Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,931

МЕХАНИЗМ ВЛИЯНИЯ ПРЕПАРАТОВ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ НА ПРОДУКЦИЮ ПРОВОСПАЛИТЕЛЬНЫХ ЦИТОКИНОВ IN VITRO В НОРМЕ И ПРИ ИНФЕКЦИОННОМ ПРОЦЕССЕ

Русинова Т.В. 1
1 ГБОУ ВПО «Кубанский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения Российской Федерации»
Изучено влияние препарата ДНК позвоночных (Деринат) и синтетических CpG последовательностей на продукцию цитокинов IL-8 и IFNα клетками крови здоровых доноров и больных острыми инфекционными заболеваниями вирусной и бактериальной природы in vitro. Установлено, что Деринат и агонист TLR9 ODN2395 (CpG–ДНК) достоверно усиливают продукцию IL-8 и IFNα во всех исследуемых группах. Также проведено исследование влияния данных препаратов в условиях блокады TLR9 на продукцию цитокинов у больных острой вирусной инфекцией, результаты эксперимента дают основания полагать, что фрагменты ДНК позвоночных распознаются преимущественно посредством рецептора TLR9, хотя данный механизм может быть не единственным и частично обусловленным CpG-независимой активацией TLR9.
препараты нуклеиновых кислот
tlr9
механизм действия
cpg–днк
IL-8
ifnα
1. Арефьева Н.А., Азнабаева Л.Ф. Иммунология, иммунопатология, диагностика иммунных нарушений и их коррекция при заболеваниях верхних дыхательных путей // Российская ринология. – 2007. – № 3. – С. 11–14.
2. Беседнова Н.Н., Запорожец Т.С. Действие дезоксирибонуклеиновой кислоты прокариот на гуморальныеи клеточные факторы врожденного и адаптивного иммунитета позвоночных // Тихоокеанский медицинский журнал. – 2009. – № 3. – С. 8–12.
3. Ковальчук Л.В., Ганковская Л.В., Рубакова Э.И. Система цитокинов: учебное пособие. –М.: Янус-К, 2000. – 64 с.
4. Колесникова Е.В., Ханферьян Р.А., Куценко И.И. Цитокиновый профиль крови при различных вариантах течения хронической фетоплацентарной недостаточности // Российский иммунологический журнал. – 2011. – Т. 5 (14). – № 2. – С.140-145.
5. Goldfarb C.Y. et al. pG-C immunotherapeutic efficacy is jeopardized by ongoing exposure to stress: Potential implications for clinical use // Brain, Behavior, and Immunity. – 2011. – Vol. 25. – P. 67–76.
6. Grover S., Srivastava A., Lee R. et al. Role of inflammation in bladder function and interstitial cystitis // TherAdv Urol. – 2011. – Vol. 3. – No. 1. – P. 19–33.
7. Haas T., Metzger J., Schmitz F. et al. The DNA sugar backbone 2' deoxyribose determines toll-like receptor 9 activation // Immunity. – 2008. – No. 28. – P. 315–323.
8. Levente J., Tarek Kh., Driss E.K., et al. Activation of TLR-9 Induces IL-8 Secretion through Peroxynitrite Signaling in Human Neutrophils // J Immunol. – 2006. – No. 176. – P. 1195–1202.
9. Moseman E.A., Liang X., Dawson A.J. et al. Human plasmacytoid dendritic cells activated by CpGoligodeoxynucleotides induce the generation of CD4+CD25+ regulatory T cells // JImmunol. – 2004. – No. 173 (7). – P. 4433–4442.
10. Ozcan E., Rauter I., Garibyan L. et al. Toll-like receptor 9, transmembrane activator and calcium-modulating cyclophilin ligand interactor, and CD40 synergize in causing B-cell activation// J Allergy ClinImmunol. – 2011. – No. 128 (3): P. 601–609.
11. Pandey S., Kawai T., Akira S. Microbial Sensing by Toll-Like Receptors and Intracellular Nucleic Acid Sensors // Cold Spring HarbPerspectBiol.2015. doi: 10.1101/cshperspect.a016246.

Для формирования защитной реакции при проникновении патогена организм должен уметь распознавать некоторые микробные структуры и молекулы. Эти принципиально важные для выживания и вирулентности микроорганизмов структуры распознаются различными семействами эволюционно консервативных патогенраспознающих рецепторов (PRRs), которые инициирует сигнальный каскад, приводящий к транскрипции воспалительных цитокинов и хемокинов, привлекающих иммунные клетки, тем самым способствуя развитию и сохранению дальнейшей реакции адаптивного иммунитета [1, 11].

Широко известно, что ДНК бактерий (CpG-ДНК) распознаётся TLR-9 рецептором, который экспрессирует как иммунные, так и неиммунные клетки [5, 9, 10]. Несмотря на то, что основные принципы распознавания бактериальной ДНК через TLR-9 изучались на протяжении многих лет, сведения об активации TLR-9 при распознавании патогенов в условиях инфекционного процесса по-прежнему крайне ограничены. CpG-мотивы действуют на клетки организма как «сигнал тревоги», активируя врожденный и приобретенный иммунитет и во много раз усиливая ответ организма даже на низкоиммуногенные антигены [5]. Известно, что распознавание и связывание TLR-9 CpG-мотивов ДНК бактерий синтетических лигандов к рецептору приводит к активации В-клеток, к усиленной секреции ряда интерлейкинов и интерферона-α и γ [1, 2, 4, 10].

В нейтрофильных гранулоцитах (НГ) человека CpG-ДНК активирует рецептор TLR9, который индуцирует экспрессию провоспалительного хемокина IL-8 [8], необходимого для усиленной миграции и дегрануляции НГ и усиления их фагоцитарной активности, то есть играет ключевую роль в активации фагоцитов [1, 3, 6].

Поскольку определение уровня содержания цитокинов позволяет глубже понять механизм патогенеза многих заболеваний, а также оценить эффективность иммунотропных препаратов, целью работы явилось определение возможных механизмов влияния синтетических неметилированныхCpG-ДНК мотивов (коммерческий лиганд к TLR9) и фрагментов «нативной» ДНК позвоночных (иммуномодулятор Деринат) на уровень продукции in vitro IL-8 и IFN-α клетками цельной крови здоровых лиц, а также больных острой вирусной и бактериальной инфекцией.

Материалы и методы

В исследовании использована цельная кровь 55 человек с установленным диагнозом –острый бактериальный тонзиллит – (ОБТ; 25 человек), острая Эпштейн-Барр вирусная инфекция (ОЭБВИ; 30 человек) на основании клинико-лабораторных данных. Контролем служила цельная кровь 20 практически здоровых субъектов.

Цельную кровь здоровых добровольцев и пациентов с ОБТ и ОЭБВИ инкубировали с cинтетическим агонистом TLR9 - ODN2395 («Invitrogen» LifeTechnologies, США), Деринатом («Техномедсервис», Россия), а также с забуференным физраствором (ЗФР) (группы сравнения) при температуре 37 °С, в течение 24 часов, в СО2-инкубаторе «NewBrunswickScientificGalaxy 170S» (Великобритания), при моделировании блокады рецептора все пробы предварительно 1 час инкубировали с антагонистом ODN-TTAGGG. Используемый объем и концентрация агониста TLR9 ODN2395 и антагониста TLR9ODN-TTAGGG соответствовали рекомендациям производителя препаратов для экспериментов in vitro (5мкл на 1 мл крови, С = 500 мкмоль/л), для Дерината был произведен расчет с учетом средней терапевтической дозы, используемой в клинической практике in vivo (10 мкл на 1 мл крови, С = 30,82мкмоль/л). Для оценки продукции цитокинов in vitro использовали супернатанты, полученные центрифугированием после инкубации цельной стабилизированной крови здоровых лиц, а также больных острой вирусной и бактериальной инфекцией. Концентрацию IL-8 и ИНФα определяли методом иммуноферментного анализа (ИФА) на анализаторе ASCENT (Финляндия) с использованием соответствующей тест-системы (ЗАО ВЕКТОР-БЕСТ, г. Ростов-на-Дону, Россия).

Статистическую обработку полученных результатов проводили с помощью компьютерных программ MicrosoftExel, StatPlus 2009 с применением непараметрических тестов Вилкоксона. Результаты представляли как медианас верхним и нижним квартилем (Me(Q1-Q3)). Различия определяли значимыми при p < 0,05, незначимыми – при р>0,10; в промежуточных случаях (0,05<р≤0,10) обнаруженные эффекты обсуждали как тенденции.

Результаты

Исследованиями установлено, что после инкубации цельной крови с ЗФР определяемый уровень IL-8 в контрольной группе составил в среднем 8,65 пкг/мл, а в группах с ОЭБВИ (в 1,3 раза) и ОБТ (в 1,9 раз) был выше по сравнению со здоровыми лицами (таблица 1). При инкубации клеток цельной крови с Деринатом отмечено усиление секреции IL-8 как у здоровых лиц (в 44,7 раза), так и при ОБТ (в 18,4 раза) и ОЭБВИ (15,56 раза). Аналогичные тенденции в виде увеличения содержания IL-8 выявлены при инкубации цельной крови с агонистом TLR9 (ODN2395) во всех группах исследования. При этом в группе контроля и в группе ОЭБВИ синтез IL-8 был более интенсивно индуцирован именно Деринатом, в группе с ОБТ Деринат и агонист действовали с одинаковой интенсивностью.

Таблица 1

Влияние Дерината и агонистa TLR9 (ODN2395) на продукцию IL-8 клетками крови больных острой вирусной и бактериальной инфекцией в условиях in vitro (в пкг/мл)

Группа

ЦК+ЗФР

ЦК+Деринат

ЦК+ ODN2395

Контроль (здоровые), n=20

8,65(6,24-13,97)

386,90 (297,87-594,10)

p1-2= 0,0431

174,70(112,75-250,90)

p1-3= 0,0431

ОБТ, n=25

16,81(13,02-20,85)

309,23(167,30-467,20)

p1-2= 0,0033

360,50(186,22-432,97)

p1-3= 0,0033

ОЭБВИ,n=30

11,23(10,51-49,01)

174,80(118,85-428,87)

p1-2= 0,0431

76,29(48,37-120,30)

p1-3= 0,0796

Примечание: ЦК – цельная стабилизированная кровь; ODN2395 – агонист TLR9; ОБТ – острый бактериальный тонзиллит; ОЭБВИ – острая Эпштейн-Барр-вирусная инфекция.

p1-2 – различия при сравнении проб, инкубированных с физиологическим раствором с пробами, инкубированными с Деринатом;

p1-3 – различия при сравнении проб, инкубированных с физиологическим раствором с пробами, инкубированными с ODN2395.

Во всех исследуемых группах выявлены сходные тенденции, проявляющиеся в увеличении синтеза IFNα при инкубации проб с Деринатом и ODN2395. Влияние агониста ODN2395 на продукцию интерферона в группах с бактериальной и вирусной инфекцией примерно в два раза выше по сравнению с действием Дерината (в 1,92 раза и в 1,73 раза соответственно). В контрольной группе показатели данного цитокина незначительно выше при инкубации с Деринатом (таблица 2).

Таблица 2

Влияние Дерината и агонистa TLR9 (ODN2395) на продукцию IFNα клетками крови больных острой вирусной и бактериальной инфекцией в условиях in vitro (в пкг/мл)

Группа

ЦК+ЗФР

ЦК+Деринат

ЦК+ ODN2395

Контроль (здоровые), n=20

0,93(0,86-1,19)

2,04(1,23-3,32)

p1-2= 0,0431

1,19(1,12-2,10)

p1-3= 0,0431

ОБТ, n=25

1,48(0,82-1,58)

1,64 (1,19-3,56)

p1-2= 0,0033

3,16(1,88-2,69)

p1-3= 0,0033

ОЭБВИ,n=30

1,25(0,69-1,70)

2,57(1,19-3,56)

p1-2= 0,0431

2,29(1,88-2,96)

p1-3= 0,0796

 

Примечание: ЦК – цельная стабилизированная кровь; ODN2395 – агонист TLR9; ОБТ – острый бактериальный тонзиллит; ОЭБВИ – острая Эпштейн-Барр-вирусная инфекция.

p1-2 – различия при сравнении проб, инкубированных с физиологическим раствором с пробами, инкубированными с Деринатом;

p1-3 – различия при сравнении проб, инкубированных с физиологическим раствором с пробами, инкубированными с ODN2395.

 

Для выяснения возможного участия паттерн-распознающего рецептора фагоцитов – TLR9 в иммунотропных эффектах нуклеиновых кислот был проведен эксперимент с оценкой уровня секреции клетками цельной крови пациентов с ОЭБВИ цитокинов (IL-8 и IFNα) в условиях блокады рецептора TLR9, для чего цельную кровь пациентов предварительно инкубировали с ODN-TTAGGG (антагонист рецептора). Показано, что в присутствии блокатора ODN-TTAGGG синтез IL-8 и IFNα клетками цельной крови больных с острой вирусной инфекцией не усиливается при их инкубации с Деринатом и с агонистом TLR9, что позволяет предложить TLR9-опосредованный механизм влияния препаратов нуклеиновых кислот (таблица 3).

 

Таблица 3

Влияние Дерината и агонистa TLR9 (ODN2395) на продукцию IL-8 и IFNα в системе in vitro при острой вирусной инфекции в условиях блокады TLR9 его антагонистом (ODN-TTAGGG)

Цитокин,пкг\мл

ЦК+ЗФР

ЦК+Деринат

ЦК+агонист TLR9

ЦК+антагонист TLR9+Деринат

ЦК+антагонист TLR9+ агонист

IL-8

11,23

(10,51-49,01)

174,80

(118,85-428,87)

p1-2= 0,0431

76,29

(48,37-120,30)

p1-3= 0,0796

43,56

(39,22-47,90)

p2-4= 0,0431

30,965

(23,4-38,5)

p3-5= 0,0796

IFNα

1,25

(0,69-1,70)

2,57

(1,19-3,56)

p1-2= 0,0431

2,29

(1,88-2,96)

P1-3= 0,0796

1,14

(0,84-1,44)

p2-4= 0,0431

1,19

(0,885-1,935)

p3-5= 0,0796

Примечание: ЦК – цельная стабилизированная кровь.

p1-2 – различия при сравнении проб, инкубированных с физиологическим раствором с пробами, инкубированными с Деринатом;

p1-3 – различия при сравнении проб, инкубированных с физиологическим раствором с пробами, инкубированными с ODN2395;

p2-4 – различия при сравнении проб, инкубированных с Деринатом с пробами, предварительно инкубированными с антагонистом TLR9;

p3-5 – различия при сравнении проб, инкубированных с ODN2395 с пробами, предварительно инкубированными с антагонистом TLR9.

Заключение

Выявлены особенности влияния препаратов нуклеиновых кислот на продукцию провоспалительных цитокинов (IL-8,IFN-α) у здоровых добровольцев, а также при острой вирусной и бактериальной инфекции на примере острой ЭБВИ и при остром бактериальном тонзиллите. Установлено, что натриевая соль ДНК позвоночных (Деринат) и агонист TLR9 ODN2395 (CpG–ДНК) достоверно усиливают продукцию IL-8 во всех исследуемых группах в системе in vitro, но в наименьшей степени – у пациентов с острой ВЭБ-инфекцией. Сходство направленности большинства иммунотропных эффектов Деринатаи ODN2395 позволяет предположить TLR9-опосредованный механизм иммунотропных эффектов препаратов на основе нуклеиновых кислот и, в частности, Дерината. Между тем, имеющие место некоторые расхождения интенсивности действия Дерината и ODN2395, полученные при определении уровня IFNα в группе здоровых и больных субъектов, можно связать с отличием в строении сахарофосфатного остова у нативной и синтетической ДНК, так как известно, что фосфотиоэфирные ODN имеют гораздо более высокое сродство к TLR9, чем ODN с естественной фосфодиэфирной связью [7]. Более достоверное заключение о механизме иммунотропных эффектов нуклеиновых кислот, полученное на примере продукции некоторых провоспалительных цитокинов, дают результаты проведенного исследования таковых в условиях блокады TLR9 in vitro. Результаты исследования дают основания полагать, что фрагменты ДНК позвоночных распознаются преимущественно посредством рецептора TLR9, хотя данный механизм может быть не единственным и частично обусловленным CpG-независимой активацией TLR9.


Библиографическая ссылка

Русинова Т.В. МЕХАНИЗМ ВЛИЯНИЯ ПРЕПАРАТОВ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ НА ПРОДУКЦИЮ ПРОВОСПАЛИТЕЛЬНЫХ ЦИТОКИНОВ IN VITRO В НОРМЕ И ПРИ ИНФЕКЦИОННОМ ПРОЦЕССЕ // Современные проблемы науки и образования. – 2016. – № 3.;
URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=24465 (дата обращения: 27.07.2021).


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074