Установление взаимосвязи между воспалительными ответами и энергетическим метаболизмом важно для понимания биологии хронических неинфекционных заболеваний. Использование метформина, препарата для лечения диабета, рассматривается как перспективное направление для терапии нейродегенеративных заболеваний и других нейропатологий с воспалительной компонентой. Астроциты играют важную роль в регуляции энергетического метаболизма и нейровоспаления, поэтому в работе исследовали влияние метформина на клеточные ответы первичных астроцитов крысы, культивируемых в среде с повышенной концентрацией глюкозы (22,5 мМ, инкубация в течение 48 ч). Как воспалительный стимул использовали липополисахарид (LPS). Эффекты метформина оценивали по изменению экспрессии провоспалительных цитокинов и синтеза оксилипинов, детектируемых методом сверхэффективной жидкостной хроматографии и тандемной масс-спектрометрии (UPLC-MS/MS). Изменения на внутриклеточном уровне оценивались по анализу фосфорилирования ERK-киназы и транскрипционного фактора STAT3, ферментов синтеза оксилипинов циклооксигеназы 1 и 2 (COX). Получено, что независимо от концентрации глюкозы метформин снижал LPS-стимулированное высвобождение цитокинов IL-1β и IL-6, активность транскрипционного фактора STAT3, киназы ERK, синтез производных циклооксигеназной ветви метаболизма оксилипинов и анандамида и не влиял на образование АФК. Исследование энергетического фенотипа клеток показало, что метформин активировал гликолиз и ингибировал митохондриальное дыхание и окислительное фосфорилирование независимо от стимуляции LPS и культивирования клеток при повышенной концентрации глюкозы. Таким образом, показано, что метформин обладает выраженными антивоспалительными эффектами, а его влияние на синтез цитокинов, простагландинов и других липидных медиаторов может обуславливать полезные эффекты метформина в моделях нейропатологий.
Investigation of the relationship between inflammation and energy metabolism is important for understanding the biology of chronic noncommunicable diseases. The use of metformin, a drug for the treatment of diabetes, is considered as a promising direction for the treatment of neurodegenerative diseases and other neuropathology’s with an inflammatory component. Astrocytes play an important role in the regulation of energy metabolism and neuroinflammation; therefore, we studied the effect of metformin on the cellular responses of primary rat astrocytes cultured in a medium with high glucose concentration (incubation for 48 h, 22.5 mM). Lipopolysaccharide (LPS) was used as an inflammatory stimulus. The effects of metformin were assessed by changes in the expression of proinflammatory cytokines and the synthesis of oxylipins, detected by ultra-high-performance liquid chromatography and tandem mass spectrometry (UPLC-MS/MS). Changes at the intracellular level were assessed by analyzing the phosphorylation of ERK kinase and the transcription factor STAT3, cyclooxygenase 1 and 2 (COX) oxylipin synthesis enzymes. It was found that, regardless of glucose concentration, metformin reduces the LPS-stimulated release of cytokines IL-1β and IL-6, the activity of the transcription factor STAT3, ERK kinase, the synthesis of derivatives of the cyclooxygenase branch of metabolism of oxylipins and anandamide, and did not affect the formation of ROS. The study of the energy phenotype of cells showed that metformin activated glycolysis and inhibited mitochondrial respiration and oxidative phosphorylation, regardless of LPS stimulation and cell cultivation in high glucose concentration. Thus, it has been shown that metformin has anti-inflammatory effects, and its effect on the synthesis of cytokines, prostaglandins, and other lipid mediators can determine the beneficial effects of metformin in models of neuropathology.