Биологический факультет Московского государственного
университета имени М.В. Ломоносова (г.
Москва)
В материалах предыдущей телеконференции нами были
рассмотрены вопросы, связанные с функционированием СС хемокинов, в частности,
их роль в регуляции воспалительного ответа [1]. Отмечалось, что
часто опухоли содержат значительное количество макрофагов, ассоциированных с
опухолью (МАО), и что эти клетки влияют на течение заболевания [2]. Опухолевые
клетки способны производить цитокины и хемокины, характерные для регенерирующей
ткани, что обеспечивает эффективное привлечение моноцитов и их дифференцировку
в макрофаги [3, 4, 5].
Исследования макрофагов второго типа, экспрессирующих
стабилин-1, указывает на то, что этот тип макрофагов обладает уникальными
функциональными особенностями, которые обеспечиваются специфичным молекулярным
репертуаром. Действительно, поиск маркеров моноцитов второго типа, проведенный
до 1999 года, позволил описать CC
хемокин CCL18 [6, 7],
маннозный рецептор [8] и CD163
[9]. Можно, однако, предположить, что функция макрофагов второго типа обеспечивается
большим числом специфично экспрессирующихся генов. Обнаружение этих генов и
исследование их функций позволило бы лучше понять механизм развития макрофагов
второго типа и их роль в функционировании здорового организма и в патологии.
Для решения этой проблемы специфичный молекулярный репертуар макрофагов второго
типа был исследован Грачевым А. Н. в
различных условиях и с использованием различных экспериментальных подходов. На
начальном этапе работы, который проводился до входа в широкую практику биочипов,
был использован метод субтрактивной гибридизации комбинированный с методом
дифференциальной гибридизации [10].
Моноциты были выделены из лейкоцитарной пленки и
культивировались в присутствии ИЛ4 и ИФНгамма. На 6-й день культуры из
макрофагов была выделена тотальная РНК. Субтрактивная гибридизация была
проведена с использованием набора PCR select (Clontech). Секвенирование первых
10 из порядка 2000 полученных клонов показало, что большинство этих клонов
содержат фрагменты кДНК фибронектина. Поэтому, прежде чем секвенировать
оставшиеся клоны, дот блот мембраны были загибридизированы с зондом к
фибронектину. Из всех исследованных клонов только 55 не реагировали с
использованным зондом. Секвенирование 55 полученных клонов выявило, что 23 из
них содержат фрагменты кДНК фибронектина, не пересекающиеся с использованным
зондом, 6 представляют собой фрагменты кДНК гена CCL18, описанного ранее как маркер
макрофагов второго типа [6, 7], и 2 клона содержат фрагменты кДНК гена
бетаIG-H3. Большая часть оставшихся клонов содержала фрагменты генов, для
которых описана активация ИЛ4, например цитохром б. Гены, для которых активация
ИЛ4 не была ранее показана, были протестированы при помощи Норзерн блот
гибридизации. Ни для одного из них не удалось подтвердить факт дифференциальной
экспрессии. Поэтому дальнейшая работа была сконцентрирована на детальном
анализе повышения экспрессии фибронектина и бетаIG-H3 [11].
Для анализа экспрессии фибронектина и бетаIG-H3 в
различных популяциях макрофагов, были использованы макрофаги, стимулированные
ИФНгамма, ИЛ4, дексаметазоном, и комбинацией ИЛ4 с дексаметазоном. В качестве
контроля были использованы нестимулированные клетки. Макрофаги для анализа
собирали на третий и шестой дни культуры. Гибридизация с зондом к фибронектину
выявила существенное повышение экспрессии гена при стимуляции ИЛ4 уже на третий
день культуры; полное отсутствие экспрессии наблюдалось в контрольных клетках и
при стимуляции ИФНгамма или дексаметазоном. При использовании комбинации ИЛ4 и
дексаметазона наблюдалась пониженная, по сравнению со стимуляцией ИЛ4,
экспрессия фибронектина. Похожая картина наблюдалась и на 6 день культуры [11].
Структура экспрессии гена бетаIG-H3 отличался от
структуры экспрессии фибронектина, прежде всего более существенной базальной
экспрессией гена в контрольных клетках и клетках стимулированных ИФНгамма. При
этом, так же как и в случае с фибронектином, наблюдалась активация экспрессии
гена при стимуляции макрофагов ИЛ4 и ее подавление при стимуляции
дексаметазоном.
Для дальнейшего описания различий между макрофагами,
стимулированными ИЛ4 и дексаметазоном, были выбраны цитокины, продукция которых
типична для макрофагов второго типа: CCL18, TARC (CCL17) и MCP-4(CCL13) [12]. Для CCL18 ранее было показано,
что его продукция активируется ИЛ4, но не дексаметазоном [6, 7]. Экспрессия
TARC и MCP-4 описана для дендритных клеток, полученных из первичных моноцитов
при стимуляции последних ИЛ4 [13]. Кроме того, было показано, что ИЛ4
стимулирует продукцию TARC и MCP-4 в клетках гладкой мускулатуры бронхов [14] и
клетках эпителия бронхов [15]. Анализ продукции цитокинов в культуральной среде
показал, что ИЛ4 необходим для активации продукции всех исследованных
цитокинов. В то же время дексаметазон оказался неспособен самостоятельно
активировать продукцию этих цитокинов (Рисунок 1). Будучи использован в
комбинации с ИЛ4, дексаметазон вызывал 5-кратное повышение продукции CCL18,
незначительно снижал продукцию MCP-4 и практически полностью подавлял продукцию
TARC. Ни один из цитокинов не был обнаружен в культуральной среде контрольных
макрофагов, и только продукция MCP-4 активировалась также ИФНгамма (Рисунок
1). Эти результаты показывают, что дексаметазон не способен самостоятельно
запустить продукцию исследованных цитокинов, но модулирует продукцию, активированную
ИЛ4 \n Этот e-mail защищен от спам-ботов. Для его просмотра в вашем браузере должна быть включена поддержка Java-script
</Address><Web_URL>PM:15644118</Web_URL><ZZ_JournalStdAbbrev><f
name="System">Scand.J.Immunol.</f></ZZ_JournalStdAbbrev><ZZ_WorkformID>1</ZZ_WorkformID></MDL></Cite></Refman>[12].
Таким образом, было показано, что различные
стимуляторы, способные вызвать дифференцировку макрофагов второго типа не
обязательно приводят к экспрессии одинаковых маркеров и одинаковой
функциональной активности. Эти данные позволяют предположить, что каждый
цитокин или гормон, способный воздействовать на моноциты/макрофаги, приводит к
развитию специфичного для него фенотипа макрофагов.
Рисунок 1 - Анализ
продукции цитокинов макрофагами через 6 дней культивирования
Примечания
1 Концентрации цитокинов в культуральной среде были
определены при помощи ИФА.
2 AMAC-1=CCL18.
IL17Е (ИЛ25) принадлежит к семейству цитокинов IL17,
которое включает 5 белков с уровнем белковой гомологии от 20 до 50%. В отличие
от остальных членов семейства, IL17Е вызывает экспрессию Th2 ассоциированных
цитокинов ИЛ4, ИЛ5 и ИЛ13 [16]. IL17E производится субпопуляцией Th2
поляризованных Т-клеток [16 64], а также тучными клетками [13]. В мышиной
модели повышенная продукция IL17E приводила к развитию Th2-патологий,
эозинофилии легких [17], и повышенной продукции слизи в легких и
пищеварительном тракте [18, 16]. Рецептор к IL17Е был первоначально описан как
рецептор к IL17В, откуда и появилось название IL17RВ. Анализ структуры
экспрессии IL17BR в тканях
мыши и человека выявил наиболее высокий уровень его экспрессии в печени и
семенника, и несколько более низкий в почках и легких. Анализ сплайс-вариантов
и белка показал наличие мембранной и растворимой изоформ рецептора [14].
Эксперименты по ко-иммунопреципитации показали, что основным лигандом для
IL17RВ является IL17Е [15], в то время как IL17B показал значительно более
слабое связывание [15]. Ранее было показано, что IL17Е активирует NF-kappaB и приводит к активации
продукции CCL8 в клетках
почечной карциномы TK-10 [15]. Несмотря на то, что физиологические эффекты
IL17Е были описаны в мышиных моделях, до сих пор была неизвестна клеточная
популяция, участвующая в формировании наблюдаемых эффектов [18].
Первичные данные указывали на то, что стимуляция
макрофагов ИЛ4 приводит к повышению экспрессии IL17RВ. Поэтому был поставлен
вопрос о спектре цитокинов, влияющих на экспрессию этого рецептора и о возможности
использования его как маркера определенной популяции макрофагов, отвечающей за
развитие описанных патологий. Анализ экспрессии IL17BR в М1, М2ИЛ4 и
М2ИЛ4/ТФРбета проводился с использованием количественной ПЦР.
Эксперименты показали, что в макрофагах стимулированных ИЛ4 экспрессия мРНК
IL17BR в среднем в 10 раз выше, чем в макрофагах, стимулированных ИФНгамма
(M1). Эта экспрессия усиливалась при добавлении к ИЛ4 ТФРбета (Рисунок 2) [19].
Рисунок 2 - Анализ экспрессии IL17BR методом количественной
ПЦР
Примечания
1 Макрофаги культивировали 6 дней при указанной стимуляции.
2 Экспрессия IL17BR в макрофагах, стимулированных ИЛ4, была
взята за 100%.
Таким образом, можно утверждать, что предложенная
ранее система дихотомии макрофагальных фенотипов не отражает реальной ситуации.
А именно, стимуляция макрофагов ИЛ4 приводит к повышению их способности
перестраивать внеклеточный матрикс и производить цитокины, которые влияют на
инфильтрацию клеток иммунной системы. Кроме того, было показано, что
глюкокортикоиды в терапевтических концентрациях приводят к подавлению
способности макрофагов перестраивать внеклеточный матрикс, но стимулируют их
способность фагоцитировать как опсонизированный, так и неопсонизированный
материал. Это свойство макрофагов объясняется повышением экспрессии
скавенджер-рецепторов. Анализ эффектов других иммуносупрессорных факторов
показал, что каждый из них способен вызывать строго индивидуальный спектр
реакций макрофагов. Так, маркером стимуляции макрофагов ТФРбета является
повышенная экспрессия IL17BR. На основании этих данных можно утверждать, что
популяция макрофагов в человеческом организме высоко гетерогенна и определяется
цитокинами, ростовыми факторами и гормонами, характерными для той или иной
ткани или органа.
В то время, как эффекты различных
противовоспалительных цитокинов на макрофаги изучаются в различных
лабораториях, эффект ТФРбета на зрелые макрофаги практически не изучен. ТФРбета
- это многофункциональный фактор роста, обладающий противовоспалительным
эффектом. ТФРбета действует на клетку через рецепторный комплекс, состоящий из
2 димеров, включающих рецепторы I и II типов, представляющие собой
серинтреониновые протеинкиназы. Связывание ТФРбета с рецептором приводит к
активации ТФРбетаRII, который фосфорилирует и активирует ТФРбетаRI [20].
Активированный ТФРбетаRI передает сигнал внутрь клетки за счет фосфорилирования
рецептор-регулируемых (R-Smad) Smad2 и Smad3. Активированные R-Smad образуют
гетеротример со Smad4 и транслоцируются в ядро. В ядре комплекс Smad
связывается со Smad-связывающимся элементом в промоторах генов, что приводит к
активации транскрипции. Способность клетки отвечать на белки из семейства
трансформирующего фактора роста бета определяется спектром и количеством
соответствующих рецепторов, экспрессирующихся на ее поверхности.
Основной причиной отсутствия исследований влияния
ТФРбета на макрофаги явилась серия работ, указывающих на то, что макрофаги
теряют рецептор к ТФРбета в процессе дифференцировки [21]. Однако,
наблюдавшийся ранее эффект ТФРбета на уровень экспрессии мРНК IL17BR [11]
позволил предположить, что в определенных условиях макрофаги сохранят
способность отвечать на этот цитокин. Физиологическое значение этой способности
макрофагов трудно переоценить, так как зрелые макрофаги подвергаются воздействию
ТФРбета в таких серьезных патологических ситуациях, как злокачественные опухоли
и атеросклероз. В случае опухоли макрофаги находятся в среде, содержащей
комбинацию цитокинов, производимых опухолевыми клетками и инфильтрирующими
клетками иммунной системы. В случае атеросклеротической бляшки цитокины,
воздействующие на макрофаги, производятся клетками интимы и клетками иммунной
системы, инфильтрирующими бляшку. Комбинация ИЛ4 и ТФРбета часто наблюдается
как в опухолях, так и при атеросклерозе. Поэтому для исследования воздействия
ТФРбета на зрелые макрофаги были выбраны макрофаги второго типа,
дифференцировавшиеся в присутствии ИЛ4 (М2ИЛ4) и ИЛ4 в комбинации с
глюкокортикоидом дексаметазон (М2ИЛ4/ГК).
Для изучения эффекта ТФРбета на макрофаги,
эксперимент был построен следующим образом: макрофаги дифференцировались в
присутствии ИЛ4 или ИЛ4 в комбинации с дексаметазоном в течение 5 дней, после
чего клетки стимулировали ТФРбета1. Так как путь передачи сигнала от рецептора
ТФРбета достаточно быстрый процесс [22], то экспрессия мРНК IL17BR была
исследована через 3 и 24 часа после начала стимуляции (Рисунок 3). Результаты
количественной ПЦР показали отсутствие эффекта ТФРбета1 на экспрессию мРНК
IL17BR через 3 часа стимуляции. Через 24 часа стимуляции статистически
достоверное 5-кратное увеличение экспрессии наблюдалось в случае М2ИЛ4/ГК,
в то время как 2-х кратное увеличение экспрессии в случае M2ИЛ4 не
было статистически достоверным. Полученные результаты указывают на то, что
зрелые макрофаги сохраняют способность отвечать на стимуляцию ТФРбета1, причем
М2ИЛ4/ГК обладают этой способностью в большей степени, чем M2ИЛ4.
Так как для М2ИЛ4 и М2ИЛ4/ГК
была обнаружена разница в ответе на ТФРбета1, далее был исследован весь спектр
генов, активируемых в этих клетках ТФРбета1. Макрофаги, полученные, так же, как
и для предыдущего эксперимента, стимулировали ТФРбета1 в течение 24 часов и
использовали для выделения РНК, которая была исследована при помощи биочипов
фирмы Affymetrix. Для получения статистически достоверных данных в эксперименте
были использованы макрофаги от 5 различных доноров. Исследование
дифференциальной экспрессии генов не выявило статистически достоверных различий
между M2ИЛ4 и M2ИЛ4 стимулированными ТФРбета1. Этот
результат подтверждал данные, полученные при анализе эффекта ТФРбета1 на
экспрессию мРНК IL17BR (Рисунок 3), а так же данные других групп, где
сообщалось, что зрелые макрофаги не способны эффективно отвечать на ТФРбета1
[23]. Однако в M2ИЛ4/ГК стимуляция ТФРбета1 приводила к 4-х кратному
и более повышению экспрессии более чем 90 генов (p<0,000001). Основываясь на
полученных данных, дальнейшие исследования были сконцентрированы на M2ИЛ4/ГК.
Для получения данных о генах, напрямую активируемых ТФРбета1, при помощи
биочипов были также проанализированы M2ИЛ4/ГК стимулированные
ТФРбета1 в течение 3-х часов.
Рисунок 3 - Анализ
способности ТФРбета усилить экспрессию мРНК IL17BR в зрелых макрофагах
Примечания
1 Макрофаги дифференцировались в присутствии ИЛ4 или ИЛ4 в
комбинации с дексаметазоном в течение 5 дней. Далее макрофаги стимулировали
ТФРбета1 как указано.
2 Экспрессию мРНК IL17BR исследовали при помощи
количественной ПЦР.
3 Экспрессия в М2ИЛ4 на 5 день взята за 1.
Анализ дифференциальной экспрессии генов в M2ИЛ4/ГК
стимулированных ТФРбета1 в течение 3 и 24 часов, позволил выявить 2 группы
генов, отличающихся по времени активации. Группа генов «раннего ответа»
содержала 44 гена, экспрессия которых была усилена в 4 и более раз уже через 3
часа после стимуляции. Группа «позднего ответа» содержала 90 генов, экспрессия
которых была усилена в 4 и более раз через 24 часа после стимуляции. 23 гена
попали в обе группы (Таблица 1) [24]. Полученные данные указывают на то, что
ТФРбета1 активирует сложную программу регуляции транскрипции, и наблюдаемые
эффекты содержат как непосредственные эффекты ТФРбета1 на экспрессию генов, так
и вторичные, включающие пути передачи сигнала, использующие факторы, экспрессия
которых активировалась ТФРбета1 [21].
Таблица 1 - Функциональные группы генов, экспрессия которых
увеличивалась при стимуляции ТФРбета1 не менее чем в 4 раза (FC≥2)
AffyID
|
Gene_Title
|
FC 3h vs. Control
|
FC 24h vs. Control
|
FC 24h vs. 3h
|
Регуляция транскрипции
|
207826_s_at
|
ID3:
inhibitor of DNA binding 3, dominant negative helix-loop-helix protein
|
10.0
|
6.9
|
0.7
|
214445_at
|
ELL2:
elongation factor, RNA polymerase II, 2
|
2.5
|
2.6
|
1.0
|
204253_s_at
|
VDR:
vitamin D (1,25- dihydroxyvitamin D3) receptor
|
2.5
|
1.8
|
0.7
|
206472_s_at
|
TLE3:
transducin-like enhancer of split 3
|
2.3
|
1.8
|
0.8
|
206127_at
|
ELK3:
ETS-domain protein (SRF accessory protein 2)
|
2.3
|
1.6
|
0.7
|
219433_at
|
BCOR: BCL6 co-repressor
|
2.2
|
1.2
|
0.5
|
204197_s_at
|
RUNX3:
runt-related transcription factor 3
|
2.2
|
1.0
|
0.5
|
208328_s_at
|
MEF2A:
MADS box transcription enhancer factor 2, polypeptide A (myocyte enhancer
factor 2A)
|
2.0
|
1.5
|
0.7
|
201473_at
|
JUNB: jun
B proto-oncogene
|
2.0
|
1.5
|
0.7
|
209579_s_at
|
MBD4:
methyl-CpG binding domain protein 4
|
1.7
|
2.2
|
1.3
|
1569108_a_at
|
ZNF589: zinc finger protein 589
|
1.4
|
2.1
|
1.5
|
AffyID
|
Gene_Title
|
FC 3h vs. Control
|
FC 24h vs. Control
|
FC 24h vs. 3h
|
Регуляция транскрипции
|
209189_at
|
FOS:
v-fos FBJ murine osteosarcoma viral oncogene homolog
|
1.3
|
2.7
|
2.2
|
204959_at
|
MNDA:
myeloid cell nuclear differentiation antigen
|
1.2
|
2.5
|
2.1
|
Сигнальные пути TGF- и BMP
|
201185_at
|
PRSS11:
protease, serine, 11 (IGF binding)
|
1.3
|
10.1
|
7.7
|
204790_at
|
SMAD7:
SMAD, mothers against DPP homolog 7 (Drosophila)
|
6.2
|
5.1
|
0.8
|
204948_s_at
|
FST: follistatin
|
1.2
|
2.7
|
2.2
|
207069_s_at
|
SMAD6:
SMAD, mothers against DPP homolog 6 (Drosophila)
|
2.2
|
1.8
|
0.8
|
205596_s_at
|
SMURF2:
SMAD specific E3 ubiquitin protein ligase 2
|
2.6
|
1.5
|
0.6
|
Иммунный ответ
|
220491_at
|
HAMP: hepcidin antimicrobial peptide
|
6.0
|
14.6
|
2.4
|
204174_at
|
ALOX5AP:
arachidonate 5-lipoxygenase-activating protein
|
1.1
|
8.7
|
7.7
|
202988_s_at
|
RGS1:
regulator of G-protein signalling 1
|
8.6
|
7.0
|
0.8
|
219434_at
|
TREM1:
triggering receptor expressed on myeloid cells 1
|
1.5
|
4.1
|
2.7
|
219255_x_at
|
IL17BR: interleukin 17 receptor B
|
1.1
|
3.8
|
3.6
|
AffyID
|
Gene_Title
|
FC 3h vs. Control
|
FC 24h vs. Control
|
FC 24h vs. 3h
|
Иммунный ответ
|
206618_at
|
IL18R1: interleukin 18 receptor 1
|
1.0
|
2.8
|
2.6
|
1555116_s_at
|
SLC11A1:
solute carrier family 11 (proton-coupled divalent metal ion transporters),
member 1
|
1.3
|
2.7
|
2.0
|
208771_s_at
|
LTA4H: leukotriene A4 hydrolase
|
1.2
|
2.5
|
2.1
|
203788_s_at
|
SEMA3C:
sema domain, immunoglobulin domain (Ig), short basic domain, secreted,
(semaphorin) 3C
|
1.3
|
2.3
|
1.7
|
208071_s_at
|
LAIR1:
leukocyte-associated Ig-like receptor 1
|
1.8
|
2.2
|
1.2
|
209201_x_at
|
CXCR4:
chemokine (C-X-C motif) receptor 4
|
2.4
|
1.8
|
0.7
|
Метаболизм липидов
|
210004_at
|
OLR1:
oxidised low density lipoprotein (lectin-like) receptor 1
|
6.0
|
20.0
|
3.3
|
204561_x_at
|
APOC2: apolipoprotein C-II
|
1.7
|
7.7
|
4.5
|
204416_x_at
|
APOC1: apolipoprotein C-I
|
1.4
|
3.1
|
2.2
|
203509_at
|
SORL1:
sortilin-related receptor, L(DLR class) A repeats-containing
|
1.4
|
2.6
|
1.8
|
203381_s_at
|
APOE: apolipoprotein E
|
1.3
|
2.5
|
2.0
|
201186_at
|
LRPAP1:
low density lipoprotein receptor-related protein associated protein 1
|
1.2
|
2.4
|
2.0
|
AffyID
|
Gene_Title
|
FC 3h vs. Control
|
FC 24h vs. Control
|
FC 24h vs. 3h
|
Метаболизм липидов
|
1570432_at
|
ABCG1:
ATP-binding cassette, sub-family G (WHITE), member 1
|
1.9
|
2.0
|
1.0
|
Клеточная адгезия
|
1552806_a_at
|
SIGLEC10:
sialic acid binding Ig-like lectin 10
|
1.7
|
4.8
|
2.9
|
1559921_at
|
PECAM1:
platelet/endothelial cell adhesion molecule (CD31 antigen)
|
1.1
|
3.1
|
2.8
|
202351_at
|
ITGAV:
integrin, alpha V (vitronectin receptor, alpha polypeptide, antigen CD51)
|
3.2
|
3.0
|
0.9
|
201042_at
|
TGM2:
transglutaminase 2 (C polypeptide,
protein-glutamine-gamma-glutamyltransferase)
|
1.1
|
2.7
|
2.4
|
201389_at
|
ITGA5:
integrin, alpha 5 (fibronectin receptor, alpha polypeptide)
|
2.5
|
2.0
|
0.8
|
205204_at
|
NMB: neuromedin B
|
1.1
|
2.0
|
1.8
|
|
|
|
|
|
|
Для подтверждения данных, полученных при помощи
биочипов, экспрессия мРНК Smad7, ID3, OLR1 и IL17BR была исследована при помощи
количественной ПЦР. M2ИЛ4/ГК стимулировали ТФРбета1 на 5-й день
культуры, после чего клетки собирали через 1, 2, 3, 6, и 24 часа.
Количественная ПЦР показала, что экспрессия мРНК OLR1 повышалась непрерывно на
протяжении всего исследованного периода. Повышение экспрессии мРНК OLR1
становилось статистически значимым через 3 часа стимуляции. В отличие от OLR1,
увеличение экспрессии мРНК Smad7 и ID3 становилось статистически значимым уже
через час после начала стимуляции клеток ТФРбета1 и сохранялась на этом уровне,
на протяжении всего периода стимуляции.
В соответствии с ранее полученными данными (Рисунок
3, Таблица 1), статистически достоверное увеличение экспрессии мРНК IL17BR
наблюдалось лишь через 24 часа стимуляции. Важно отметить, что степень
увеличения экспрессии генов, определенная при помощи количественной ПЦР, была
значительно выше, чем степень увеличения экспрессии, выявленная при помощи
биочипов. Так, например, экспрессия мРНК OLR1 увеличивалась в 19,7 раз по
данным биочипов, но в 180 раз по данным количественной ПЦР. Эта разница в
чувствительности двух методов позволила предположить, что возможно, усиление
экспрессии генов в ответ на ТФРбета1 в M2ИЛ4 не было обнаружено по
причине низкой чувствительности метода. Для проверки этого предположения
экспрессия генов «раннего ответа» была исследована в M2ИЛ4 при
помощи количественной ПЦР [24].
Среди генов раннего ответа был обнаружен
гипотетический белок CLTAP (chemokine-like TGFbeta induced protein) экспрессия которого повышалась в 8
и более раз. Для более точного определения степени активации CLTAP ТФРбета, были разработаны реагенты TaqMan для количественной ПЦР.
Используя количественную ПЦР было показано, что экспрессия CLTAP в макрофагах повышается в 30 и более
раз после 3-х часовой стимуляции ТФРбета1 использованным в концентрации 10
нг/мл. Поиск гомологичных нуклеотидных и белковых последовательностей в
соответствующих базах данных не выявил гомологичных генов с описанной функцией.
Также анализ белковой последовательности на наличие функциональных доменов не
выявил таковых. Единственным структурным элементом, обнаруженным при помощи
биоинформатических методов, оказался гидрофобный домен на N-конце белка, который может представлять
собой как сигнальный пептид, так и трансмембранный домен. При этом
поаминокислотное сравнение последовательности CLTAP с последовательностями СС хемокинов выявило наличие ключевого
сходства. На N-конце CLTAP были обнаружены два
характерных цистеина, а также два других цистеина, внутри белковой
последовательности, на позициях типичных для СС хемокинов. Кроме того,
некоторые другие особенности белковой последовательности указывали на то, что
наиболее близким структурным гомологом CLTAP является CCL25.
Регуляция экспрессии CLTAP различными цитокинами была исследована в макрофагах при помощи
количественной ПЦР. Макрофаги стимулировали ИЛ4, М-КСФ и ГМ-КСФ или комбинацией
этих цитокинов с дексаметазоном. После 6 дней культивирования макрофаги
стимулировали ТФРбета1 в течение 3-х часов. После чего клетки собирали и использовали
для выделения РНК и количественной ПЦР. Результаты анализа экспрессии CLTAP представлены на Рисунке 4.
Очевидно, что наиболее сильная стимуляция экспрессии достигается при обработке
клеток ТФРбета1.
Рисунок 4 -
Исследование регуляции экспрессии CLTAP
в зрелых макрофагах человека
Примечание
Отмечается существенное увеличение экспрессии при стимуляции
клеток ТФРбета1 и подавление экспрессии при стимуляции клеток дексаметазоном.
Проведенный анализ научно-технической литературы
касался преимущественно хемокинов и их роли в нормальной физиологии и при
различных патологиях. Не вызывает сомнения диагностический и терапевтический
потенциал CC-хемокинов,
которые являются одним из ключевых элементов системы растворимых факторов,
обеспечивающих взаимодействие клеток иммунной системы со стромальными и
опухолевыми клетками.
Изучение функции CLTAP позволит лучше понять механизм взаимодействия клеток иммунной
системы со стромальными и опухолевыми клетками, а также позволит выявить новые
перспективные терапевтические мишени.
Было показано, что различные стимуляторы, способные
вызвать дифференцировку макрофагов второго типа, не обязательно приводят к
экспрессии одинаковых маркеров и одинаковой функциональной активности. Эти
данные позволяют предположить, что каждый цитокин или гормон, способный
воздействовать на моноциты/макрофаги, приводит к развитию специфичного для него
фенотипа макрофагов. Установлено, что предложенная ранее система дихотомии
макрофагальных фенотипов не отражает реальной ситуации. А именно, стимуляция
макрофагов ИЛ4 приводит к повышению их способности перестраивать внеклеточный
матрикс и производить цитокины, которые влияют на инфильтрацию клеток иммунной
системы.
Как представляется авторам, в перспективе должна быть
разработана система для экспрессии рекомбинантных белков CLTAP в бактериях и клетках млекопитающих.
Необходимо получить моноклональные антитела против CLTAP, изучить ассоциацию экспрессии CLTAP с патогенезом опухолей
различного происхождения. Наконец, представляет интерес влияние CLTAP на функцию клеток почечноклеточного
рака и механизм регуляции CLTAP
различными цитокинами.
Работа поддержана Министерством
образования и науки России.
СПИСОК
ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1.
Кжышковская, Ю.Г., Грачев А.Н., Карагодин В.П., Орехова
В.А., Мельниченко А.А., Орехов А.Н. Роль
хемокинов в регуляции воспаления и инициации опухолей. // Межвузовский сборник научных работ с материалами трудов
участников VI международной телеконференции
«Фундаментальные науки и практика».Т.7, №1. – С. 13-17
2.
Mantovani,
A. Tumor-associated macrophages in neoplastic progression: a paradigm for the in vivo function of chemokines. //
Lab. Invest. - 1994. - Vol. 71. - P.
5-16.
3.
Bingle, L., Brown, N. J., and Lewis, C. E. The
role of tumour-associated macrophages in tumour progression: implications for
new anticancer therapies. // J.Pathol. - 2002. - Vol. 196. - P. 254-265.
4.
Brigati, C., Noonan, D. M.,
Albini, A., and Benelli, R. Tumors and inflammatory infiltrates: friends or
foes? // Clin. Exp. Metastasis. - 2002. - Vol. 19. - P.
247-258.
5.
Leek, R. D. and Harris, A. L. Tumor-associated
macrophages in breast cancer. // J. Mammary. Gland.
Biol. Neoplasia. - 2002. - Vol. 7. - P.
177-189.
6.
Kodelja, V., Kraft, S.,
Politz, O., et al. Langerhans cells do not
express alternative macrophage activation- associated CC chemokine (AMAC)-1. //
Res. Immunol. - 1998. - Vol. 149. - P. 633-637.
7.
Kodelja, V., Muller, C.,
Politz, O., et al. Alternative macrophage
activation-associated CC-chemokine-1,
a novel structural homologue of macrophage inflammatory
protein-1 alpha with a Th2-associated expression pattern. // J. Immunol. -
1998. - Vol. 160. - P. 1411-1418.
8.
Stein,
M., Keshav, S., Harris, N., and Gordon, S. Interleukin 4 potently enhances murine
macrophage mannose receptor activity: a marker of alternative immunologic
macrophage activation. // J. Exp. Med. - 1992.
- Vol. 176. - P. 287-292.
9.
Hogger,
P., Dreier, J., Droste, A., et al. Identification of the integral membrane protein RM3/1 on human monocytes
as a glucocorticoid-inducible member of the scavenger receptor cysteine-rich
family (CD163. // J. Immunol. - 1998. - Vol. 161. - P. 1883-1890.
10.
Welford,
S. M., Gregg, J., Chen, E., et al. Detection of differentially expressed genes in primary tumor tissues
using representational differences analysis coupled to microarray
hybridization. // Nucleic Acids Res. - 1998.
- Vol. 26. - P. 3059-3065.
11.
Gratchev, A., Guillot, P., Hakiy, N., et al.
Alternatively activated macrophages differentially express fibronectin and its
splice variants and the extracellular matrix protein betaIG-H3. // Scand. J.
Immunol. - 2001. - Vol. 53. - P. 386-392.
12.
Gratchev, A., Kzhyshkowska, J., Utikal, J., and
Goerdt, S. Interleukin-4 and dexamethasone counterregulate extracellular matrix
remodelling and phagocytosis in type-2 macrophages. // Scand. J. Immunol. -
2005. - Vol. 61. - P. 10-17.
13.
Ikeda, K., Nakajima, H.,
Suzuki,K., et al. Mast cells produce interleukin-25 upon Fc epsilon
RI-mediated activation. // Blood. - 2003.
- Vol. 101. - P. 3594-3596.
14.
Tian, E., Sawyer, J. R., Largaespada, D. A., et al.
Evi27 encodes a novel membrane protein with homology to the IL17 receptor. //
Oncogene. - 2000. - Vol. 19. - P.
2098-2109.
15.
Lee, J., Ho, W. H., Maruoka, M., et al.
IL-17E, a novel proinflammatory ligand for the IL-17 receptor homolog IL-17Rh1.
// J. Biol. Chem. - 2001. - Vol. 276. -
P. 1660-1664.
16.
Pan, G., French, D., Mao, W., et al.
Forced expression of murine IL-17E induces growth retardation, jaundice, a
Th2-biased response, and multiorgan inflammation in mice. // J. Immunol. -
2001. - Vol. 167. - P. 6559-6567.
17.
Hurst, S. D., Muchamuel, T., Gorman, D. M., et al.
New IL-17 family members promote Th1 or Th2 responses in the lung: in vivo
function of the novel cytokine IL-25. // J. Immunol. - 2002. - Vol. 169. - P.
443-453.
18.
Osusky, R., Malik, P., and Ryan, S. J. Retinal
pigment epithelium cells promote the maturation of monocytes to macrophages in
vitro. //Ophthalmic. Res. - 1997. - Vol.
29. - P. 31-36.
19.
Gratchev, A., Kzhyshkowska, J., Duperrier, K., et al.
The receptor for interleukin-17E is induced by Th2 cytokines in
antigen-presenting cells. // Scand. J. Immunol. - 2004. - Vol. 60. - P.
233-237.
20.
De Caestecker, M. The transforming growth
factor-beta superfamily of receptors. // Cytokine Growth Factor Rev. -
2004. - Vol. 15. - P. 1-11.
21.
Li, M. O., Wan, Y. Y., Sanjabi, S., et al.
Transforming growth factor-beta regulation of immune responses. //Annu. Rev.
Immunol. - 2006. - Vol. 24. - P. 99-146.
22.
Schmierer, B. and Hill, C. S. Kinetic analysis
of Smad nucleocytoplasmic shuttling reveals a mechanism for transforming growth
factor beta-dependent nuclear accumulation of Smads. // Mol. Cell. Biol. -
2005. - Vol. 25. - P. 9845-9858.
23.
Ashcroft, G. S. Bidirectional regulation of
macrophage function by TGF-beta. // Microbes. Infect. - 1999. - Vol. 1. - P. 1275-1282.
24.
Gratchev, A., Kzhyshkowska, J., Kannookadan, S.,
et al. Activation of a TGF-{beta}-Specific Multistep
Gene Expression Program in Mature Macrophages Requires Glucocorticoid-Mediated
Surface Expression of TGF-{beta} Receptor II. // J. Immunol. - 2008. - Vol.
180. - P. 6553-6565.
|