The Role Of Peroxisomal Function In Carbon Monoxide Modulation Of Neuroinflammation

Abstract

Carbon monoxide (CO) is an endogenous gas with cytoprotective, anti-inflammatory, antioxidant and antiapoptotic properties. It is produced by the enzyme heme oxygenase (HO) in response to stress. In low concentrations, CO exerts protective effects on cells, including neuron protection, by signaling through low concentrations of reactive oxygen species (ROS). CO attenuates microglial exacerbated neuroinflammation in cases of neurodegenerative diseases. Peroxisomes are single-membrane organelles involved in various metabolic pathways, such as fatty acid oxidation, lipid synthesis, and ROS metabolism. Although the role of CO in mitochondria has been widely studied, little is known about its influence on peroxisomes, particularly in neuroinflammation. Therefore, the main objective is to understand whether the anti-inflammatory role of CO is dependent on the peroxisomal activity. To achieve this, WT BV2 cells and Acox1 KO and ABCD1/ABCD2 DKO BV2 microglial cells, which exhibit peroxisomal dysfunction, were cultured. CO was added through CO-Releasing Molecule (CORM) ALF-826 for 1 hour and 0,5 μg/mL of Lipopolysaccharide (LPS) were applied for 23 hours. In WT BV2 cells, CO increases catalase activity, which is a key peroxisomal enzyme. Moreover, cells with peroxisomal defects show a higher catalase expression that may be a compensatory effect. In KO cells, CO reverted LPS-induced NO, a molecule produced in inflammation, indicating that peroxisomes are not involved in this process. In contrast, CO did not revert LPS-induced ROS in ABCD1/ABCD2 DKO cells, indicating a potential peroxisomal role in CO's anti-inflammatory effect. The measurement of TNF-α needs to be repeated for more accuracy. In summary, peroxisomes may contribute to the anti-neuroinflammatory effects of CO in BV2 cells, but further experiments are needed to consolidate these results.

O monóxido de carbono (CO) é um gás endógeno com propriedades citoprotetoras, anti-inflamatórias, antioxidantes e anti-apoptóticas. É produzido pela enzima heme oxigenase (HO) em resposta ao stress. Em baixas concentrações, o CO exerce efeitos protetores nas células, incluindo a proteção de neurónios, sinalizando através de baixas concentrações de espécies reativas de oxigénio (ROS). O CO atenua a neuroinflamação exacerbada pela microglia em casos de doenças neurodegenerativas. Os peroxissomas são organelos de membrana simples envolvidos em várias vias metabólicas, como a oxidação de ácidos gordos, a síntese de lípidos e o metabolismo de ROS. Embora o papel do CO nas mitocôndrias tenha sido amplamente estudado, pouco se sabe sobre a sua influência nos peroxissomas, especialmente na neuroinflamação. Assim, o principal objetivo é perceber se o papel anti-inflamatório do CO é dependente da atividade peroxissomal. Para tal, células microgliais BV2 WT, Acox1 KO e ABCD1/ABCD2 DKO, que apresentam disfunção peroxissomal, foram cultivadas. O CO foi adicionado através da molécula libertadora de CO (CORM) ALF-826 durante 1 hora, e 0,5 μg/mL de lipopolissacárido (LPS) foram aplicados durante 23 horas. Nas células BV2 WT, o CO aumenta a atividade da catalase, que é uma enzima chave dos peroxissomas. Além disso, as células com defeitos peroxissomais apresentam uma maior expressão de catalase, o que pode resultar de um efeito compensatório. Nas células KO, o CO reverteu o NO induzido por LPS, uma molécula produzida durante a inflamação, indicando que os peroxissomas não estão envolvidos neste processo. Em contraste, o CO não reverteu o ROS induzido por LPS nas células ABCD1/ABCD2 DKO, indicando um possível papel dos peroxissomas no papel anti-inflamatório do CO. A medição de TNF-α precisa de ser repetida para maior precisão. Em resumo, os peroxissomas podem contribuir para os efeitos anti-neuroinflamatórios do CO nas células BV2, sendo ainda necessário mais estudos para consolidar estes resultados.