CC BY
74
Теоретична медицина
УДК 616.2:543.645.6/.7(049.2):612.648:612.017 АБАТУРОВ А.Е.
Днепропетровская государственная медицинская академия
КАТИОННЫЕ АНТИМИКРОБНЫЕ ПЕПТИДЫ СИСТЕМЫ НЕСПЕЦИФИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ РЕСПИРАТОРНОГО ТРАКТА: ДЕФЕНЗИНЫ И КАТЕЛИЦИДИНЫ
Дефензины — молекулы, переживающие ренессанс
(Часть 4)
Резюме. В обзоре представлены основные системные действия дефензинов. Особое внимание уделено модулирующему влиянию дефензинов на процессы воспаления и иммунного ответа.
Ключевые слова:респираторный тракт, неспецифическая защита, антимикробные пептиды, дефензины.
Сокращения: APC (antigen presentation cells) — антиген-презентирующие клетки; CCL2/MCP-1 (monocyte che-moattractant protein 1) — моноцитарный хемоаттрактный протеин 1; CCL5/RANTES (regulated on activation normal T cell expressed and secreted) — регулятор активности экспрессии и секреции нормальными Т-лимфоцитами; COX-2 (cyclooxygenase-2) — циклооксигеназа-2; CTLA4 (cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4) — протеин 4, ассоциированный с цитотоксическими Т-лимфоцитами; CXCL2/MIP-2 (macrophage inflammatory protein-2) — ма-крофагальный провоспалительный протеин 2; EGFR (epidermal growth factor receptor) — рецептор эпидермаль-ного фактора роста; ERK (extracellular signal-regulated kinase) — экстрацеллюлярная сигнал-регулируемая киназа; GM-CSF (granulocyte-macrophage colony-stimulating factor) — гранулоцитарно-макрофагальный колониестиму-лирующий фактор; HBD (human P-defensins) — человеческий Р-дефензин; HD (human defensin) — человеческий а-дефензин клеток Панета; HNP (human neutrophils peptide) — человеческий нейтрофильный пептид, ней-трофильный а-дефензин; ICAM-1 (intercellular adhesion molecule 1) — молекула 1 межклеточной адгезии; JNK (c-Jun N-terminal kinase) — c-Jun N-терминальная киназа; MAPK (mitogen-activated protein kinase) — мито-ген-активируемая протеинкиназа; MMP (matrix metal-lopeptidase) — матриксная металлопротеиназа; NF-kB (nuclear factor of kappa light polypeptide gene enhancer in B-cells) — ядерный фактор транскрипции каппа В; NGF (nerve growth fact) — фактор роста нервов; NLR (NOD-like receptor) — Nod-подобные рецепторы; PAMP (pathogen-associated molecular pattern) — патоген-ассоциированные молекулярные структуры; PGE2 (prostaglandin E2) — про-стагландин Е2; PI3K (phosphoinositide-3-kinase) — фос-фоинозитол-3 киназа; PLC (phospholipase C) — фосфо-липаза С; RLR (RIG-I-like receptor) — RIG-I-подобные
рецепторы; SLPI (secretory leukocyte peptidase inhibitor) — ингибитор секреторной лейкоцитарной пептида-зы; SOCS3 (suppressor of cytokine signaling 3) — супрессор цитокинового каскада 3; STAT (signal transducer and activator of transcription) — трансдуктор сигналов и активатор транскрипции; TACE (TNF-а converting enzyme) — TNF-а-превращающий фермент; TIMP2 (TIMP-tissue inhibitor of matrix metalloproteinases 2) — тканевой ингибитор матриксной металлопротеиназы 2; TLR (Toll-like receptor) — Toll-подобные рецепторы; TNF (tumor necrosis factor) — фактор некроза опухоли; TNFR2 (tumor necrosis factor receptor superfamily, member 1B) — рецептор 2 фактор некроза опухоли; VCAM-1 (vascular cell adhesion molecule 1) — адгезивная молекула 1 клеток сосудов; VEGF (vascular endothelial growth factor) — фактор роста эндоте-лиоцитов сосудов.
Системное действие дефензинов на макроорганизм
Иммуномодулирующее действие дефензинов
Дефензины оказывают как про-, так и противовоспалительное действие [101].
Провоспалительное действие дефензинов
Дефензины обладают мощным провоспалительным действием. Интратрахеальное введение миелоидных а-дефензинов в дозе 5—30 мкг/кг экспериментальным мышам приводит к быстрому развитию танатогенного воспалительного процесса в легких. Через пять часов после введения дефензинов в бронхоальвеолярном лаваже увеличивается количество нейтрофилов, моноцитов и достоверно повышается концентрация эластазы, TNF-а, CXCL2/MIP-2, CCL2/MCP-1 [178].
Провоспалительное действие дефензины реализуют через активацию TLR, рекрутирование провоспалитель-
^zaopobe ^ЛГ/рвбёши
ных клеток в регион поражения ткани, возбуждение эпи-телиоцитов, эндотелиоцитов, дендритных клеток, моноцитов, макрофагов, нейтрофилов, тучных клеток.
Активация TLR
Пептиды ß-дефензинов могут выполнять роль лиган-дов TLR, модифицируя их возбуждение и активируя неспецифические механизмы защиты [79].
Arya Biragyn и соавт. [174] продемонстрировали, что мышиный ß-дефензин 2 активирует TLR4 и через NF-kB-зависимый путь индуцирует экспрессию костимулирую-щих молекул и TNFR2. Пептид HBD-3 способен взаимодействовать с TLR1 и TLR2 и через NF-кВ-зависимый путь активировать антигенпрезентирующие клетки [112]. HBD-2 непосредственно как эндогенный лиганд взаимодействует с TLR4 незрелых дендритных клеток, индуцируя матурацию клеток и экспрессию костимулирующих молекул [209, 237, 253].
Согласно данным Nora Stroinigg и Maya Srivastava [228], ß-дефензины HBD-2 и HBD-3 модулируют экспрессию TLR7.
Хемоаттрактантное действие
В настоящее время установлено, что дефензины являются мощными хемоаттрактантами различных провоспа-лительных клеток в зависимости от условий и источников пептидов [36, 101]. Дефензины индуцируют хемотаксиче-скую активность в значительно меньших концентрациях (в 10—100 раз), чем те, которые требуются для проявления ими бактерицидного эффекта. Присутствие 5—10% сыворотки, которая блокирует микробицидный эффект дефензинов, не ингибирует их хемотаксическое действие [1]. Вопрос о том, какие структурные элементы молекул дефензинов участвуют во взаимодействии с хемокино-выми рецепторами, до настоящего времени остается нерешенным. Исследования HBD-3 с вариациями ди-сульфидных связей Zhibin Wu и соавт. [68] показали, что замена всех цистеиновых остатков на а-аминомасляную кислоту полностью отменяет хемотаксическую активность пептида, а бактерицидная активность не изменяется при отсутствии каких-либо дисульфидных связей молекулы дефензина. Однако Karen Taylor и соавт. [12] установили, что дисульфидные связи молекулы HBD-3 не определяют ни хемокиновую, ни антибактериальную активность.
Различные дефензины в наномолярных концентрациях могут с некоторой селективностью рекрутировать разные типы клеток в процесс воспалительного ответа. Так, HNP-1, HNP-2, HNP-3 и HBD-1 являются хемоаттрактантами для моноцитов, а HBD-2 — для нейтрофилов, HBD-2, HBD-3, HBD-4 — для макрофагов [36, 101].
De Yang и соавт. [254] было показано, что хемоаттрак-тантное действие HNP не ограничивается моноцитами. Миелоидные дефензины являются мощными хемоат-трактантами для незрелых дендритных клеток, наивных CD45RA, CD8 T-лимфоцитов, тучных клеток. Рекрутирование незрелых дендритных клеток в очаг поражения способствует развитию специфического иммунного ответа. Также HNP индуцируют продукцию CC хемокина CCL2/MCP-1, мощного хемоаттрактанта для моноцитов, Т-клеток памяти и базофилов [35].
Один из важнейших механизмов провоспалительного эффекта дефензинов связан с хемокиновой активностью HBD-2, которую он реализует через взаимодействие с хе-мокининовым CC GPC рецептором 6 (CCR6). Основными целевыми клетками пептида HBD-2 являются CCR6-экспрессирующие клетки — незрелые CD34+ дендритные клетки, В-лимфоциты, клетки памяти CD45RO+, Th17 и регуляторные (Treg) клетки. Вероятно, и HBD-1, HBD-3 могут связываться с хемокиновым рецептором CCR6 дендритных клеток, Т-лимфоцитов и моноцитов [26].
Дефензин HBD-3, взаимодействуя с CCR2, вызывает миграцию дендритных клеток и моноцитов [209, 253].
Рекрутирование ТИ17-клеток, незрелых CD34+ дендритных клеток, В-лимфоцитов к сайту поражения инфекционными агентами обусловливает развитие местного воспаления [68, 237].
Пептиды HBD-3 и HBD-4 способны привлекать тучные клетки [16]. Jasmin Grigat и соавт. [36] подчеркивают необходимость участия МАРК — p38 и ERK — как в а-дефензин-индуцированном хемотаксисе макрофагов, так и в HBD-3- и HBD-4-опосредованной дегрануляции тучных клеток.
Кроме того, Adone Baroni [15] обнаружили, что HBD-2 стимулирует хемотаксис человеческих эндотелиальных клеток дозозависимым образом, как и фактор роста сосудистого эндотелия (VEGF). В отсутствие каких-либо факторов роста HBD-2 способствует пролиферации эндотелиоцитов и восстановлению целостности эндотелия сосудов.
Активация клеток
Дефензины непосредственно активируют несколько типов клеток, в том числе эпителиоциты, кератиноциты, эндотелиоциты, нейтрофилы, фибробласты, дендритные клетки, Т-лимфоциты, моноциты, тучные клетки, функционирование которых приводит к экспрессии и секреции цитокинов, хемокинов и других биологически активных веществ [17, 182].
Миелоидные а-дефензины индуцируют генерацию АКМ. Пептиды HNP-1, HNP-2, HNP-3, HNP-4 в высоких концентрациях (> 20 мкг/мл) оказывают цитотокси-ческое действие на эпителиальные клетки дыхательных путей [61].
Миелоидные а-дефензины могут активировать эпителиальные клетки (A549) респираторного тракта как непосредственно, взаимодействуя с пуринергическим P2Y-рецептором, так и косвенно, индуцируя механизмы, активация которых приводит к увеличению концентрации внеклеточных пуринов — аденозин-5'-трифосфата (АТФ) или уридин 5-дифосфата (УДФ). Активация P2Y-рецептора приводит к высвобождению провоспалитель-ных цитокинов, индукции пролиферации эпителия и активации EGFR [243]. У млекопитающих идентифицировано по крайней мере 8 подтипов P2Y-рецепторов (P2Y1, P2Y2, P2Y4, P2Y6, P2Yn, P2YU, P2YU и P2YM), из которых 4 рецептора (P2Y2, P2Y4, P2Y6, P2Y14), экспресси-рованы в легочной ткани. HNP селективно связываются с пуринергическим рецептором P2Y6, расположенным на базолатеральной поверхности мембраны эпителиальных клеток, и индуцируют продукцию цитокинов и хемоки-нов (рис. 1) [122].
УДФ/HNP
АТФ АДФ АМФ Аденозин
Внутриклеточная сигнальная цепь
IL- .
Рисунок 1. Участие пуриновых рецепторов P2Y6 в активации эпителиальных клеток дефензинами [122]
Показано, что а-дефензины индуцируют экспрессию мРНК IL-8/CXCL8 и высвобождение пептида IL-8/ CXCL8 из человеческих эпителиальных клеток (A549, HBEC) респираторного тракта хемоаттрактантов — IL-8/ CXCL8 и эпителиального активирующего нейтрофилы протеина 78, которые привлекают нейтрофилы в очаг поражения [54, 138]. Farisa Syeda и соавт. [57] показали, что стимулированные HNP человеческие эпителиальные клетки легких (A549) из множества интерлейкинов, которые они могут секретировать, селективно продуцируют IL-8/CXCL8. Продукция IL-8/CXCL8 обусловлена активацией ERK1/2 и PI3K/Akt, причем в эпителиальных клетках легких возбуждение ERK1/2 и PI3K/Akt происходит Src-независимым, а в моноцитах — Src-зависимым образом. Также установлено, что эпителиальные клетки (HBEC) респираторного тракта в результате действия HNP-1 значительно усиливают экспрессию IL-1P [53].
Группа миелоидных а-дефензинов усиливает экспрессию ICAM-1 альвеолоцитами II порядка [118] и стимулирует продукцию ими CCL2/MCP-1, CXCL2/ MIP-2 [178].
Миелоидные а-дефензины усиливают макрофагаль-ный фагоцитоз [206, 238], индуцируют продукцию IL-1P, IL-4, IL-6, TNF-а, IFN-y моноцитами [176].
Пептид HNP-1 усиливает экспрессию молекул адгезии (ICAM-1, CD11b и CD11) [256] и факторов роста (TGF- р и VEGF) эндотелиальными клеткам ткани легких [54].
François Niyonsaba и соавт. [18] установили, что HBD-2, HBD-3, HBD-4, но не HBD-1, активируют кератиноциты и индуцируют экспрессию цитокинов. Пептиды HBD-2, HBD-3, HBD-4, индуцируя фосфорилирование EGFR и факторов транскрипции STAT1, STAT3, увеличивают миграцию и пролиферацию кератиноцитов. Данные Р-дефензины, модулируя активность фосфолипазы С (PLC), возбуждают продукцию интерлейкинов — IL-6, IL-10 и хемокинов — IP-10, CCL2/MCP-1, CCL20/MIP-3а, CCL5/RANTES.
Дефензины дифференцированно активируют фибро-бласты, которые вносят свой вклад в процесс воспаления. Так, HBD-3 индуцирует экспрессию циклооксигеназы-2 (COX-2) и продукцию простагландина Е2 (PGE2) в фи-бробластах человека [114].
Пептиды HNP и некоторые Р-дефензины (HBD-2, HBD-3, HBD-4) способны индуцировать тучные клетки
и вызывать их дегрануляцию. Действие дефензинов на тучные клетки сопровождается мобилизацией внутриклеточного Ca2+, высвобождением гистамина и увеличением продукции и простагландина D2 [16, 148, 179]. Представляет интерес тот факт, что гистамин через индукцию фактора транскрипции STAT3, фосфорилирование с^о8-фактора транскипции AP-1, возбуждая сигнальный путь CRTH2/Gi/Src/MEK/ERK, индуцирует экспрессию мРНК и секрецию протеина HBD-3 в человеческих кера-тиноцитах [106, 147].
Согласно данным исследования François Niyonsaba и соавт. [17], HBD-2, HBD-3 и HBD-4 через возбуждение МАРК — p38, ERK, JNK индуцируют продукцию TNF-a, интерлейкинов (IL-2, IL-4, IL-6, IL-8/CXCL8, IL-31), факторов роста (GM-CSF, NGF), а также субстанции P, простагландина E2, лейкотриена LTC4 тучными клетками. IL-31 индуцирует экспрессию генов хемокинов, провоспалительных цитокинов, участвует в модуляции пролиферации эпителиальных клеток легких, в регуляции кроветворения. Особую роль IL-31 играет в развитии атопического дерматита [230]. Пептид нейрокининового семейства субстанция P играет определенную роль в развитии воспалительного процесса. Она стимулирует фагоцитарную активность макрофагов, увеличивает продукцию провоспалительных цитокинов, простагландина Е2 и тромбоксана B2. В отличие от допамина субстанция P ингибирует адгезию Т-лимфоцитов с фибронектином, в отличие от норадре-налина увеличивает количество иммуноглобулин-се-кретирующих клеток [60]. Было показано, что субстанция Р на 70 % увеличивает синтез IgA [223].
Под действием дефензинов увеличивается продукция некоторых протеинов, обладающих выраженной антибактериальной активностью, например SLPI, но не эла-фина [206].
Провоспалительная активность дефензинов находится под контролем дефензин-связывающих протеинов — ингибитора а1-протеиназы (известного как a1-антитрипсин) и а2-макроглобулина, которые отменяют цитотоксические эффекты дефензинов и дефензин-ин-дуцированную продукцию IL-8/CXCL8 эпителиальными клетками [186].
Противовоспалительное действие дефензинов
Дефензины активно оказывают и противовоспалительное действие, ингибируя активность индуцированных моноцитов, макрофагов и дендритных клеток. Так, было показано, что HNP блокируют высвобождение IL-1Р LPS-активированными моноцитами при сохранении индуцированной продукции TNF-a [110, 155]. Миелоидные a-дефензины ингибируют экспрессию VCAM-1 TNF-a-индуцированными эндотелиоцитами пупочной вены человека [176]. Пептид HBD-2 через индукцию SOCS3 или за счет стимуляции синтеза IL-10 ингибирует продукцию IL-17. HBD-3 ингибирует индуцибельную продукцию IL-6, IL-10, GM-CSF, TNF-a дендритными клетками (табл. 1) [110, 155].
Naoko Kanda и соавт. [111], анализируя иммунотроп-ное действие пептида HBD-2, который, с одной стороны, связываясь с GPCR Т-лимфоцитов, активирует такие
Таблица 1. Противовоспалительное действие дефензинов [155]
Дефензин Клетка Цитокины, продукция которых ингибируется дефензином
HNP-1 Человеческий моноцит, индуцированный LPS IL-1 ß
HNP (1-3) Человеческий макрофаг, индуцированный LPS IL-1 ß, IL-6, IL-8/CXCL8, IL-10, TNF-a
HBD-3 Человеческая миелоидная дендритная клетка, индуцированная Porphyromonas gingivalis (штамм 381) IL-6, IL-10, GM-CSF, TNF-a
компоненты внутриклеточных сигнальных путей, как JNK, ERK и PI3K/Akt, обусловливая индукцию синтеза провоспалительных цитокинов IFN-y, TNF-а, IL-1ß, IL-6, IL-22, а с другой стороны, индуцируя SOCS3 или стимулируя синтез IL-10, ингибирует продукцию IL-17, высказали мнение, что дефензины могут выступать своеобразным регулятором активности процесса воспаления.
ИммуноаАъювантное действие дефензинов
Человеческие дефензины имеют выраженные свойства иммуноадъювантов, которые могут усиливать активность гуморального и клеточного иммунного ответа, направленного против различных антигенов инфекционных возбудителей, протеинов злокачественных новообразований [27, 80].
Взаимодействие РАМР инфекционных агентов с об-раз-распознающими рецепторами (TLR, NLR, RLR, ДНК-сенсорами) индуцирует активацию и матурацию антигенпрезентирующих клеток (APC). Процесс возбуждения APC сопровождается экспрессией и продукцией протеинов, принадлежащих к нескольким молекулярным кластерам (молекул адгезии, костимули-рующих молекул, внутриклеточных сигнальных молекул, молекул цитоскелета) и обеспечивающих миграцию APC в лимфатические узлы и взаимодействие с наивными Т-лимфоцитами [132]. Для активации наивных Т-лимфоцитов необходимы три триггерных сигнала. Первый сигнал обусловлен взаимодействием ассоциированного с CD4 или CD8 Т-клеточного рецептора (TCR) с антигеном, который презентирован APC совместно с продуктами главного комплекса гистосовместимости. Второй сигнал вызван взаимодействием CD28 Т-клеток с костимулирующими молекулами CD80/ B7.1, CD86/ В7.2 APC и CD40 Т-лимфоцитов с CD40L (CD154) APC (рис. 2). Третий сигнал связан с действием цитоки-нов, который в зависимости от цитокинового спектра предопределяет направление цитодифференцировки Т-лимфоцитов [41, 169].
Pietro Presicce и соавт. [118] установили, что дефензины не только являются хемоаттрактантами для дендритных клеток, но и способствуют их активации. Так, пептиды HNP-1, HBD-1, HBD-3 увеличивают представительство CD80, CD86, CD40, CD83 и HLA-DR на поверхности мембраны дендритных клеток. Индукция представления костимулирующих молекул (CD80, CD86, CD40 и др.) на поверхности как профессиональных, так и непрофессиональных антигенпрезентирующих клеток представляет ключевой иммунофизиологический момент роли дефензинов в процессе взаимодействия неспецифических и адаптивных механизмов противоинфекционной защиты организма.
Также под действием дефензинов увеличивается экспрессия CD28 и CD152/CTLA4 CD4+ Т-лимфоцитами. Взаимодействие костимулирующих молекул B7 с CD152/CTLA4 противодействует процессу активации Т-лимфоцитов, которое связано с взаимодействием B7 и CD28. Несмотря на то что HNP в большей степени усиливают экспрессию CD152/CTLA4, чем CD28, авторы отметили, что дефензины активируют CD4+ Т-лимфоциты и усиливают продукцию IFN-y и IL-2. По всей вероятности, данное противоречие может быть объяснено различиями в степени экспрессии Т-лимфоцитарных транскрипционных факторов, которые участвуют во внутриклеточных стимулирующих и ингибирующих сигнальных каскадах.
Установлено, что в активации Т-лимфоцитов могут принимать участие и альвеолоциты II порядка, которые на поверхности своей мембраны могут представлять ко-стимулирующие молекулы [238]. Pietro Presicce и соавт. [118] впервые продемонстрировали, что миелоидные a-дефензины индуцируют экспрессию костимулирующих молекул CD80 и CD86 альвеолоцитами (A549 клетками), которые, как известно, могут выполнять роль непрофессиональных антигенпрезентирующих клеток. Данные авторы [118] также показали, что a-дефензины индуцируют и представление ICAM-1 на поверхности мембраны альвеолоцитов. Так как при наличии РАМР-индуцированной экспрессии ICAM-1 эпителиальными клетками легких активация Т-лимфоцитов характеризуется независимостью от участия костимулирущих молекул CD80 и CD86, молекула адгезии ICAM-1 может выступать в качестве костимулирующего лиганда анти-генпрезентирующих клеток [162].
Рисунок 2. Рецепторы, участвующие во взаимодействии Т-лимфоцита и дендритной клетки [99]
Дефензины увеличивают экспрессию дендритными клетками скавенджерного рецептора CD91 или общего рецептора белков теплового шока, который участвует в активации цитотоксических Т-лимфоцитов. Учитывая, что скавенджерный рецептор CD91 активно взаимодействует не только с шаперонами, но и с дефензи-нами [118], последние могут быть одним из важнейших компонентов механизма саногенеза при вирусных инфекциях и неопластических процессах [226].
Исследование James W. Lillard и соавт. [171] позволило установить характер влияния HNP на развитие гуморального иммунного ответа. Авторы показали, что под влиянием HNP достоверно увеличивается уровень концентрации антигенспецифических антител как IgM, так и IgG (IgG2b и IgG2a) класса в сыворотке крови. Характерной особенностью гуморального ответа при адъювантном содействии а-дефензинов являлось увеличение содержания IgG1 и антигенспецифических антител IgG2b и IgG2a класса при отсутствии изменений уровня концентрации IgE. Под влиянием мие-лоидных а-дефензинов усиливается иммунный ответ как по ТЦ-типу, способствуя синтезу IgG2¡i, IgG2b, так и по ТИ2-типу, обусловливая синтез IgG1. Учитывая, что миелоидные а-дефензины усиливают антиген-зависимый синтез цитокина IFN-y и регулируют синтез цитокина IL-4, по всей вероятности, дуальность влияния а-дефензинов на гуморальный ответ опосредована комбинированным модулирующим действием данных цитокинов, так как известно, что IFN-y индуцирует синтез IgG2¡i, а IL-4 индуцирует синтез IgG1 [45]. James W. Lillard и соавт. [171] предполагают, что особенности гуморального ответа связаны с изменением условий активации Т-лимфоцитов и В-клеток. Было установлено, что во время антигенной стимуляции HNP модулируют B7-CD28 и CD40-CD40L взаимодействия.
В основе механизмов модуляции иммунного ответа на антигенное раздражение лежит различное влияние де-фензинов на экспрессию костимулирующих молекул и рецепторов на разных типах иммунокомпетентных клеток. Так, HNP способствуют увеличению экспрессии CD28 и IL-2R CD4+ T-лимфоцитов, а инкубация стимулированных CDBe-Т-клеток с HNP приводит к умеренному снижению экспрессии CD40L и CTLA-4. Миелоидные а-дефензины изменяют уровень LPS-индуцированной экспрессии костимулирующих молекул. В частности, они усиливают экспрессию CD40 и ингибируют синтез CD86 на В-клетках селезенки и пейеровых фолликулов.
Также миелоидные а-дефензины, возможно, способствуют процессу кооперации Т- и В-клеток, обусловливая увеличение уровня концентрации антиген-специфических антител IgG и IgM класса в сыворотке крови [171].
Представляет интерес тот факт, что HNP, участвуя в инициации системного иммунного ответа, не изменяют активность местного иммунитета слизистой оболочки респираторного тракта, в частности носовой полости. Вполне возможно, что цитокины, продукция которых индуцирована миелоидными а-дефензинами, не влияют на механизмы синтеза антигенспецифиче-ских антител IgA класса в слизистой оболочке респираторного тракта [171].
Другие эффекты дефензинов
Роль дефензинов в репарации эпителия респираторного тракта
Jamil Aarbiou и соавт. [177], используя в качестве модели эпителиальные клетки респираторного тракта линий NCI-H292, установили, что HNP при низких концентрациях (< 10 мкг/мл) ускоряют процесс
Повреждающий фактор
Просвет бронха
OULUIÜLLÜLU
шшишиш
□
ÜJUC^ÍÜJJ
□
йнпио
Восстановление
□
ш ш ш ш
I
шилшжш
Повреждение эпителиального слоя
Миграция Пролиферация Контактная ингибиция
Дифференциация бокаловидных клеток
Удаление повреждающего фактора
сс
S J
го сх го с (И Q_
Рисунок 3. Стадии репарации эпителия респираторного тракта [31]
TLR
РКСб/е
Неактивный Активный npo-TGF-a TACE TACE
Синтез IL-8, CCL20 /
I Синтез
Привлечение нейтрофилов, Th17 МуцИна
Репарация эпителия
Рисунок 4. Роль EGFR в респираторном тракте [32 (с дополнениями)]
Примечание: возбуждение РАМР инфекционных агентов TLR эпителиоцитов приводит к активации изо-форм PKCS и PKCQ протеинкиназы С, что обусловливает перемещение цитоплазматических субъединиц НАДФН-оксидазы семейства Rho малых гТфаз p47phox и p67phox к мембране клетки с последующим их взаимодействием с Duoxl, что приводит к формированию активной ферментной системы НАДФН-оксидазы. Активная, полностью собранная НАДФН-оксидаза, осуществляя перенос одного электрона на молекулярный кислород, генерирует короткоживущий O2', быстро дисмутирующий до перекиси водорода H2O2. Образованные АКМ активируют латентную форму TNF-a-превращающего фермента (TACE), активная форма которого отщепляет ингибирующий продомен от пролигандов (например, про-TGF-a). Избавленные от молекулярной ингибиции соответствующие лиганды взаимодействуют и активируют EGFR.
репарации поврежденного эпителия. Дефензин-опо-средованная репарация сопровождается активацией EGFR и возбуждением компонента внутриклеточных сигнальных путей МАРК ERK1/2. Процесс репарации эпителия респираторного тракта условно может быть представлен следующими друг за другом событиями — миграцией, пролиферацией и дифференцировкой мигрировавших эпителиоцитов (рис. 3). Регуляция процесса репарации эпителия респираторного тракта осуществляется через рецепторы факторов роста. Ключевым рецептором, определяющим процесс репарации эпителия, является рецептор эпидермального фактора роста (EGFR). Однако HNP непосредственно не взаимодействуют с EGFR [31].
Активация EGFR индуцирует не только процессы репарации, но и продукцию IL-8/CXCL8, CCL20/ MIP-3a, муцина (рис. 4) [31, 152].
Миелоидные a-дефензины являются прямым хе-моаттрактантом для эпителиальных клеток, обусловливающим миграцию и пролиферацию клеток эпителия. Jamil Aarbiou и соавт. [120] продемонстрировали, что HNP индуцируют пролиферацию эпителиальных клеток (линий A549 и NCI-H292) респираторного тракта. Влияние дефензинов на эпителиальные клетки зависит от дозы и времени экспозиции. Максимальное усиление пролиферации клеток происходит через 48 часов инкубации при концентрациях дефен-зина от 4 до 10 мкг/мл. Более высокие концентрации дефензинов ингибируют пролиферацию эпителиоци-тов. Дефензин-индуцированная пролиферация клеток эпителия не зависит от активации EGFR, но, возможно, опосредована функционированием ERK1/2 MAPK. HNP вызывают две фазы фосфорилирования ERK1/2: раннюю (через 5—60 минут после воздей-
ствия) и позднюю (через 10 часов после воздействия). Учитывая, что только поздняя фаза дефензиновой активации ERK1/2 может быть заблокирована антителами против EGFR, ранняя фаза активации ERK1/2 является EGFR-независимым процессом [242]. Sandra van Wetering и соавт. [242] считают, что ранняя дефен-зиновая EGFR-независимая активация ERK1/2 обусловливает высвобождение определенных лигандов, которые в последующем активируют EGFR. HNP влияют и на конечный этап репарации, активируя после пролиферации на месте поражения слизистой оболочки дифференцировку эпителиальных клеток респираторного тракта.
Респираторный эпителий
Нейтрофил
Азурофильные гранулы
Стимуляция продукции IL-8 и муцина
Макрофаг
Рекрутирование незрелых дендритных клеток, Т-лимфоцитов и тучных клеток
Усиление внутриклеточного киллинга инфектов
Рисунок 5. Биологические эффекты a-дефензинов в респираторном тракте [61]
\ Киллинг бактерий
Ох1
I i о ß-дефензины
/гГ
Стимул
Модуляция продукцией цитокинов
1 Кровеносное r^N. . ^ZZ русло
Дендритная клетка
Рекрутирование уТ-лимфоцитов
Дегрануляция тучных клеток
Рекрутирование дендритных клеток
Рисунок 6. Биологические эффекты ß-дефензинов [261]
Действие дефензинов наремодуляцию ткани легкого
Дефензины, активируя фибробласты, влияют на процессы ремоделирования ткани. Jing Li и соавт. [46] установили, что HNP-1 и HBD-2 стимулируют экспрессию MMP, TIMP2. HBD-2 индуцирует экспрессию MMP2, HNP-1 — MMP14. Показано, что HNP-1 является фиброгенным регулятором, который, регулируя активность шаперона HSP47, стимулирует экспрессию генов коллагена I, III, VI и VIII типа. Также миелоидные а-дефензины индуцируют пролиферацию фибробластов респираторного тракта. Митогенное влияние HNP-1 и HBD-2 коррелирует с быстрым фосфорилированием p42/44 MAP кина-зы и Akt [8, 46].
Влияние дефензинов на слизеобразование
Дефензин HNP-1 индуцирует продукцию муцина MUC5B и MUC5AC NCI-H292 клетками респираторного тракта [61, 177]. Чрезмерное дефензин-зависимое стимулирование продукции муцина может привести к гиперсекреции слизи в трахеобронхиальном дереве [179].
Основные действия а- и ß-дефензинов в респираторном тракте представлены на рис. 5 и 6 соответственно.
Абатуров O.e.
Дн1пропетровська державна медична академ!я
KATiOHHi AHTMMiKPOBHi ПЕПТИДИ СИСТЕМИ НЕСПЕЦИФ1ЧНОГО ЗАХИСТУ PECniPATOPHOrO ТРАКТУ:
ДЕФЕНЗИНИ Й KATEЛiЦИДИHИ Дефензини — молекули, що переживають ренесанс (Частина 4)
Резюме. В оглядi нaведенi основнi системнi ди дефензи-нiв. Особливу увагу придшено модулюючому впливу де-фензинiв на процеси запалення та iмунноi вщповщ.
Ключовi слова: респiрaторний тракт, неспецифiчний за-хист, aнтимiкробнi пептиди, дефензини.
160
Влияние дефензинов на другие системы
Влияние дефензинов на свертывающую систему крови
Миелоидные а-дефензины подавляют активность фибринолиза, возможно, за счет прямого взаимодействия с тканевым активатором плазминогена. Ин-гибирование фибринолиза опосредует образование тромбов в просвете сосудов и способствует развитию атеросклеротических поражений [123]. Влияние дефензинов на ангиогенез Пептиды а-дефензинового субкласса ингибируют ангиогенез на разных его этапах и могут быть участниками развития эндотелиальной дисфункции, так как индуцируют продукцию эндотелина-1 эндотелиаль-ными клетками [123].
Влияние дефензинов на костную ткань Дефензины модулируют процессы пролиферации и дифференцировки остеокласт-подобных MG63-клеток: HBD-2 ускоряет процесс пролиферации и дифференцировки, а HBD-3 индуцирует только диф-ференцировку данных клеток [125].
Список литературы находится в редакции Получено 30.01.12 □
Abaturov A.Ye.
Dnipropetrovsk State Medical Academy, Dnipropetrovsk, Ukraine
CATIONIC ANTIMICROBIAL PEPTIDES OF RESPIRATORY TRACT NONSPECIFIC DEFENSE SYSTEM: DEFENSINS AND CATHELICIDINS. Defensins — Molecules Undergoing a Renaissance (Part 4)
Summary. This review presents the main systemic actions of defensins. Special attention is paid to modulatory effects of defensins on the processes ofinflammation and immune response.
Key words: respiratory tract, non-specific defense, antimicrobial peptides, defensins.
(^¿^рвИши
