Agonism of GPR120 Prevented High Glucose-Induced Apoptosis of Retinal Endothelial Cells through Inhibiting NLRP3 Inflammasome

Abstract

Purpose GPR120 has been reported to ameliorate inflammation in diabetes and diabetic complications. In this study, GW9508, the GPR120 agonist, was utilized in human retinal microvascular endothelial cells (HRMECs) exposed to high glucose (HG) to investigate the involvement of GPR120 in cellular viability and apoptosis as well as the association with the NLRP3 inflammasome. Methods The expression of GPR120 in HRMECs cultured under HG was firstly detected by Western blotting. HRMECs were then assigned to the normal control, GW9508, HG, and HG + GW9508 groups. The expression of the NLRP3 inflammasome consists of NLRP3, ASC, and caspase-1 and was detected by Western blotting and the downstream IL-1β and IL-18 by ELISA. The cellular viability and apoptosis of HRMECs were detected by CCK-8 and flow cytometry, respectively. The expressions of apoptosis-related proteins Bax and Bcl-2 were detected by Western blotting. Finally, nonspecific siRNA (NS) or GPR120 siRNA (siGPR120) was transfected to the cells, followed by stimulation with or without GW9508 or HG, and the expression of NLRP3, ASC, and caspase-1 were detected by Western blotting in these groups. Results GPR120 is expressed in HRMECs, and HG can reduce its expression in a time-dependent manner. GW9508 can attenuate inflammation by reducing the expression of NLRP3, ASC, caspase-1, IL-1β, and IL-18 under HG. GW9508 rescues the viability of HRMCs and reduces cell apoptosis by preventing an increase in Bax expression and the reduction in Bcl-2 expression. Additionally, knockdown of GPR120 by siRNA weakened the effects of GW9508 on NLRP3 inflammasome expression. Conclusions Activation of GPR120 protects retinal vascular endothelial cells from HG through inhibiting NLRP3 inflammasome. Thus, GPR120 might be a potential therapeutic target to reduce retinal endothelial damage in diabetic retinopathy. Ziel Es gibt Studien, wonach GPR120 mit Diabetes und diabetischen Komplikationen einhergehende Entzündungen mindern kann. In dieser Studie wurde der GPR120-Agonist GW9508 bei menschlichen mikrovaskulären retinalen Endothelzellen (HMRECs) eingesetzt, die hohen Glukosekonzentrationen ausgesetzt wurden. Ziel der Studie war es, die Auswirkungen von GPR120 auf Zellviabilität und Apoptose sowie auf mögliche Interaktionen mit dem NLRP3-Inflammasom zu untersuchen. Methoden Die Exprimierung von GPR120 in HMRECs, die in hohen Glukosekonzentrationen kultiviert wurden, wurde erstmals mit Western Blot entdeckt. Die HMRECs wurden in 4 Gruppen eingeteilt: eine Kontrollgruppe, eine GW9508-Gruppe, eine Hohe-Glukose-Gruppe (HG-Gruppe) und eine HG + GW9508-Gruppe. Das NLRP3-Inflammsom exprimiert NLRP3, ASC und Caspase-1. Deren Exprimierung wurde mit Western Blot und die nachgelagerte Exprimierung von IL-1β und IL-18 mit ELISA bestimmt. Die Zellviabilität und Apoptose von HMRECs wurden jeweils mit CCK-8 bzw. Durchflusszytometrie gemessen. Die Exprimierung des proapoptotischen Bax-Proteins und antiapoptischen Bcl-2-Proteins wurde mit Western Blot bestimmt. Schließlich wurden die Zellen mit nicht spezifischer siRNA (NS) bzw. GRP120-siRNA (siGRP120) transfiziert und danach mit HG mit oder ohne GW9508 stimuliert. Die darauffolgende Exprimierung von NLRP3, ASC und Caspase-1 in den verschiedenen Gruppen wurde mit Western Blot bestimmt. Ergebnisse GPR120 wird in HMRECs exprimiert, und HG kann diese Exprimierung zeitabhängig reduzieren. GW9508 mindert Entzündungen, indem es die Exprimierung von NLRP3, ASC, Caspase-1, IL-1β und IL-18 unter HG-Bedingungen reduziert. GW9508 trägt zur Erhaltung der Zellviabilität und Reduzierung der Zellapoptose bei, indem es die Exprimierung von Bax reduziert und die Exprimierung von Bcl-2 steigert. Dagegen schwächt der durch siRNA induzierte Knockdown von GPR120 die Auswirkungen von GW9508 auf die NLRP3-Exprimierung des Inflammasoms. Schlussfolgerungen Die GPR120-Aktivierung schützt retinale vaskuläre Endothelzellen vor HG durch Hemmung des NLRP3-Inflammasoms. GPR120 könnte potenziell ein neues therapeutisches Zielmolekül sein, das zur Reduzierung von Schäden an retinalen Endothelzellen eingesetzt werden könnte. Received: 14 December 2021 Accepted: 23 March 2022 Publication Date: 18 May 2022 (online) © 2022. Thieme. All rights reserved. Georg Thieme Verlag KG Rüdigerstraße 14, 70469 Stuttgart, Germany