Expression of Toll-like receptor genes in rat spleen and hypothalamus under conditions of stress exposure and administration of rat defensin RatNP-3

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Infectious diseases and immune disorders present a problem for mankind for centuries. To combat various diseases and infections, it is essential to gain understanding of how immune responses are triggered and modulated. In this regard, Toll-like receptors (TLRs) have become one of the main topics of biomedical research, since this family of proteins acts as one of the early determinants of immune response activation. Stress factors are among the most common causes of changes in the immune response which lead to rearranged response of blood leukocytes, altered hormonal levels and cytokine production. It has also been shown that TLR4 gene expression increases under stressful conditions. Endogenous damage-associated molecular factors (DAMPs, or alarmins) are known to be potential ligands of Toll-like receptors. One may assume that, TLR antagonists may be among the endogenous compounds whose concentration increases under unfavorable conditions, Their task is to prevent excessive expression of these receptors. The aim of the study was to determine how preventive administration of the endogenous antimicrobial peptide defensin RatNP-3 affects TLR3 and TLR4 gene expression in hypothalamus and spleen of rats after acute emotional and physical stress induced by forced swimming in cold water for two minutes. Three hours after the stress exposure to the rats, the spleen and hypothalamus were removed from the animals, RNA was isolated and a reverse transcription reaction was performed to obtain cDNA. Expression of TLR3 and TLR4 genes was assessed, with a reference to the housekeeping gene GAPDH (glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase) expression, being determined by real-time PCR. Three hours after stress exposure, the expression of TLR3 and TLR4 genes was found to increase in hypothalamus and spleen. However, the pre-exposure intraperitoneal administration of defensin reduced the expression level of these genes only in splenocytes, but did not affect their expression in hypothalamus. These results indicate to the stress-induced systemic activation of Toll-like receptors in hypothalamic structures of the brain and spleen cells. Since the administration of endogenous defensins did not affect expression of TLR genes in hypothalamus, one may suggest that the regulatory action of neutrophilic defensins is not mediated via central regulatory mechanisms.

About the authors

Galina M. Aleshina

Institute of Experimental Medicine

Author for correspondence.
Email: aleshina.gm@iemspb.ru

PhD, MD (Biology), Associate Professor, Head, Laboratory of General Pathology

Russian Federation, St. Petersburg

T. A. Filatenkova

Institute of Experimental Medicine

Email: aleshina.gm@iemspb.ru

Research Associate, Laboratory of General Pathology

Russian Federation, St. Petersburg

M. V. Shustov

St. Petersburg State Chemical Pharmaceutical University

Email: aleshina.gm@iemspb.ru

Laboratory Assistant, Scientific and Educational Center

Russian Federation, St. Petersburg

References

  1. Янкелевич И.А., Алешина Г.М., Кокряков В.Н. Особенности развития стресс-реакции у крыс при стрессирующем воздействии и введении антимикробного пептида дефенсина RatNP-3 // Медицинский академический журнал, 2014. Т. 14, № 4. С. 63-67. [Yankelevich I.A., Aleshina G.M., Kokryakov V.N. Some features of the stress reaction in rats after exposure to stress and administration of antimicrobial peptide defensin RatNP-3. Meditsinskiy akademicheskiy zhurnal = Medical Academic Journal, 2014, Vol. 14, no. 4, pp. 63-67. (In Russ.)]
  2. Янкелевич И.А., Шустов М.В., Мартышкина Ю.С., Филатенкова Т.А. Стресс-индуцированное повышение экспрессии генов TLR2, TLR3 и TLR4 в клетках гипоталамуса // Медицинский академический журнал, 2020. Т. 20, № 2. С. 11-16. [Yankelevich I.A., Shustov M.V., Martyshkina Yu.S., Filatenkova T.A. Stress-induced increased expression of TLR2, TLR3, and TLR4 genes in hypothalamic tissue. Meditsinskiy akademicheskiy zhurnal = Medical Academic Journal, 2020, Vol. 20, no. 2, pp. 11-16. (In Russ.)]
  3. Aletaha S., Haddad L., Roozbehki, M., Bigdel, R., Asgary V., Mahmoudi M., Mirshafiey A. M2000 (b-D-mannuronic acid) as a novel antagonist for blocking the TLR2 and TLR4 downstream signalling pathway. Scand. J. Immunol., 2017, Vol. 85, pp. 122-129.
  4. Cognasse F., Nguyen K. A., Damien P., McNicol A., Pozzetto B., Hamzeh-Cognasse H., Garraud O. The inflammatory role of platelets via their TLRs and siglec receptors. Front. Immunol., 2015, Vol. 6, 83. doi: 10.3389/fimmu.2015.00083.
  5. De Nardo D. Toll-like receptors: Activation, signalling and transcriptional modulation. Cytokine, 2015, Vol. 74, no. 2, pp. 181-189.
  6. Muccioli M., Benencia F. Toll-like receptors in ovarian cancer as targets for immunotherapies. Front. Immunol., 2014, Vol. 5, 341. doi: 10.3389/FIMMU.2014.00341.
  7. Ospelt C., Gay S. TLRs and chronic inflammation. Int. J. Biochem. Cell Biol. 2010, Vol. 42, pp. 495-505.
  8. Picard C., Casanova J.L, Puel A. Infectious diseases in patients with IRAK-4, MyD88, NEMO, or IκBα deficiency. Clin. Microbiol. Rev., 2011, Vol. 24, no. 3, pp. 490-497.
  9. Satoh T., Akira S. Toll-like receptor signaling and its inducible proteins. Microbiol. Spectr., 2016, Vol. 4, no. 6. doi: 10.1128/microbiolspec.MCHD-0040-2016.
  10. Shi M., Chen X., Ye K., Yao Y., Li Y. Application potential of toll-like receptors in cancer immunotherapy: systematic review. Medicine (Baltimore), 2016, Vol. 95, e3951. doi: 10.1097/MD.0000000000003951.
  11. Suresh M.V., Dolgachev V.A., Zhang B., Balijepalli S., Swamy S., Mooliyil J., Kralovich G., Thomas B., Machado-Aranda D., Karmakar M., Lalwani S., Subramanian A., Anantharam A., Moore B.B., Raghavendran K. TLR3 absence confers increased survival with improved macrophage activity against pneumonia. JCI Insight, 2019, Vol. 4, no. 23, e131195. doi: 10.1172/jci.insight.131195.
  12. Vijay K. Toll-like receptors in immunity and inflammatory diseases: past, present, and future. Int. Immunopharmacol., 2018, Vol. 59, pp. 391-412.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Aleshina G.M., Filatenkova T.A., Shustov M.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».