Лактилирование H3K18 усиливает поляризацию микроглии через путь TLR4 при когнитивных нарушениях, вызванных диабетом

Целью исследования было изучить роль модификаций гистонового лактилирования (Kla) и возможные механизмы их действия при когнитивных нарушениях, ассоциированных с диабетом. Когнитивные функции и степень повреждения ткани головного мозга оценивали с помощью поведенческих тестов, окрашивания гематоксилином и эозином и иммуногистохимического исследования. Измеряли уровни молочной кислоты и общего лактилирования лизина (Pan-Kla) в головном мозге мышей с сахарным диабетом 2-го типа (СД2), а также в микроглии, подвергнутой воздействию высокой концентрации глюкозы. Кроме того, определяли все участки лактилирования в выделенной микроглии. Для выявления функций и сигнальных путей, обогащённых среди дифференциально экспрессируемых участков модификации, проводили анализ обогащения по онтологии генов (GO) и анализ путей с использованием Киотской энциклопедии генов и геномов (KEGG). Для определения генов-кандидатов, регулируемых лактильрованным по Lys-18 гистоном H3 (H3K18la), применяли технологию CUT&Tag (расщепление в целевых участках и присоединение адаптеров). С помощью siRNA и мутантных последовательностей H3K18R подавляли ключевые компоненты сигнальных путей, чтобы оценить влияние гистонового лактилирования на поляризацию микроглии. Уровень молочной кислоты в головном мозге мышей с СД2 и в микроглии, обработанной высокой концентрацией глюкозы, был значительно выше, чем в соответствующих контрольных группах; одновременно повышался уровень Pan-Kla. Установлено, что лактат непосредственно повышает уровень H3K18la. Глобальная карта лактилирования выявила участки модификации и показала, что повышение уровня H3K18la и белкового Kla связано с сигнальным путём Toll-подобных рецепторов (TLR). По данным CUT&Tag, повышение уровня H3K18la непосредственно активирует путь NF-κB, усиливая связывание с промотором TLR4, и тем самым способствует поляризации микроглии по типу M1. Исследование показало, что повышение уровня H3K18la непосредственно активирует передачу сигнала через TLR4, усиливая поляризацию микроглии по типу M1 и способствуя развитию когнитивных нарушений, ассоциированных с диабетом. Воздействие на этот регуляторный контур может стать потенциальным терапевтическим подходом к лечению таких нарушений.