Dexamethasone-induced changes in the expression profile of “neuroinflammatory” genes

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

BACKGROUND: Glucocorticoids play an important role in the development of the stress response in the organism. Synthetic glucocorticoids such as dexamethasone are widely used in medicine due to their anti-inflammatory effects. However, there is evidence that glucocorticoid-based drugs used in sufficiently high doses can induce pro-inflammatory effects by affecting predominantly the hippocampus in the central nervous system as the most plastic brain structure. It is important to note that the dose, route and timing of administration can affect the effects of glucocorticoids, and it is therefore an important biomedical task to choose the optimal parameters of glucocorticoid administration in order to achieve the most effective treatment results.

AIM: The aim of our study was to investigate the effect of peripheral administration of a synthetic glucocorticoid, dexamethasone, at a dose of 8 mg/kg on the development of neuroinflammation in the rat hippocampus at different periods after administration.

MATERIALS AND METHODS: Thirty-two sexually mature male Wistar rats distributed into 8 groups of 4 animals each were used in the experiment. The animals were injected with dexamethasone at a dose of 8 mg/kg and decapitated for different periods (1, 3, 9, 12, 18, 24, 48 hours — time of decapitation after administration), group К — control group with saline injection). Further, the cytokine profile expression was analyzed by real-time reverse transcription polymerase chain reaction method.

RESULTS: In this study, we found an increase in the expression of proinflammatory cytokines AIF1 (IBA-1) and IL-1β after 12 and TNF-α after 24 hours after dexamethasone administration at a dose of 8 mg/kg, which may indicate a neuroinflammatory effect of dexamethasone at this dose. It should be noted that the level of NF-êB gene, a marker of inflammation, remained unchanged, possibly due to the activation of compensatory mechanisms to control inflammation or stress.

CONCLUSIONS: The increase in mRNA of inflammatory markers IL-1β, TNF-α and AIF1, in the hippocampus after 12 hours after single dexamethasone administration to rats at a dose of 8 mg/kg may indicate a switch of the effect of this drug from antiinflammatory to proinflammatory, which should be taken into account when dexamethasone is used such a treatment during several diseases.

About the authors

Tatiana V. Tiutiunnik

Institute of Experimental Medicine

Author for correspondence.
Email: t.tanjon11@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2427-9355
SPIN-code: 5440-6221

postgraduate student

Russian Federation, Saint Petersburg

Valentina M. Kudrinskaya

Institute of Experimental Medicine

Email: v.kudrinskaja2011@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2763-5191
SPIN-code: 4150-3364

research assistant

Russian Federation, Saint Petersburg

Daria A. Obukhova

Institute of Experimental Medicine

Email: obuhowadaria@gmail.com
ORCID iD: 0009-0002-4287-0808
SPIN-code: 3164-3927

research assistant

Russian Federation, Saint Petersburg

Viktoriya A. Maystrenko

Institute of Experimental Medicine

Email: sch_viktoriya@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7004-7873

Junior Research Associate

Russian Federation, Saint Petersburg

Nina S. Pestereva

Institute of Experimental Medicine

Email: Pesterevans@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-3104-8790
SPIN-code: 1088-6479

Senior Research Associate

Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. De Keyser J, Zwanikken CM, Zorgdrager A, et al. Treatment of acute relapses in multiple sclerosis at home with oral dexamethasone: a pilot study. J Clin Neurosci. 1999;6(5):382–384. doi: 10.1054/jocn.1997.0086
  2. Bolshakov AP, Tret’yakova LV, Kvichansky AA, Gulyaeva NV. Glucocorticoids: Dr. Jekyll and Mr. Hyde of Hippocampal Neuroinflammation. Biochemistry (Mosc). 2021;86(2):156–167. doi: 10.1134/S0006297921020048
  3. Nissen RM, Yamamoto KR. The glucocorticoid receptor inhibits NFkappaB by interfering with serine-2 phosphorylation of the RNA polymerase II carboxy-terminal domain. Genes Dev. 2000;14(18):2314–2329. doi: 10.1101/gad.827900
  4. Herculano-Houzel S, Watson C, Paxinos G. Distribution of neurons in functional areas of the mouse cerebral cortex reveals quantitatively different cortical zones. Front Neuroanat. 2013;7:35. doi: 10.3389/fnana.2013.00035
  5. Chai Z, Alheim K, Lundkvist J, et al. Subchronic glucocorticoid pretreatment reversibly attenuates IL-beta induced fever in rats; IL-6 mRNA is elevated while IL-1 alpha and IL-1 beta mRNAs are suppressed, in the CNS. Cytokine. 1996;8(3):227–237. doi: 10.1006/cyto.1996.0032
  6. Frank MG, Hershman SA, Weber MD, et al. Chronic exposure to exogenous glucocorticoids primes microglia to pro-inflammatory stimuli and induces NLRP3 mRNA in the hippocampus. Psychoneuroendocrinology. 2014;40:191–200. doi: 10.1016/j.psyneuen.2013.11.006
  7. Espinosa-Oliva AM, de Pablos RM, Villarán RF, et al. Stress is critical for LPS-induced activation of microglia and damage in the rat hippocampus. Neurobiol Aging. 2011;32(1):85–102. doi: 10.1016/j.neurobiolaging.2009.01.012

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Figure. The mRNA of AIF1 (a), IL-1β (b), TNF-α (c) and NF-B (d) levels in the hippocampus of rats receiving a single intraperitoneal injection of dexamethasone at a dose of 8 mg/kg at different time points after administration. The ordinate axis shows the relative value of the change in expression (2–ΔΔCT). Data are presented as median and experimental points. * p < 0.01 relative the control group; ** p < 0.05 relative the group 48; ^* p < 0.05 relative the group 1 (Kruskel–Wallis test, post hoc Dunn’s test)

Download (331KB)

Copyright (c) 2024 Eco-Vector



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».