CC BY
20
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
novel treatments and clues to the cause of the disease. Br. J.. Pharmacol. 2011; 164: 1357—91.
23. Myohanen T.T., Hannula M.J., Van Elzen R., Gerard M., Van Der Veken P., Garcia-Horsman J.A. et al. A prolyl oligopeptidase inhibitor, KYP-2047, reduces a-synuclein protein levels and aggregates in cellular and animal models of Parkinson's disease. Br. J. Pharmacol. 2012; 166(3): 1097—113.
24. Nassar N.N., Al-Shorbagy M.Y., Arab H.H., Abdallach D.M. Saxa-gliptin: A novel antiparkinsonian approach. Neuropharmacol. 2015; 89: 308—17.
25. Ferre S., Herrera-Marschitz M., Grabowska-Anden M., Ungerstedt U., Casas M., Anden N.E. Postsynaptic dopamine/adenosine interaction: I.
Adenosine analogues inhibit dopamine D2-mediated behaviour in short-term reserpinized mice. Eur. J. Pharmacol. 1991; 192(1): 25—30.
26. Richardson P. J., Gubitz A.K., Freeman T.C., Dixon A.K. Adenosine receptor antagonists and Parkinson's disease: actions of the A2A receptor in the striatum. Adv. Neurol. 1999; 80: 111—9.
27. Schwarzschild M.A., Agnati L., Fuxe K., Chen J.F., Morelli M. Targeting adenosine A2A receptorsin Parkinson's disease. Trends Neu-rosci. 2006; 29(11): 647—54.
28. Boison D. Modulators of Nucleoside Metabolism in the Therapy of Brain. Curr. Top. Med. Chem. 2011; 11(8): 1068—86.
Поступила 25.03.17 Принята в печать 14.04.17
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2017 УДК 616.379-008.61-092:612.119]-092.9
Орловская И.А.1, Топоркова Л.Б.1, Феофанова НА.1, Бажан Н.М.2
РОЛЬ КОСТНОМОЗГОВОГО ГЕМОПОЭЗА В ФОРМИРОВАНИИ ВОСПАЛЕНИЯ У МЫШЕЙ С МЕЛАНОКОРТИНОВЫМ ОЖИРЕНИЕМ (ДИАБЕТ 2-го ТИПА)
1 ФГБНУ «Научно-исследовательский институт фундаментальной и клинической иммунологии», 630099, Новосибирск, Россия;
2 ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук», Новосибирск; Новосибирский государственный университет, 630090, Новосибирск, Россия
Вовлечение ранних гемопоэтических предшественников в патогенез воспалительных заболеваний обусловлено способностью гемопоэтической стволовой клетки (ГСК) прямо и немедленно отвечать на воспалительные сигналы активацией пролиферации, дифференцировки и миграции. Воспалительная природа диабета 2-го типа (Д2) характеризуется рядом иммунных механизмов. У людей среди других форм монолокусного ожирения наиболее часто встречается меланокортиновое (МК) ожирение. Удобной моделью для изучения МК ожирения служат мыши с мутацией Yellow в локусе агути (Ау/а мыши), которая снижает активность МК-рецепторов во всех клетках организма; с возрастом у Ау/а мышей развивается ожирение и Д2. В настоящей работе исследовался костномозговой гемопоэз в динамике формирования ожирения и Д2 у Ау/а мышей: до развития ожирения (10 нед), при умеренном ожирении (15 нед) и при развитом ожирении и Д2 (30 нед). На фоне развитого ожирения (30 нед) у Ау/а мышей был повышен объём популяции ранних (КОЕ-ГЭмМ) предшественников, что может свидетельствовать об увеличении пролиферативной активности ГСК и задержке мобилизации ГСК. Уже в возрасте 10 нед у Ау/а мышей было обнаружено повышенное относительно контрольных мышей количество эритроидных колоний (БОЕ-Э + КОЕ-Э) и усиление гранулоцитарно-макрофагального (КОЕ-ГМ) направления дифференцировки ГСК. Полученные данные могут свидетельствовать о формировании блока эритроидной дифференцировки и воспалительного статуса у Ау/а мышей задолго до ожирения и Д2.
Ключевые слова: костномозговой гемопоэз; воспаление; Ay мыши.
Для цитирования: Орловская И.А., Топоркова Л.Б., Феофанова Н.А., Бажан Н.М. Роль костномозгового гемопоэза в формировании воспаления у мышей с меланокортиновым ожирением (диабет 2-го типа). Иммунология. 2017; 38(4): 218-223. DOI: http://dx.doi.org/10.18821/0206-4952-2017-38-4-218-223
Orlovskaya I.A.1, Toporkova L.B.1, Feofanova N.A.1, Bazhan N.M.2
ROLE OF BONE MARROW HEMATOPOIESIS IN THE ONSET OF INFLAMMATION IN MICE WITH MELANOCORTIN OBESITY (TYPE 2 DIABETES)
1 Federal State Budgetary Institution «Research Institute of Basic and Clinical Immunology», Novosibirsk, Russian Federation;
2 Federal State Budget Scientific Institution «The Federal Research Center Institute of Cytology and Genetics of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences» (Laboratory of physiological genetics), Novosibirsk State University, Russian Federation
Hematopoietic stem cells (HSCs) directly and immediately respond to inflammatory signals by activation of proliferation, differentiation and migration, therefore early hematopoietic progenitors become involved in the pathogenesis of inflammatory diseases. The inflammatory nature of D2T is characterized by a number of immune mechanisms. In humans, among other forms of monolocus obesity, melanocortin-dependent obesity is the most common form. Animal model for studying melanocortin-dependent obesity is mouse strain with heterozygous mutation yellow at the agouti locus (Ay/a mice). Due to this mutation melanocortin receptors activity is constitutively reduced, Ay/a mice are prone to the development of obesity and DT2 at certain age. In present study we investigated bone marrow hematopoiesis during development of obesity and DT2 in Ay/a mice at age 10 weeks (no obesity), 15 weeks (moderate obesity), and 30 weeks (manifestation of obesity and DT2). At 30 weeks, in Ay/a mice the number of early (CFU-GEMM) progenitors was increased, which may occur due to enhanced proliferative
Для корреспонденции: Орловская Ирина Анатольевна, д-р мед. наук, профессор, руководитель лаб. иммунобиологии стволовой клетки, E-mail: [email protected]
ORIGINAL ARTICLE
activity and delayed mobilization of HSC. At 10 weeks, in Ay/a mice the number of erythroid (BFU-E + CFU-E) and granulocyte-macrophage (CFU-GM) colonies was increased, compared to control mice. It may suggest that block of erythroid differentiation and alterations in inflammatory status in Ay/a mice occur much earlier than obesity and DT2 develop.
Keywords: bone marrow hematopoiesis, inflammation, Ay mice.
For citation: Orlovskaya I.A., Toporkova L.B., Feofanova N.A., Bazhan N.M. Role of bone marrow hematopoiesis in the onset of inflammation in mice with melanocortin obesity (type 2 diabetes). Immunologiya. 2017; 38(4): 218-223. DOI: http:// dx.doi.org/10.1882U0206-4952-2017-38-4-218-223
For correspondence: Irina A. Orlovskaya, Dr. Sci. Med., Head of the lab. of stem cell immunobiology, E-mail: [email protected]
conflict of interest. The authors declare no conflict of interest. Acknowledgments. The work is executed at financial support of RFBR grant No. 14-04-00669
Received 07.04.17 Accepted 14.04.17
введение
В течение последних лет диабет 2-го типа (Д2) рассматривается как воспалительное заболевание. Охарактеризованы механизмы вовлечения макрофагов, В-клеток, Th1, Th2, Th17, Treg, цитотоксических T-клеток в инициацию и прогрессию как Д2, так и его осложнений [12, 13]. Воспалительный процесс реализуется за счёт эффекторных клеток (нейтрофилов, лимфоцитов, моноцитов), имеющих костномозговое происхождение. Первые доказательства участия ГСК в формировании иммунных ответов/воспаления были получены в 80-е годы прошлого столетия [14]. Воспалительные реакции должны формировать запрос на рекрутирование гемопоэтических предшественников из костного мозга. Однако хронический процесс, такой как Д2, характеризуется снижением циркулирующих CD34+ клеток (а также эндоте-лиальных CD34+ KDR+ клеток) вследствие повышенного апоптоза и дефекта мобилизации гемопоэтических предшественников. Формируется мнение, что диабет сказывается на функциональной активности костного мозга, изменяя структуру гемопоэтической ниши, следствием чего является дефект мобилизации гемопоэтической стволовой клетки [15]. Дисрегуляция функций костного мозга при Д2 отражается на соотношении компартментов макрофагов (М1/ М2) со значительной редукцией противовоспалительного М2 компартмента [16]. Предполагается, что органные нарушения, сопровождающие диабет 1-го и 2-го типа, связаны с появлением проинсулин-продуцирующих клеток, имеющих костномозговое происхождение (PI-BMDCs), морфологически подобных макрофагам и экспрессирующим TNF [17].
У людей и экспериментальных грызунов встречаются мо-нолокусные формы ожирения, к их числу относится мелано-кортиновое ожирение. Его вызывают мутации, нарушающие функцию центральной меланокортиновой системы (МК) гипоталамуса, которая регулирует аппетит и расход энергии [1]. Исследование механизмов развития патологий при МК ожирении актуально, поскольку в популяции человека оно встречается наиболее часто [2].
МК система состоит из МК рецепторов 5 типов, которые распространены в мозге и в периферических тканях, их аго-нистов — меланокортиновых пептидов (адренокортикотроп-ный гормон, меланоцитстимулирующий гормон) и естественных антагонистов, к которым относится белок Агути, Agouti related protein (AgRP) [3]. Активация МК рецепторов гипоталамуса вызывает снижение аппетита и повышение расхода энергии [1]. Удобной моделью для изучения развития МК ожирения являются мыши, несущие аутосомную спонтанную мутацию Yellow в локусе агути (Ay мыши), которая вызывает неконтролируемую и повсеместную экспрессию гена Агути [4]. Мутация Ay снижает активность МК рецепторов во всех клетках организма, что приводит к повышению аппетита [5] и снижению расхода энергии [4]. С возрастом у Ay мышей развивается ожирение и Д2 (гипергликемия, гипер-инсулинемия) [5].
Установлено, что меланокортиновая система контролиру-
ет воспаление: активация МК рецепторов природными или синтетическими лигандами оказывает значительный противовоспалительный эффект [6].
Основной признак Д2 — резистентность к инсулину. При ожирении резистентность к инсулину связывают с нарушением липидного обмена (повышением уровня свободных жирных кислот в крови) [7] и развитием воспаления. Первыми доказательствами связи ожирения и воспаления были данные о повышенной экспрессии и продукции TNF жировой и мышечной тканью в экспериментальных моделях диабета и у тучных и инсулинрезистентных субъектов, а также данные о продукции IL-6 адипоцитами [8]. TNF-продуцирующие макрофаги накапливаются в белом жире; показано, что снижение числа макрофагов улучшает чувствительность к инсулину [9]. Факторы воспаления (в том числе TNF) активируют сериновые киназы, которые подавляют передачу сигнала от инсулина в печени, жире и мышцах [10]. Снижение чувствительности к инсулину при воспалении также может быть связано со способностью провоспалительных цитокинов стимулировать активность белков SOCS (the suppressor of cytokine signaling), которые подавляют проведение сигналов от инсулина [11].
Участие гемопоэтической стволовой клетки (ГСК) в патогенезе иммунопатологических состояний в настоящее время очевидно; модели иммунопатологии демонстрируют, что в ряде случаев нарушения дифференцировки ГСК предваряют клинические проявления [18]. В течение последних 10 лет Д2 относят к воспалительным заболеваниям, характеризующимся иммунными механизмами; динамическое исследование костномозгового гемопоэза могло бы внести вклад в формирование воспаления при генетически детерминированном меланокортиновом ожирении и способствовать выявлению профилактических подходов для предотвращения или торможения его развития.
Таким образом, цель настоящей работы состояла в изучении динамики изменения костномозгового гемопоэза с оценкой дифференцировочных потенций ГСК в ходе формирования Д2 у мышей с мутацией Yellow в локусе агути. Полученные в ходе исследования результаты позволят в дальнейшем разработать новую технологию управления миграцией ГСК/предшественников и моноцитов/макрофагов для лечения Д2.
Материал и методы
Экспериментальные животные. Эксперименты проводились в соответствии с российскими (Приказ МЗ СССР от 12.08.1977 г. № 755 «О мерах по дальнейшему совершенствованию организационных форм работы с использованием экспериментальных животных») и международными европейскими биоэтическими стандартами (86/609-EEC) по содержанию и обращению с лабораторными животными. В работе использовали мышей самцов линии C57B1/6J, несущих мутацию yellow в локусе агути (Ау/а генотип, Ау мыши) из вивария Института цитологии и генетики СО РАН (Ново-
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
Рис. 1. Возрастные показатели массы тела самцов мышей линии C57Bl/6J, предрасположенных (генотип Ау/а) и не предрасположенных (генотип а/а) к развитию ожирения.
* — достоверные различия между животными генотипа Ay/a в возрасте 10 и 30 нед; 15 и 30 нед; ** — достоверные различия между показателями мышей разных генотипов в возрасте 30 нед;p < 0,05.
Рис. 3. Колониеобразующая активность гранулоцитарно-макрофагальных предшественников у самцов мышей линии С57В1^, предрасположенных (генотип Ау/а) и не предрасположенных (генотип а/а) к развитию ожирения.
** — достоверные различия между показателями мышей разных генотипов в возрасте 10 нед; p < 0,05.
сибирск). Метаболическим контролем служили мыши стандартного генотипа линии C57B1/6J (а/а генотип). Животных кормили гранулированным кормом для конвенционального содержания и разведения (ЗАО «Ассортимент-Агро», Москва, Сергиев Посад, Россия), содержали при режиме освещения 12 ч свет/12 ч темнота и свободном доступе к воде и пище. Использовались мыши различных возрастов, это позволило отделить эффект ожирения (оно проявляется только в 30 нед) от влияния мутации Ау на изучаемые показатели. В возрасте 4 нед мышей отсаживали от матери и содержали в клетках по одному. Из животных обоих генотипов были сформированы 3 возрастные группы: 1-я — Ау мыши не отличаются от а/а мышей по массе тела (возраст 10—11 нед); 2-я — Ау мыши, как правило, незначительно, но достоверно превосходят а/а мышей по массе тела; 3-я — Ау мыши существенно превосходят а/а мышей по массе тела, у них развивается ожирение и Д2 (28—30 нед).
Оценка количества костномозговых гемопоэтических предшественников. Костный мозг животных вымывали из бедренной кости с помощью шприца кондиционной средой RPMI1640, содержащей 10% FCS. Подсчитывали количество клеток костного мозга в 1 мл с помощью гематологического анализатора PCE-90 (ERMAInc., Япония). Для определения количества коммитированных предшественников клетки
О
I
ш О
L0 +
сэ
I
ш
о
а/а-контроль Ау/а-контроль \ 10 недель И15 недель И 30 недель
Рис. 2. Колониеобразующая активность эритроидных предшественников (БОЕ-Э + КОЕ-Э) у самцов мышей линии С57В1Ш, предрасположенных (генотип Ау/а) и не предрасположенных (генотип а/а) к развитию ожирения.
* — достоверные различия между животными генотипа а/а в возрасте 10 и 15 нед; 10 и 30 нед; ** — достоверные различия между показателями мышей разных генотипов в возрасте 10 нед; p < 0,05.
костного мозга животных в концентрации 2^104/мл инкубировали в 24-луночных планшетах в метилцеллюлозной среде М 3434 (Stem Cell Technology, Canada), содержащей цитоки-ны SCF, EPO, IL-3, IL-6. Гранулоцитарно-макрофагальные (КОЕ-ГМ), эритроидные (ранние БОЕ-Э, поздние КОЕ-Э) и гранулоцитарно-эритроидно-макрофагально-мегакариоцитарные (КОЕ-ГЭММ) колонии подсчитывали под инвертированным микроскопом после 14-дневной инкубации при температуре 37°C, во влажной атмосфере, содержащей 5% CO2, согласно рекомендациям Stem Cell Techologies (Канада). Данные представлены как количество КОЕ/105 ККМ.
Статистическая обработка количества гемопоэтических предшественников осуществлялась с помощью пакета лицензированных программ Statistica 8.0 с использованием критерия Манна—Уитни, различия считались статистически достоверными при p < 0,05. Достоверность различий по массе тела животных оценивалась с помощью критерия Стью-дента (p < 0,05).
результаты
Развитие ожирения у Ау мышей сопровождалось достоверным увеличением массы тела на поздних сроках (30 нед) формирования заболевания (рис. 1). На сроках 10 и 15 нед Ау мыши не отличалась от контрольных а/а по этому показателю.
10-недельные а/а мыши характеризовались низким количеством эритроидных предшественников (БОЕ-Э + КОЕ-Э) в костном мозге, по сравнению с 15- и 30-недельными а/а мышами; т. е. в норме у а/а мышей наблюдалось возрастное повышение количества эритроидных предшественников.
Мутация Ау устраняла возрастную динамику показателей костномозгового эритропоэза. У 10-недельных Ау/а мышей показатели БОЕ-Э + КОЕ-Э не отличались от соответствующих показателей 15- и 30-недельных и были в 4 раза выше таковых у а/а мышей того же возраста. Показатели эритропоэза 15- и 30-недельных Ау/а и а/а мышей не различались (рис. 2).
Показатели количества КОЕ-ГМ у а/а и Ау/а мышей не изменялись с возрастом. У 10-недельных Ау/а мышей количество КОЕ-ГМ было достоверно выше по сравнению с соответствующим показателем 10-недельных C57Bl/6J. На поздних сроках различий в количестве КОЕ-ГМ между генотипами не обнаружено (рис. 3).
У а/а мышей количество ранних (КОЕ-ГЭММ) предшественников не менялось в процессе онтогенеза. В костном мозге 30-недельных Ау/а мышей мы наблюдали достоверное
ORIGINAL ARTICLE
а/а-контроль i 10 недель
Ау/а-контроль 15 недель EU 30 недель
Рис. 4. Колониеобразующая активность ранних (КОЕ-ГЭММ) предшественников у самцов мышей линии C57B1/6J, предрасположенных (генотип Ау/а) и не предрасположенных (генотип а/а) к развитию ожирения.
* — достоверные различия между животными генотипа Ay/a в возрасте 15 и 30 нед; ** — достоверные различия между показателями мышей разных генотипов в возрасте 30 нед;p < 0,05.
увеличение объёма этой популяции как по сравнению с соответствующими показателями а/а мышей, так и по сравнению с таковыми Ау/а мышей 10- и 15-недельного возраста (рис. 4).
Суммарное количество колоний повторяет все тенденции, характерные для эритроидных предшественников (рис. 5).
Обсуждение
Известно, что после пубертатного периода у мышей продолжается рост тела и активируются гормональные системы, которые в том числе могут влиять на гемопоэз. Показано, что андрогены стимулируют продукцию эритропоэтина (ЭПО), повышая активность эритропоэза [19]. Можно предполагать, что у а/а мышей активация костномозгового эритропоэза в возрасте 15 и 30 нед обусловлена существенным возрастанием уровня тестостерона в крови. Л. Осадчук и соавт. [20] показали, что у самцов а/а мышей уровень тестостерона в возрасте 15 и 30 нед превосходит в 8 раз таковой в возрасте 10 нед.
Мутация Ау отменяла возрастную динамику костномозгового эритропоэза: у Ау/а мышей уже в возрасте 10 нед показатель БОЕ-Э + КОЕ-Э был высоким и достоверно не отличался от такового в более старших возрастах. Мутация Ау
2500-
а/а-контроль ' Ау/а-контроль
15 недель ШЗ 30 недель
Рис. 5. Суммарная колониеобразующая активность гемопоэтиче-ских предшественников у самцов мышей линии С57В1^, предрасположенных (генотип Ау/а) и не предрасположенных (генотип а/а) к развитию ожирения.
* — достоверные различия между животными генотипа а/а в возрасте 10
и 15 нед; 10 и 30 нед; ** — достоверные различия между показателями мышей разных генотипов в возрасте 10 нед;р < 0,05.
не влияла на возрастную динамику активации андрогенной функции семенников. У самцов Ау/а мышей во все возрастные периоды концентрация тестостерона в крови по абсолютным значениям не отличалась от таковой у самцов а/а мышей [20]. Следовательно, высокие показатели БОЕ-Э + КОЕ-Э у 10-недельных Ау/а мышей по сравнению с а/а мышами свидетельствуют о формировании эритроидного ростка в костном мозге вне зависимости от уровня тестостерона.
Механизм влияния мутации Ау на костномозговой эритро-поэз неизвестен, однако в свете недавно опубликованных работ можно предполагать регулирующее влияние МК системы на гемопоэз. В 2015 г. были опубликованы данные об индуцирующем влиянии меланокортинов на процесс эритроидной дифференцировки; впервые продемонстрировано наличие МК рецепторов на эритробластах [21]. Показано, что мелано-кортины могут действовать через МК рецепторы 1, 2 и 5 типов в зависимости от стадии дифференцировки эритробластов. Воздействие антителом к МК2Р приводит к аккумуляции эри-тробластов на стадии базофильного нормобласта, к МК1Р — на стадии полихроматофильного нормобласта, к МК1Р — на стадии ортохроматофильного нормобласта. МК2Р и МК2Р регулируют проведение сигнала от эритропоэтина, а активность МК5Р необходима для конечных стадий дифференцировки эритробластов. Подавление активности МК рецепторов приводит к блоку эритроидной дифференцировки на уровне эритро-бластов. В 2010 г. показано, что у MC2R-дефицишых мышей значительно снижено абсолютное количество эритроцитов, гемоглобин и гематокрит в периферической крови [22].
В нашем исследовании в костном мозге у 10-недельных Ау/а мышей количество эритроидных колоний было в 4 раза больше, чем у а/а мышей того же возраста. Мы можем предполагать наличие меланокортиновых рецепторов в ранних эритроидных предшественниках; Ау мутация подавляла их активность, что формировало блок эритроидной дифферен-цировки уже в костном мозге с накоплением костномозговых предшественников.
Совокупность полученных ранее [21, 22] и данных настоящего исследования позволяет предполагать вклад понижения активности МК рецепторов при Д2 в формирование блока эритроидной дифференцировки не только на уровне эритробластов, но и на уровне костномозговых предшественников. Судя по нашим данным, эти изменения наступают значительно раньше, чем формируется Д2.
В нашем исследовании обнаружено, что у 10-недельных Ау/а мышей наблюдались высокие (по сравнению с а/а мышами и Ау мышами поздних сроков) показатели количества КОЕ-ГМ. При снижении чувствительности к инсулину у пациентов с Д2 и при аллоксан-индуцированном диабете у крыс наблюдается увеличение количества лейкоцитов и снижение количества лимфоцитов в крови по сравнению с контролем [23]. Это может быть связано со снижением чувствительности к инсулину в гемопоэтических клетках, поскольку у мышей с нокаутом инсулиновых рецепторов в ранних гемопоэтических предшественниках повышена диф-ференцировка в миелоидном и снижена — в лимфоидном направлении; дифференцировочный потенциал эритроид-ного направления при этом не страдал. Показано, что InsR экспрессируются во всех гемопоэтических предшественниках. Как и ожидалось, в периферической крови реципиентов, восстановленных предшественниками, лишёнными инсули-новых рецепторов, наблюдалось повышенное количество нейтрофильных гранулоцитов и сниженное — лимфоцитов. В этой же работе в костном мозге диабетических мышей с пониженной продукцией инсулина обнаружено повышенное количество гранулоцитарно-макрофагальных предшественников и пониженное — лимфоидных [24]. Пополнение популяции гранулоцитов-макрофагов может обусловливать воспалительный статус диабетических мышей.
Известно, что фармакологическая активация централь-
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
ной МК системы повышает чувствительность к инсулину [25]. Снижение же активности МК рецепторов у Ау мышей сопровождается ещё до формирования развитого Д2 и до развития ожирения (возрасте 8—10 нед) снижением толерантности к глюкозе [26], а также транскрипционной активности гена транспортера глюкозы в мышцах и жире [27]. Эти факты указывают на то, что у 10-недельных Ау мышей, несмотря на нормогликемию и нормоинсулинемию, уже снижена чувствительность к инсулину. Можно предположить, что чувствительность к инсулину снижена и в клетках ранних гемо-поэтических предшественников. Это может сопровождаться изменением «профиля» дифференцировки ГСК: усилением гранулоцитарно-макрофагального направления дифферен-цировки, что, безусловно, свидетельствует о формировании воспалительного статуса у 10-недельных Ау мышей.
Таким образом, на 10-й неделе формирования Д2 у мышей Agouty yellow наблюдается изменение «профиля» дифферен-цировки ГСК. Усиление гранулоцитарно-макрофагального направления дифференцировки сопровождается, возможно, «блоком» эритроидной дифференцировки на уровне костномозговых предшественников.
Ранее мы продемонстрировали, что различные патологические состояния (старение, аутоиммунные и другие иммунопатологии) сопровождаются увеличением пролифе-ративной активности ГСК [28, 29]. Кроме того, считается доказанным, что Д2 характеризуется снижением мобилизации ГСК из костного мозга на периферию [15]. По-видимому, увеличение объёма популяции ранних (КОЕ-ГЭММ) предшественников в костном мозге 30-недельных Ау/а мышей может свидетельствовать о том, что ожирение и Д2 также обусловливает увеличение пролиферативной активности ГСК и дефект мобилизации гемопоэтической стволовой клетки.
До недавнего времени костный мозг не рассматривался в качестве органа-мишени при формировании Д2. В течение последних лет Д2 рассматривается как воспалительное заболевание, характеризующееся рядом иммунных механизмов. Благодаря провоспалительным сигналам, индуцированным гипергликемией, гемопоэтические клетки начинают экспрес-сировать провоспалительные гены (RAGE) [30]. Очевидно, получив провоспалительные сигналы с периферии, ГСК «включаются» в патогенез Д2, активно пополняя миелоид-ную популяцию, что обусловливает воспалительный статус диабетических мышей. Полученные в ходе исследования результаты позволят в дальнейшем разработать новую технологию управления миграцией ГСК/предшественников и моноцитов/макрофагов для лечения Д2.
выводы
Показано увеличение количества эритроидных и гранулоцитарно-макрофагальных предшественников в костном мозге 10-недельных Ау мышей, что может свидетельствовать о формировании блока эритроидной дифференцировки и воспалительного статуса у Ау/а мышей задолго до ожирения и Д2.
Показано увеличение количества ранних (КОЕ-ГЭММ) предшественников на поздних стадиях формирования ожирения и Д2 у Ау мышей, что может свидетельствовать об увеличении пролиферативной активности ГСК и задержке мобилизации ГСК.
Финансирование: Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ № 14-04-00669
Конфликт интересов: Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
литература
5. Бажан Н.М., Яковлева Т.В., Багинская Н.В., Шевченко А.Ю., Макарова Е.Н. Изменения углеводно-жирового обмена в ходе развития меланокортинового ожирения у мышей с мутацией agouti yellow. Росс. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2005; 91(12): 1445—53.
14. Козлов В.А., Журавкин И.Н., Цырлова И.Г. Стволовая кроветворная клетка и иммунный ответ. Новосибирск: Наука; 1982.
20. Осадчук Л.В., Клещев М.А., Бакланов А.В., Бажан Н.М. Те-стикулярная функция и липидный обмен у самцов мышей с наследственной предрасположенностью к ожирению. Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2016; 102(3): 340—50.
26. Бакланов А.В., Бажан Н.М. Изучение относительной экспрессии генов, контролирующих обмен глюкозы в печени при развитии меланокортинового ожирения. Рос. физиол. журн. 2015; 6: 689—99.
27. Яковлева Т.В., Макарова Е.Н., Бажан Н.М. Влияние овариэкто-мии и эстрадиола на уровень мРНК GLUT4 в жировой и мышечной тканях самок мышей C57BL/6J-Agouti yellow. Рос. физиол. журн. 2014; 5: 602—12.
28. Орловская И.А., Халдояниди С.К., Матросова В.Ю., Чеснокова В.М., Козлов В.А. Влияние костномозгового ингибитора пролиферации стволовых кроветворных клеток на функциональную активность кроветворных предшественников мышей NZB. Иммунология. 1995; 6: 30—3.
29. Орловская И.А., Дубинина Л.В., Осипов В.В., Козлов В.А. Отсутствие продукции костномозговыми макрофагами ингибитора пролиферации СКК у старых мышей. Иммунология. 1991; 6: 23—5.
references
1. Silva A.A., Carmo J.M., Wang Z., Hall E.J. The brain melanocortin system, sympathetic control, and obesity hypertension. Physiol. 2014; 29(3): 196—202.
2. Waalen J. The genetics of human obesity. Transl. Res. 2014; 164(4): 293—301.
3. Gantz I., Fong T.M. The melanocortin system. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2003; 284(3): 468—74.
4. Michaud E.J., Bultman S.J., Klebig M.L., Van Vugt M.J., Stubbs L. et al. A molecular model for the genetic and phenotypic characteristics of the mouse lethal yellow (Ay) mutation. Proc. Nat. Acad. Sci. USA. Genetics. 1994; 91(7): 2562—66.
5. Bazhan N.M., Yakovleva T.V., Baginskaya N.V., Shevchenko A.Yu., Makarova E.N. Changes of lipid carbohydrate metabolism during development of melanocortin obesity in the mice with the Agouti Yellow mutation. Ross. fiziol. zhurn. im. I.M. Sechenova. 2005; 91(12): 1445—53. (in Russian)
6. Catania A., Lonati C., Sordi A., Carlin A., Leonardi P., Gatti S. The melanocortin system in control of inflammation. The Scientific World Journal. 2010; 10: 1840—53.
7. Savage D.B., Petersen K.F., Shulman G.I. Disordered lipid metabolism and the pathogenesis of insulin resistance. Physiol Rev. 2007; 87(2): 507—20.
8. Rekeneire N., Peila R., Ding J., Colbert L.H., Visser M., Shorr R.I. et al. Diabetes, Hyperglycemia, and Inflammation in Older Individuals. Diabetes Care. 2006; 29: 1902—08.
9. Lumeng C.N., Bodzin J.L., Saltiel A.R. Obesity induces a phenotypic switch in adipose tissue macrophage polarization. J. Clin. Invest. 2007; 117(1): 175—84.
10. Hirosumi J., Tuncman G., Chang L., Gorgün C.Z, Uysal K.T, Maeda K. et al. A central role for JNK in obesity and insulin resistance. Nature. 2002; 420(6913): 333—6.
11. Emanuelli B., Peraldi P., Filloux C., Sawka-Verhelle D., Hilton D., Van Obberghen E. SOCS-3 is an insulin-induced negative regulator of insulin signaling. J. Biol. Chem. 2000; 275(21): 15985—91.
12. Magalhaes I., Pingris K., Poitou C., Bessoles S., Venteclef N., Kiaf B. et al. Mucosal-associated invariant T cell alterations in obese and type 2 diabetic patients. J. Clin. Invest. 2015; 125(4): 1752—62.
13. DeFuria J., Belkina A.C., Jagannathan-Bogdan M., Snyder-Cappione J., Carr J.D., Nersesova Y.R. et al. B cells promote inflammation in obesity and type 2 diabetes through regulation of T-cell function and an inflammatory cytokine profile. Proc Natl Acad Sci USA. 2013; 110(13): 5133—8.
14. Kozlov V.A., Zhuravkin I.N., Tsyrlova I.G. Hematopoietic stem cell and immune responce. [Stvolovaya krovetvornaya kletka i immunnyy otvet]. Novosibirsk: Nauka; 1982. (in Russian)
15. Fadini G.P. et al. Time course and mechanisms of circulating progenitor cell reduction in the natural history of type 2 diabetes. Diabetes Care. 2010; 33: 1097—102.
16. Fadini G.P., de Kreutzenberg S.V., Boscaro E., Albiero M., Cappellari R., Krankel N. et al. An unbalanced monocyte polarisation in peripheral blood and bone marrow of patients with type 2 diabetes has an impact on microangiopathy. Diabetologia. 2013; 56(8): 1856—66.
17. Urabe H., Terashima T., Lin F., Kojima H., Chan L. Bone marrow-derived TNF-a causes diabetic neuropathy in mice. Diabetologia. 2015; 58(2): 402—10.
18. Toporkova L.B., Dubrovskaya V.V., Sakhno L.V., Nevinsky G.A.,
Orlovskaya I.A. Hematopoietic progenitor colony formation in the immunopathogenesis of the autoimmune disorder in MRL/MpJ-lpr mice. Russ. J. Immunol. 2002; 7: 245—50.
19. Bachman E., Travison T.G., Basaria S., Davda M.N., Guo W., Li M. et al. Testosterone induces erythrocytosis via increased erythropoietin and suppressed hepcidin: evidence for a new erythropoietin/hemoglobin set point. J. Gerontol. Biol. Sci. Med. Sci. 2014; 69(6): 725—35.
20. Osadchuk L.V., Kleschev M.A., Baklanov A.V., Bazhan N.M. Testicular function and lipid metabolism in male mice with hereditary predisposition to obesity. Ross. fiziol. zhurn. im. I.M. Sechenova. 2016; 102(3): 340—50. (in Russian)
21. Simamura E., Arikawa T., Ikeda T., Shimada H., Shoji H., Masuta H. Et al. Melanocortins contribute to sequential differentiation and enucleation of human erythroblasts via melanocortin receptors 1, 2 and 5. PLoS One. 2015; 10(4): e0123232.
22. Sato Y., Suzuki H., Sato T., Suda T., Yoda T., Iwakura Y. Et al. The role of endogenous glucocorticoids in lymphocyte development in melanocortin receptor 2-deficient mice. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2010; 403(3-4): 253—7.
23. Otton R., Soriano F.G., Verlengia R., Curi R. Diabetes induces apoptosis in lymphocytes. J. Endocrinol. 2004; 182(1): 145—56.
24. Xia P., Wang S., Du Y., Huang G., Satoh T., Akira S. Et al. Insulin — InsR signaling drives multipotent progenitor differentiation toward lymphoid lineages. J. Exp. Med. 2015; 212(13): 2305—21.
ORIGINAL ARTICLE
25. Obici S., Feng Z., Tan J., Liu L., Karkanias G., Rossetti L. Central melanocortin receptors regulate insulin action. J. Clin. Invest. 2001; 108(7): 1079—85.
26. Baklanov A.V., Bazhan N.M. Study of relative expression of genes that control glucose metabolism in the liver in mice with development of melanocortin obesity. Ross. fiziol. zhurn. im. I.M. Sechenova. 2015; 6: 689—99. (in Russian)
27. Yakovleva T.V., Makarova E.N., Bazhan N.M. Effect of ovariectomy and estradiol on GLUT4 mRNA levels in fat an muscle tissues in C57BL/6J-Agouti yellow female mice. Ross. fiziol. zhurn. im. I.M. Sechenova. 2014; 5: 602—12. (in Russian)
28. Orlovskaya I.A., Khaldoyanidi S.K., Matrosova V.Yu., Chesnokova V.M., Kozlov V.A. The influence of bone marrow HSC inhibitor on hematopoietic precursors of NZB mice. Immunologiya. 1995; 6: 30—3. (in Russian)
29. Orlovskaya I.A., Dubinina L.V., Osipov V.V., Kozlov V.A. Bone marrow macrophages of aged mice do not produce the inhibitor of HSC proliferation. Immunologiya. 1991; 6: 23—5. (in Russian)
30. Manigrasso M.B., Juranek J., Ramasamy R., Schmidt A.M. Unlocking the biology of RAGE in diabetic microvascular complications. Trends Endocrinol. Metab. 2014; 25(1): 15—22.
Поступила 07.04.17 Принята в печать 14.04.17
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2017
УДК 616-092:612.017.1]-008.61-085.276.2/.6
Сизякина Л.П., Андреева И.И., Кролевец Д.И.
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ АКТИВНОСТЬ КЛЕТОЧНЫХ ФАКТОРОВ ВРОЖДЕННОГО ИММУНИТЕТА ПРИ ПЕРВИЧНОЙ АГАММАГЛОБУЛИНЕМИИ
ФГБОУ ВО «Ростовский государственный медицинский университет» Минздрава России, 344022, г Ростов-на-Дону, Россия
Не вызывает сомнения влияние заместительной иммуноглобулинотерапии на течение заболевания и качество жизни пациентов с первичной агаммаглобулинемией. Однако вопрос о том, полностью ли при этом восстанавливаются остальные параметры функционирования многокомпонентной иммунной системы, остается открытым. В представленной работе показано, что дефект антителообразования при Х-сцепленной агаммаглобулинемии сопровождается угнетением функциональных свойств нейтрофильных фагоцитов и натуральных киллеров. Эффективная с количественных позиций регулярная заместительная терапия внутривенными иммуноглобулинами улучшает кислородзависимый метаболизм фагоцитов, однако не восстанавливает адаптационный потенциал этих клеток и не оказывает влияния на сниженные литические потенции CD16+-лимфоцитов. Полученные результаты позволяют предположить возможность использования топических иммуномодуляторов, направленных на коррекцию функциональных параметров клеточных факторов врожденного иммунитета.
Ключевые слова: Х-АГГ; нейтрофилы; a-дефензин; натуральные киллеры; ВВИГ.
Для цитирования: Сизякина Л.П., Андреева И.И., Кролевец Д.И. Функциональная активность клеточных факторов врожденного иммунитета при первичной агаммаглобулинемии. Иммунология. 2017; 38(4): 223-226. DOI: http:// dx.doi.org/10.18821/0206-4952-2017-38-4-223-226
Sizyakina L.P., Andreeva I.I., Krolevets D.I.
THE FUNCTIONAL ACTIVITY OF CELLULAR FACTORS OF INNATE IMMUNITY IN PATIENTS WITH PRIMARY AGAMMAGLOBULINEMIA
Rostov State Medical University, 344022, Rostov-on-Don, Russian Federation
It's not in doubt that influence of substitution immunoglobulin therapy on the process of disease and the quality of life of the patients with primary agammaglobulinemia. At the same time the issue is the rest of features of multicomponents immune system functioning remains open. The following study shows that the defect at antibody production at X-linked agammaglobulinemia accompanied by inhibition of neutrophil functioning features phagocytes and natural killers. Effective regular substitution therapy with intravenous immunoglobulins in adequate quantity improves oxygen addicted metabolism of phagocytes, it doesn't restore adaptive capacity of these cells or doesn't influence on reducing lymphocytes CD 16+ lytic potency. The results provide the opportunity of using topical immunomodulators aimed at the correction of the functioning features of congenital immunity cells factors.
Keywords: XLA; neutrophilic phagocytes; a-defensin; natural killer cells; IVIG.
Для корреспонденции: Сизякина Людмила Петровна — д-р мед. наук, проф., зав. кафедрой клинической иммунологии и аллергологии ФПК и ППС, директор НИИ клинической иммунологии ФГБОУ ВО «Ростовский государственный медицинский университет» Минздрава России, E-mail:[email protected].
