Background
To clarify if a2-macroglobulin (α2M) has an antioxidative effect during the progression of the intervertebral disc degeneration (IVDD).
Conclusions
Our study indicates that α2M has an antioxidative ability in degenerated NP cells by promoting the antioxidative enzyme production. Uvod: Cilj rada je bio da razjasni da li a2-makroglobulin (a2M) ima antioksidativni efekat tokom progresije degeneracije intervertebralnog diska (IVDD). Metode: Izmeren je sadržaj a2M i reaktivnih vrsta kiseonika (ROS) da bi se uporedilo blago i teško degenerisano ljudsko nukleus pulposus (NP) tkivo imunohistohemijom, masenom spektrometrijom i enzimskim imunosorbentnim testom (ELISA). Pored toga, egzogeni a2M je korišćen za kultivaciju teško degenerisanog NP tkiva in vitro. Procenjeni su efekti a2M na NP ćelije tretirane hipohloritom (HOCl), koje sadrže antioksidativne enzime, nivo ROS, kolagen II i ekspresiju agrekana, MMP3/13 i ADAMTS4/5. Rezultati: Povećan nivo ROS kod teško degenerisanog NP, praćen je smanjenim sadržajem a2M. Dodatak a2M mogao bi smanjiti nivo ROS kultivisanog NP in vitro, u međuvremenu, ekspresija MMP13 i ADAMTS4 je takođe smanjena. Utvrđeno je da tretman HOCl dovodi do oksidativnog oštećenja NP ćelija i smanjuje ekspresiju a2M na način koji zavisi od doze i vremena. Štaviše, egzogena a2M stimulacija je preokrenula akumulaciju ROS-a izazvanu HOCl. Takođe je primećena promocija SOD1/2, CAT, GPKS1, kolagena II i agrekana i supresija ekspresije MMP3/13, ADAMTS4/5 izazvane a2M. Zaključak: Naša studija pokazuje da a2M ima antioksidativnu sposobnost u degenerisanim NP ćelijama promovišući proizvodnju antioksidativnih enzima.
Methods
The content of α2M and reactive oxygen species (ROS) were measured to compare mildly and severely degenerated human nucleus pulposus (NP) tissue by immunohistochemistry, mass spectrometry, and enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Additionally, exogenic α2M was used to culture severely degenerated NP tissue in vitro. The effects of α2M on hypochlorite (HOCl)-treated NP cells were evaluated, containing antioxidative enzymes, ROS level, collagen II, and aggrecan expression, MMP3/13, and ADAMTS4/5.
Results
ROS level increased in severely degenerated NP, accompanying with a decreased α2M content. Supplement of α2M could decrease the ROS level of cultured NP in vitro, meanwhile, the MMP13 and ADAMTS4 expression were also reduced. It was found that treatment of HOCl resulted in oxidative damage to NP cells and decreased α2M expression in a dose and time-dependent manner. Furthermore, exogenic α2M stimulation reversed the HOCl-triggered ROS accumulation. The promotion of SOD1/2, CAT, GPX1, collagen II, and aggrecan, and suppression of MMP3/13, ADAMTS4/5 expression caused by α2M were also observed. Conclusions: Our study indicates that α2M has an antioxidative ability in degenerated NP cells by promoting the antioxidative enzyme production. Uvod: Cilj rada je bio da razjasni da li a2-makroglobulin (a2M) ima antioksidativni efekat tokom progresije degeneracije intervertebralnog diska (IVDD). Metode: Izmeren je sadržaj a2M i reaktivnih vrsta kiseonika (ROS) da bi se uporedilo blago i teško degenerisano ljudsko nukleus pulposus (NP) tkivo imunohistohemijom, masenom spektrometrijom i enzimskim imunosorbentnim testom (ELISA). Pored toga, egzogeni a2M je korišćen za kultivaciju teško degenerisanog NP tkiva in vitro. Procenjeni su efekti a2M na NP ćelije tretirane hipohloritom (HOCl), koje sadrže antioksidativne enzime, nivo ROS, kolagen II i ekspresiju agrekana, MMP3/13 i ADAMTS4/5. Rezultati: Povećan nivo ROS kod teško degenerisanog NP, praćen je smanjenim sadržajem a2M. Dodatak a2M mogao bi smanjiti nivo ROS kultivisanog NP in vitro, u međuvremenu, ekspresija MMP13 i ADAMTS4 je takođe smanjena. Utvrđeno je da tretman HOCl dovodi do oksidativnog oštećenja NP ćelija i smanjuje ekspresiju a2M na način koji zavisi od doze i vremena. Štaviše, egzogena a2M stimulacija je preokrenula akumulaciju ROS-a izazvanu HOCl. Takođe je primećena promocija SOD1/2, CAT, GPKS1, kolagena II i agrekana i supresija ekspresije MMP3/13, ADAMTS4/5 izazvane a2M. Zaključak: Naša studija pokazuje da a2M ima antioksidativnu sposobnost u degenerisanim NP ćelijama promovišući proizvodnju antioksidativnih enzima.