CC BY
32
УДК 615.322+547.963.61.001.6+577.112.085.4+577.15
НОВЫЕ ГЛИКОКОНЪЮГАТЫ-РАСПОЗНАЮЩИЕ СИСТЕМЫ В ПРОГНОЗИРОВАНИИ АНТИИНФЕКЦИОННОГО ИНТЕРАКТОМА ЧЕЛОВЕКА
М.В. Лахтин, В.М. Лахтин,
С.С. Афанасьев, В.А. Алешкин
ФБУН «Московский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Г.Н. Габричевского Роспотребнадзора РФ», отдел медицинской биотехнологии,
Москва, Россия, 125212
Аннотация. На основании собственных исследований проведена оценка антиинфекционного потенциала новых природных гликоконъюгаты-распознающих систем на уровне микробиоценоза, биотопа и крови интерактома человека. Результаты указывают на то, что системы паттернового распознавания гликоконъюгатов функционируют как активные надмолекулярные комплексы направленной сборки, являются перспективными антипатогенными синергистическими факторами на различных уровнях защиты организма и могут служить переключателями метаболомных путей антиинфекционного интерактома.
Ключевые слова: микробиоценоз, биотоп, человек, интерактом, лектины, антитела, гликоконъюгаты, системы узнавания, паттерны, сборки, надмолекулярные переключатели, хемилюминесценция, флюоресценция.
Введение. В основе синергистического антимикробного действия гликоконъюга-ты(ГК)-распознающих веществ (лектинов и других), их комплексов и сочетаний находятся различные механизмы действия, обусловленные как природой самих веществ, так и сигнальными свойствами в условиях их функционирования на различных уровнях интерактома. Целью работы было охарактеризовать потенциал синергизма ГК-распозна-ющих систем человека в антиинфекционном интерактоме.
Методы. Исследовали функциональные свойства взаимодействующих с ГК систем — разделенных активных множественных форм с изоэлектрическими точками pI 4—8 компонента С4 комплемента человека, белкового гормона ЭПО человека и лектинов пробиотических бактерий (ЛПБ) человека (систем 1, 2 и 3, соответственно). Для регистрации паттернов взаимодействующих с ГК систем использовали кинетический твердофазный анализ хемилюминесценции (индуцированной пероксидазой), флюоресценции (чувствитель-
~ 378 ~
Журнал включен в Перечень рецензируемых научных изданий ВАК при Министерстве образования и науки Российской Федерации по отраслям «Медицинские науки» и «Социологические науки»
Since 1999 p-ISSN 2226-7425, e-ISSN 2412-9437
Лахтин М.В. и др. Новые гликоконъюгаты-распознающие системы в прогнозировании...
—-----------------------—
ном к SYPRO), а также кинетический антимикробный анализ ландшафтов патогенов в проходящем свете. Мишенями служили природные и синтетические вещества (гликоантигены, гликопротеины, липополисахариды, другие гликоконъюгаты); микробные изоля-ты человеческой природы; сыворотки пациентов.
Результаты. Провели оценку потенциала синергистического антиинфекционного (ко)функционирования ГК-распознающих систем 1, 2 и 3 в условиях различного иерархического статуса уровня антиинфекционного интерактома человека (уровни — в порядке возрастания иерархического статуса; уровни включают друг друга): I — смешанного антагонистического микробиоценоза (пробиотические грамположительные бактерии, дрожжеподобные и плесневые микроми-цеты) как части биотопа [1—5], II — полного биотопа (урогенитального или кишечного I; включающего пробиотический компартмент [пробиотический микробиоценоз I + местные защитные клеточные системы человека], противодействующий условно патогенному ком-партменту [условно-патогенному микробиоценозу I + измененные в сторону патологии клетки человека с нарушенным декором]) [6—10] и III — ткани, органа, организма (отражающего результирующие события в ин-терактоме (ответы системы комплемента на уровне сыворотки [9, 11—13]; слизистой как сенсорного органа [14]; уровня кофунк-ционирования комплемента, мукозального иммунитета, TLR, системы СD-антигенов и цитокинов) [8—16].
ЛПБ, экспонированные на клеточной поверхности лидерных штаммов, проявляли (ауто)антитело-подобные свойства распознавания ГК; кооперировались с пробиотическими фитолектинами и пробиотическими бактериальными экзополимерными веществами против патогенов (в том числе из того
же биотопа). Секретированные/сброшенные с клеточной поверхности пробиотические лектиновые системы анаэробной природы предсказуемо разрушали протяженные сложные ландшафты грибковых и стафилококковых патогенов (без участия оксидазоредук-тазных каскадов пробиотических бактерий); кофункционировали с макрофагами, цитоки-ны-продуцирующими клетками крови и системой субизотипов и изотипов компонента С4. ГК-распознающие системы вовлекались в первую линию антиинфекционной биотопной защиты и обладали дистанционным потенциалом действия.
В дополнение к способности ЭПО к ГК-распознаванию (в том числе распознаванию сиалоГК комплексными формами ЭПО), гормональная система вовлекалась в оксидоре-дуктазные и антиоксидантные процессы, что указывало на потенциал ЭПО как антигрибкового агента.
Изотипы C4B and C4A функционировали как антиинфекционная суперсистема субизотипов, направленная на антигенные и другие гликомаркеры аутоиммунных и инфекционных системных болезней. Система субизотипов С4 формировала заряженные ландшафт-ные/пространственные градиенты природных полимерных ГК и белковых мишеней (гидрофильных и гидрофобных), в зависимости от выраженности их гликозилирования муци-нового типа (кластеры коротких и/или длинных Ser/Thr-гликанов на аминокислотной матрице) и/или сывороточного типа (муль-ти/би/моноантенные Asn-гликаны комплексного, гибридного, олигоманнозидного и смешанного типов). Субизотипы изотипа C4B (преимущественно ориентированные на гли-каны, гликоантигены; преимущественно реагирующие на разнообразие потенциальных инфекций) связывали природные ГК с повышенным содержанием углеводной части при
—----------------------—
■ 379 ~
Журнал включен в Перечень рецензируемых научных изданий ВАК при Министерстве образования и науки Российской Федерации по отраслям «Медицинские науки» и «Социологические науки»
Since 1999
p-ISSN 2226-7425, e-ISSN 2412-9437
The Journal of scientific articles “Health and Education Millennium”, 2015. Vol. 17. No 4
—-------------------------—
сравнении с мишенями субизотипов изотипа С4А. Выявлялись мозаики твердофазных частичковых (мультифункциональных) форм агрегированных комплексов субизотипов С4 и ГК.
Полимерные поливалентные ГК, связываясь с ГК-распознающими системами, придавали системам мультифункциональность, синергизм, новые надмолекулярные свойства, отсутствующие у партнеров до образования комплексов. Такие надмолекулярные ансамбли сохраняли способность к дальнейшей направленной сборке, сопровождающейся дальнейшей регуляцией результирующих свойств ансамбля.
Пробиотик-подобные лидерные штаммы служили индикаторами (индикаторными штаммами) сетевых (в том числе антагонистических, инфекционно значимых; направленных против патогенов) процессов на уровнях I и II. Такого рода лидерные микроорганизмы опосредованно через лектино-вые системы проявляли разнообразные антипатогенные (в том числе антибиопленочные) эффекты против коммуникативных микробных массивов (тел).
Заключение. Результаты указывают на то, что ГК-распознающие системы паттер-нового распознавания надмолекулярными активными комплексами (мульти)направленной сборки являются перспективными синерги-стическими, участвуют в сигналлинге при переходе на более высокий уровень функционирования и могут служить поверхностноклеточными и частичковыми переключателями метаболомных путей предсказуемого антиинфекционного интерактома.
ЛИТЕРАТУРА
1. Лахтин М.В., Лахтин В.М., Афанасьев С.С. Алешкин В.А., Корсун В.Ф., Афанасьев М.С. Лектины: в растворах и сорбированные, активные и латентные, системные и сетевые, флюоресцентные и хемилюминесцентные, в регуляции сборок и деградации, синергистические и синбиотиче-
ские // Журнал научных статей «Здоровье и образование в XXI веке». 2014. Т. 16. № 3. P. 66—71.
2. Лахтин М.В., Лахтин В.М., Афанасьев С.С., Алешкин В.А. Разнообразие лектиновых систем пробиотических бактерий // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. 2015. № 5.
3. Lakhtin M., Lakhtin V., Afanasiev S., Aleshkin V. Mucosal innate immunity involves system “Lectins of probiotics—Glycopolymers” against pathogens // The Battle Against Microbial Pathogens: Basic Science, Technological Advances and Educational Programs. A. Mendez-Vilas (Ed.). InTech, December, 2015.
4. Лахтин М.В., Лахтин В.М., Афанасьев С.С., Алешкин А.В., Алешкин В.А. Обусловленное гликоконъюгатами усиление противогрибкового действия пробиотических комплексных гликоконъюгаты-распознающих систем // Успехи медицинской микологии. 2015. Т. 14. C. 355—357.
5. Лахтин М.В., Лахтин В.М., Алешкин В. А., Афанасьев С.С. Защитные свойства гликоконъюгатов активных кофункционирующих надмолекулярных сборок на основе множественных форм белкового гормона: путь к новым антиоксидантным минимальным мозаичным системам маркирования рекомбинантного эритропоэтина человека // Журнал научных статей «Здоровье и образование в XXI веке». 2013. Т. 15. № 1—4. С. 176—178.
6. Лахтин М.В., Афанасьев С.С., Лахтин В.М., Байракова А.Л., Караулов А.В., Афанасьев М.С., Алешкин В.А. Молекулярно-клеточная концепция сцепленных микроценозов биотопа человека // Журнал научных статей «Здоровье и образование в XXI веке». 2014. Т. 16. № 4. С. 43—45.
7. Лахтин М.В., Лахтин В.М., Афанасьев С.С., Байракова А.Л., Алешкин В.А. Биопленкообразование биотопным микробиоценозом человека: модель влияния пробиотик-подобных индикаторных штаммов на группу кандид с потенциалом повышенной патогенности // Клиническая лабораторная диагностика. 2015. Т. 60. № 9. C. 72—73.
8. Лахтин М.В., Лахтин В.М., Афанасьев С.С., Караулов А.В., Корсун В.Ф., Алешкин В.А., Афанасьев М.С. Биопленки грибов: решающая роль инициатора сборки в пролонгировании резистентности и деградации // Успехи медицинской микологии. 2015. Т. 14. C. 196—198.
—----------------------—
■ 380 ~
Журнал включен в Перечень рецензируемых научных изданий ВАК при Министерстве образования и науки Российской Федерации по отраслям «Медицинские науки» и «Социологические науки»
Since 1999 p-ISSN 2226-7425, e-ISSN 2412-9437
Лахтин М.В. и др. Новые гликоконъюгаты-распознающие системы в прогнозировании...
—-----------------------—
9. Лахтин М.В., Лахтин В.М., Алешкин В.А., Афанасьев С. С. Микробиоценозная защита биотопа человека на основе регуляции антиинфекционной резистентности и системы комплемента слизистых пробиотическими лектинами // Медицинская иммунология. 2015. Т. 17. Специальный выпуск. C. 116.
10. Лахтин М.В., Лахтин В.М., Афанасьев С.С., Алешкин В.А. Мукозальный иммунитет против патогенов и опухолей с участием системы «Лектины пробиотиков — Гликополимеры» // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. 2015. № 3. C. 63—71.
11. Лахтин М.В., Лахтин В.М., Афанасьев С.С., Алешкин В.А. Кофункционирование защитных систем: мукозальный иммунитет и система комплемента человека // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. 2015. № 5.
12. Лахтин М.В., Лахтин В.М., Афанасьев С.С., Алешкин В.А. Взаимоотношения систем комплемента, Toll-подобных рецепторов, CD-антигенов и цитокинов в норме и при патологиях. Обзор // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. 2015. № 6.
13. Лахтин М.В., Лахтин В.М., Афанасьев С. С., Алешкин В. А. Визуальные паттерны субизотипов С4А и С4В компонента С4 системы комплемента человека в диагностике системных аутоиммунных и инфекционных болезней // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. 2015. № 5.
14. Лахтин М.В., Лахтин В.М., Афанасьев С.С., Алешкин В.А. ^гоистая как контролируемый сенсорный орган с участием систем «Лектины пробиотических микроорганизмов — Экзополимерные соединения»: стратегии применения против патогенов и опухолей // Химическая наука: современные достижения и историческая перспектива: III Всероссийская научная интернетконференция с международным участием: материалы конф. (Казань, 31 марта 2015 г.) / Сервис виртуальных конференций Pax Grid; сост. Синя-ев Д.Н. Казань: ИП Синяев Д.Н., 2015. С. 88—93.
15. Лахтин В.М., Лахтин М.В., Афанасьев С.С., Байракова А. Л., Алешкин В.А. Имэджевый контроль коммуникативных грибковых тел в присутствии пробиотических гликоконъюгаты-распознающих систем: перспектива для исследования имэджевой дегенерации тканей и органов // Успехи медицинской микологии. 2015. Т. 14. C. 202—204.
16. Лахтин М.В., Лахтин В.М., Афанасьев С.С., Байракова А.Л., Алешкин В.А. Диагностика коммуникационного тела патогенных микроорганизмов в присутствии лектинов пробиотических бактерий человека // Клиническая лабораторная диагностика. 2015. Т. 60. № 9. C. 70—71.
NEW GLYCOCONJUGATES-RECOGNIZING SYSTEMS IN PROGNOSIS OF HUMAN ANTIINFECTIOUS INTERACTOME
M. V. Lakhtin, V.M. Lakhtin, S.S. Afanasiev, V.A. Aleshkin
Moscow Research Institute for Epidemiology and Microbiology after G.N. Gabrichevsky”, department of medical biotechnology,
Moscow, Russia
Annotation. Based on own investigations, evaluation of antiinfectious potential of new natural glycoconjugates-recognizing systems at the levels of microbiocenosis, biotope and serum of human interactome was proposed. Results indicate that systems of pattern recognition of glycoconjugates function as active supramolecular complexes of directed assembling, and are perspective antipathogenic synergistic factors at hierarchic levels of organism protection. Such complexes can serve as switchers of metabolome pathways of antiinfectious interactome.
Key words: microbiocenosis, biotope, human, interactome, lectins, antibodies, glycoconjugates, recognition systems, patterns, assembles, supramolecular switchers, chemiluminescence, fluorescence.
~ 381 ~
Журнал включен в Перечень рецензируемых научных изданий ВАК при Министерстве образования и науки Российской Федерации по отраслям «Медицинские науки» и «Социологические науки»
Since 1999 p-ISSN 2226-7425, e-ISSN 2412-9437
The Journal of scientific articles “Health and Education Millennium”, 2015. Vol. 17. No 4
—--------------------------—
REFERENCES
1. Lakhtin M.V., Lakhtin V.M., Afanas'-ev S.S. Aleshkin V.A., Korsun V.F., Afanas'ev M.S. Lectins: soluble and immobilized, active and latent forms, fluorescent and chemiluminescent probes, net and cascade agents, in assembly and degradation, synergistic and synbiotic effectors. Zhurnal nauchnykh statei «Zdorov'e i obrazovanie v XXI veke», 2014, vol. 16, no. 3, pp. 66—71..(In Russian)
2. Lakhtin M.V., Lakhtin V.M., Afanas'ev S.S., Aleshkin V.A. Raznoobrazie lektinovykh sistem pro-bioticheskikh bakterii. Byulleten' VSNTs SO RAMN, 2015, no. 5.
3. Lakhtin M., Lakhtin V., Afanasiev S., Aleshkin V. Mucosal innate immunity involves system “Lectins of probiotics—Glycopolymers” against pathogens. The Battle Against Microbial Pathogens: Basic Science, Technological Advances and Educational Programs. A. Mendez-Vilas (Ed.). InTech, December, 2015.
4. Lakhtin M.V., Lakhtin V.M., Afanas'ev S.S., Aleshkin A.V., Aleshkin V.A. Obuslovlennoe gliko-kon"yugatami usilenie protivogribkovogo deistviya probioticheskikh kompleksnykh glikokon"yugaty-raspoznayushchikh sistem. Uspekhi meditsinskoi mikologii, 2015, vol. 14, pp. 355—357.
5. Lakhtin M.V., Lakhtin V.M., Aleshkin V.A., Afanas'ev S.S. Protector properties of glycoconju-gates of active cofunctioning supramolecular assemblies based on multiple protein hormone forms: the way to new antioxidant minimal mosaic systems as assembled markers of recombinant human ery-tropoietin. Zhurnal nauchnykh statei «Zdorov'e i obrazovanie v XXI veke», 2013, vol. 15, no. 1—4, pp. 176—178..(In Russian)
6. Lakhtin M.V., Afanas'ev S.S., Lakhtin V.M., Bairakova A.L., Karaulov A.V., Afanas'ev M.S., Aleshkin V.A. Advanced molecularp-cellular conception of human coupled biotope microcenoses. Zhurnal nauchnykh statei «Zdorov'e i obrazovanie v XXI veke», 2014, vol. 16, no. 4, pp. 43—45.-In Rus) .(sian
7. Lakhtin M.V., Lakhtin V.M., Afanas'ev S.S., Bairakova A.L., Aleshkin V.A. Bio-plenkoobrazo-vanie biotopnym mikrobiotsenozom cheloveka: mo-
del' vliyaniya probiotik-podobnykh indikatornykh shtammov na gruppu kandid s potentsialom povy-shennoi patogennosti. Klinicheskaya laboratornaya diagnostika, 2015, vol. 60, no. 9, pp. 72—73.
8. Lakhtin M.V., Lakhtin V.M., Afanas'ev S.S., Karaulov A.V., Korsun V.F., Aleshkin V.A., Afanas'ev M.S. Bioplenki gribov: reshayushchaya rol' initsiatora sborki v prolongirovanii rezistentnosti i degradatsii. Uspekhi meditsinskoi mikologii, 2015, vol. 14, pp. 196—198.
9. Lakhtin M.V., Lakhtin V.M., Aleshkin V.A., Afanas'ev S.S. Mikrobiotsenoznaya zashchita biotopa cheloveka na osnove regulyatsii antiinfektsionnoi rezistentnosti r sistemy komplementa slizistykh pro-bioticheskimi lektinami. Meditsinskaya immunolo-giya, 2015, vol. 17, Spetsial'nyi vypusk, p. 116.
10. Lakhtin M.V., Lakhtin V.M., Afanas'ev S.S., Aleshkin V.A. Mukozal'nyi immunitet protiv patoge-nov i opukholei s uchastiem sistemy «Lektiny pro-biotikov — Glikopolimery». Byulleten' VSNTs SO RAMN, 2015, no. 3, pp. 63—71.
11. Lakhtin M.V., Lakhtin V.M., Afanas'ev S.S., Aleshkin V.A. Kofunktsionirovanie zashchitnykh sistem: mukozal'nyi immunitet i s istema komple-menta cheloveka. Byulleten' VSNTs SO RAMN, 2015, no. 5.
12. Lakhtin M.V., Lakhtin V.M., Afanas'ev S.S., Aleshkin V.A. Vzaimootnosheniya sistem komple-menta, Toll-podobnykh retseptorov, CD-antigenov i tsitokinov v norme i pri patologiyakh. Obzor. Byulleten' VSNTs SO RAMN, 2015, no. 6.
13. Lakhtin M.V., Lakhtin V.M., Afanas'ev S.S., Aleshkin V.A. Vizual'nye patterny subizotipov S4A i S4V komponenta S4 sistemy komplementa chelo-veka v diagnostike sistemnykh autoimmunnykh i infektsionnykh boleznei. Byulleten' VSNTs SO RAMN, 2015, no. 5.
14. Lakhtin M.V., Lakhtin V.M., Afanas'ev S.S., Aleshkin V.A. Clizistaya kak kontroliruemyi sen-sornyi organ s uchastiem sistem «Lektiny probioti-cheskikh mikroorganizmov — Ekzopolimernye soe-dineniya»: strategii primeneniya protiv patogenov i opukholei. Khimicheskaya nauka: sovremennye do-stizheniya i istoricheskaya perspektiva: III Vseros-siiskaya nauchnaya internet-konferentsiya s mezh-dunarodnym uchastiem: materialy konf. (Kazan',
—----------------------—
■ 382 ~
Журнал включен в Перечень рецензируемых научных изданий ВАК при Министерстве образования и науки Российской Федерации по отраслям «Медицинские науки» и «Социологические науки»
Since 1999
p-ISSN 2226-7425, e-ISSN 2412-9437 Лахтин М.В. и др. Новые гликоконъюгаты-распознающие системы в прогнозировании...
31 marta 2015 g.) / Servis virtual'nykh konferentsii Pax Grid; sost. Sinyaev D.N. Kazan': IP Sinyaev D.N., 2015. P. 88—93.
15. Lakhtin V.M., Lakhtin M.V., Afanas'ev S.S., Bairakova A.L., Aleshkin V.A. Imedzhevyi kontrol' kommunikativnykh gribkovykh tel v prisutstvii pro-bioticheskikh glikokon"yugaty-raspoznayushchikh sistem: perspektiva dlya issledovaniya imedzhevoi de-
generatsii tkanei i organov. Uspekhi meditsinskoi mikologii, 2015, vol. 14, pp. 202—204.
16. Lakhtin M.V., Lakhtin V.M., Afanas'ev S.S., Bairakova A.L., Aleshkin V.A. Diagnostika kom-munikatsionnogo tela patogennykh mikroorganizmov v prisutstvii lektinov probioticheskikh bakterii che-loveka. Klinicheskaya laboratornaya
diagnostika, 2015, vol. 60, no. 9, pp. 70—71.
