение омега-6 (AA) и омега-3 (DHA)-ненасыщенных жирных кислот, что указывает на различие в механизмах их высвобождения. Поскольку считается, что DHA выполняет противовоспалительную и протекторную функции в мозге, то полученные данные открывают перспективы использования полимеров HA как модуляторов воспалительных ответов астроцитов.

Influence of High- and Low-Molecular Weight Hyaluronic Acid on the Toll-Like Receptor-Mediated Omega-3 and Omega-6 Fatty Acid Release in Astrocytes

Hyaluronic acid (HA) is one of the key polymer components of the extracellular matrix and, depending on its molecular weight, can exert different effects on intracellular signaling. Using HPLC-MS/MS method, we assessed the influence of low- (LMW) and high- (HMW) molecular weight HA polymers on the ability of primary astrocytes, glial brain cells, to release omega-3 polyunsaturated fatty acids (docosahexaenoic acid, DHA, and eicosapentaenoic acid, EPA) and omega-6 polyunsaturated fatty acid (arachidonic acid, AA) into the extracellular medium. The addition of LMW HA for 4.5 h reduced the AA concentration and increased the DHA concentration in the culture medium. HMW HA did not affect the AA release but increased the release of DHA and EPA. A 48-h exposure of cells to HA of different molecular weights resulted in a decrease in the release of omega-3 and omega-6 polyunsaturated fatty acids by astrocytes. Comparison of the HA ability to modulate astrocyte responses to stimulation with agonists of Toll-like receptors (TLR) showed that HA affects the TLR4-stimulated induction of the gene of the pro-inflammatory marker IL-1β after a 0.5-h exposure to LMW and HMW HA and further stimulation by the TLR4 agonist for 4 h. Overall, we have found that the release of polyunsaturated fatty acids in astrocytes: i) is sensitive to HAs; ii) is sensitive to the molecular weight of HA polymers; iii) a prolonged (48 h) exposure of astrocytes to HA leads to the cell adaptation and attenuation of the HA effects; iv) HAs exert different effects on the release of omega-6 (AA) and omega-3 (DHA) polyunsaturated fatty acids, suggesting different mechanisms of these processes. Since DHA is believed to perform anti-inflammatory and protective functions in the brain, our results open new opportunities of the use of HA polymers as modulators of astrocyte inflammatory responses.