CC BY
174
УДК 616.155.32 : 577.218
УЧАСТИЕ РЕДОКС-ЧУВСТВИТЕЛЬНОЙ СИГНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ Keap1/Nrf2/ ARE В ДИФФЕРЕНЦИРОВКЕ И АКТИВАЦИИ Т-ЛИМФОЦИТОВ
Антон Владимирович ЧЕЧУШКОВ, Виктор Олегович ТКАЧЕВ, Николай Константинович ЗЕНКОВ, Елена Брониславовна МЕНЬЩИКОВА
ФГБУ Научный центр клинической и экспериментальной медицины СО РАМН 630117, г. Новосибирск, ул. Тимакова, 2
Исследована активация протективной внутриклеточной сигнальной системы Keap1/Nrf2/ARE при развитии Thl-опосредованного иммунного ответа, индуцированного переносом аллогенных Т-лимфоцитов от мышей-доноров линии C57B16/J гибридам первого поколения (C57B16/J х DBA/2)F1. Активация Т-клеток донора MHC-антигенами, экспрессированными на антиген-презентирующих клетках реципиента, их клональная экспансия и дифференцировка в эффекторные клетки приводят к развитию острой реакции «трансплантат против хозяина» (РТПХ). Показано, что для активно пролиферирующих аллореактивных Т-лимфоцитов донора при острой РТПХ характерно усиление продукции активных форм кислорода, наиболее вероятно - за счет активации супероксид-генерирующих систем клетки. Отмеченное увеличение синтеза активных форм кислорода приводит к стабилизации транскрипционного фактора Nrf2, в результате чего его содержание в Т-лимфоцитах возрастает. Данный процесс (увеличение времени полужизни Т1/2 фактора Nrf2) является одним из ключевых в активации сигнальной системы Keap1/Nrf2/ARE и вместе с транслокацией молекул транскрипционного фактора в клеточное ядро определяет экспрессию генов-мишеней. В соответствии с полученными данными о стабилизации Nrf2 также показано усиление синтеза белковых продуктов генов gsta, nqol и gclm, регулируемых ARE. Кроме того, обнаружено, что при активации Т-лимфоцитов мыши митоге-ном in vitro в условиях индукции Nrf2 фенольными антиоксидантами продукция ключевого ТЫ-зависимого цитокина IFN-y не изменяется, хотя синтез другого провоспалительного медиатора IL-17A, напротив, усиливается. В целом полученные данные позволяют сделать вывод о вовлечении сигнальной системы Keap1/ Nrf2/ARE в процессы активации и дифференцировки лимфоцитов в модельных системах in vitro и in vivo, хотя эффекты индукции данного сигнального пути требуют дальнейшего изучения.
Ключевые слова: сигнальная система Keap1/Nrf2/ARE, ТЫ-опосредованный иммунный ответ, острая реакция «трансплантат против хозяина» (РТПХ), активация Т-лимфоцитов, фенольный антиоксидант ТС-13.
Сигнальная система Nrf2/Keap1/ARE играет ключевую роль в поддержании клеточного го-меостаза при различных стрессорных воздействиях. Генетический дефицит транскрипционного фактора Nrf2 приводит к усилению воспалительных процессов, что свидетельствует о важной противовоспалительной роли данной сигнальной системы in vivo. При этом главной клеточной мишенью флоголитического действия Nrf2 обоснованно считались клетки мо-ноцитарно-макрофагального звена иммунной системы, в которых активация Nrf2 сопровождалась подавлением «классического» провоспа-лительного сигнального пути, опосредованного транскрипционным фактором NF-kB. В то же
время известно, что система Nгf2/Keap1/ARE активно функционирует и участвует в поддержании внутриклеточного гомеостаза и жизнеспособности лимфоцитов [3]. Процессы антигенной стимуляции Т-лимфоцитов и их дифференцировки в клетки-эффекторы иммунного ответа закономерно сопровождаются увеличением продукции активных форм кислорода (АФК) [9]. Поэтому весьма вероятно, что данный процесс сопровождается АФК-зависимой активацией №£2, хотя изучение результатов стимуляции данного транскрипционного фактора и его биологической роли является актуальной задачей современной иммунологии.
Чечушков А.В. - научный сотрудник лаборатории молекулярных механизмов физиологии и патологии клетки, e-mail: achechushkov@gmail.com
Ткачев В.О. - к.б.н., старший научный сотрудник лаборатории молекулярных механизмов физиологии и патологии клетки, e-mail: tkachev_victor@mail.ru
Зенков Н.К. - д.б.н., ведущий научный сотрудник группы свободнорадикальных процессов, e-mail: lemen@soramn.ru
Меньщикова Е.Б. - д.м.н., рук. группы свободнорадикальных процессов, e-mail: lemen@soramn.ru БЮЛЛЕТЕНЬ СО РАМН, ТОМ 32, № 5, 2012 21
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Для индукции острой РТПХ использовали перенос 5 х 106 нефракционированных клеток костного мозга, полученных из бедренных и берцовых костей, в сочетании с 3 х 106 Т-лимфо-цитами, полученными методом магнитной сепарации, используя позитивную селекцию клеток CD90.2+ (Thy1.2+), от доноров мышей C57B16 летально облученным в дозе 12,5 Гр реципиентам мышам-гибридам первого поколения (C57B16 х DBA/2)F1 (BDF1) [13]. В качестве группы сравнения помимо лимфоцитов интакт-ных мышей были использованы лимфоциты, выделенные аналогичным образом от мышей C57B16/J, облученных дозой 10 Гр с последующей трансплантацией костного мозга и синген-ных Т-лимфоцитов [13].
Для получения клеточных экстрактов лимфоциты выделяли из селезенок реципиентов, используя двухстадийную селекцию (первоначально выделяя общий пул Т-лимфоцитов за счет негативной селекции клеток Ter119+, Gr-1+, B220+ и NK1.1+ и затем проводя позитивную селекцию клеток CD4+ на магнитных колонках MACS Miltenyi (Германия) на 12 день после трансплантации). Последующий анализ имму-нофенотипа полученных магнитной сепарацией клеток показал, что выделенные лимфоциты являются TCRbeta+CD4+H-2Kb+H-2Kd-, что подтверждает их происхождение от трансплантированных лимфоцитов донора и принадлежность к Th-звену иммунной системы.
Полученные при помощи магнитной сепарации клетки лизировали 5%-м раствором трихлоруксусной кислоты, белковый преципитат осаждали центрифугированием при 12000 g в течение 10 мин, очищали двукратной отмывкой ледяным ацетоном и после высушивания на воздухе ресуспендировали в 9М растворе мочевины с добавлением 1 % дитиотреитола и 2 % Triton-X100, добавляли денатурирующий SDS-содержащий NuPage LDS 4x Sample buffer (Invitrogen, США) и нагревали пробы в течение 10 мин при +70 °С. В последующем проводили электрофорез приготовленных таким образом образцов в градиентном 4-12 % полиакриламидном геле и переносили белки на поливинилидендифторидные мембраны. Детекцию специфических белковых продуктов проводили методом усиленной хемилюминесцен-ции, инкубируя мембраны последовательно с первичными немечеными антителами (Abcam, США), специфичными к выявляемому белку, вторичными антителами к иммуноглобулинам, конъюгированными с пероксидазой хрена, и
стабилизированным раствором люминола с перекисью водорода [19].
Для исследования продукции АФК лимфоцитами выделяли селезенки от реципиентов на 12 день после трансплантации и получали одноклеточную суспензию, протирая органы через 40 мкм нейлоновую сетку. Полученную суспензию окрашивали антителами к TCR-beta и CD4 и инкубировали с диацетатом дихлоро-дигидрофлуоресцеина, реагирующим с широким спектром АФК с образованием интенсивно флуоресцирующего продукта (DCF), или с дигидроэтидием, специфично взаимодействующим с супероксидным анион-радикалом (О2) с образованием гидроксиэтидия (E-OH) [19]. Интенсивность флуоресценции DCF и E-OH в Th-лимфоцитах (TCR-beta+CD4+) определяли методом проточной цитометрии, используя ци-тометр FACSCalibur (Becton-Dickinson, США) и программное обеспечение CellQuest.
Для анализа продукции цитокинов (IL-17A, интерферона у) лимфоцитами мышей линии C57B16 при их стимуляции митогеном сплено-циты инкубировали с 25 нг/мл форбол-12-ми-ристат-13-ацетата (PMA) и 1 мкМ иономицина в течение 48 часов, также добавляя в культуру синтезированный нами водорастворимый фенольный антиоксидант ТС-13 (3-(3'-трет-бутил-4'-гидроксифенил) пропилтиосульфонат натрия) в качестве индуктора сигнальной системы Keap1/Nrf2/ARE [1]. Для определения концентрации цитокинов в супернатантах клеточных культур использовали технологию CBA (cytometric bead array) [10]. Измерения проводили на проточном цитометре FACSCalibur с последующей обработкой в программе FCAP Array (Becton-Dickinson, США).
При исследовании влияния индукторов системы Keap1/Nrf2/ARE на количество IL-ПА-про-дуцирующих клеток спленоциты мыши культивировали в течение 24 часов в присутствии 20 мкМ сульфорафана, 25 мкМ трет-бутил-гидрохинона tBHQ (прототипические индукторы Nrf2, действующие за счет прямой модификации молекул репрессора Keap1) и 20 или 100 мкМ ТС-13, за 4 часа до измерения в культуры клеток добавляли брефелдин А, тормозящий везикулярный транспорт и вызывающий накопление синтезированных белков в комплексе Гольджи, и стимуляторы продукции цитокинов (25 нг/мл РМА и 1 мкМ иономицина), после чего клетки отмывали от культуральной среды, фиксировали, пермеабилизировали клеточные мембраны и окрашивали флуорохром-мечены-ми антителами к IL-17A [10]. Измерения про-
водили на проточном цитометре FACSCalibur, пользуясь программой CellQuest.
Поскольку распределение величин параметров в выборках отличалось от нормального, данные на рис. 2-4 представлены в виде медианы (Me; столбики), указаны также нижний (Q1) и верхний (Q3) квартили (разбросы). Различия между группами оценивали с помощью критерия Манна - Уитни и считали значимыми при p < 0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Для изучения особенностей участия сигнальной системы Keap1/Nrf2/ARE в процессе активации и дифференцировки Т-лимфоцитов была выбрана модель Thl-зависимого иммунного воспаления in vivo, вызванного клетками, реагирующими на антигены главного комплекса гистосовместимости (MHC) после аллоген-ной трансплантации костного мозга от доноров мышей C57B16 реципиентам мышам BDF1. Как было показано, трансплантация аллогенных Т-лимфоцитов донора приводит к их стимуляции MHC-антигенами антиген-презентирующими клетками реципиента, клональной экспансии и дифференцировке в эффекторные клетки, вызывающие деструкцию тканей хозяина [5]. Известно также, что в данной системе (данной комбинации донора и реципиента) РТПХ в равной степени вызывается как CD4-, так и CD8-позитивными Т-клетками донора, и в случае трансплантации только Th-лимфоцитов определяется интенсивной продукцией провоспали-тельных цитокинов [18] и Fas-зависимым апоп-тозом клеток-мишеней [15].
Обнаружено, что при индукции острой РТПХ она развивается стереотипно у всех реципиентов аллогенных клеток, о чем свидетельствует уменьшение массы тела и развитие клинических признаков (снижение двигательной активности, изменение позы тела, нарушения шерсти и кожного покрова) (рис. 1).
В качестве группы сравнения помимо лимфоцитов интактных мышей были использованы лимфоциты, выделенные от мышей C57B16/J, облученных дозой 10 Гр (что помимо повреждения собственных клеток костного мозга также приводит к истощению Т-лимфоцитов) с последующей трансплантацией костного мозга и сингенных Т-лимфоцитов. Показано, что после летального облучения донорские клетки также интенсивно делятся, восполняя недостаток лимфоцитов в организме реципиентов, за счет активации механизмов гомеостатической пролиферации, которые не приводят, в отличие
0 5 10 15 20 25 30
Срок после трансплантации, дни
Рис. 1. Развитие клинических проявлений острой РТПХ после трансплантации сингенных (1) и аллогенных (2) Thl-лимфоцитов
от аллогенной трансплантации, к их антиген-зависимой дифференцировке в эффекторные клетки, хотя часть клеток приобретает фенотип клеток памяти [16]. Данный подход позволяет различить эффекты, связанные непосредственно с активацией и дифференцировкой Т-лимфо-цитов и определяемые их интенсивной пролиферацией.
В наивных, сингенных и аллогенных лимфоцитах исследовано содержание белков, кодируемых ARE-зависимыми генами: глутати-он^-трансфераз класса А (продукт гена gsta), NAD(P)H:хиноноксидоредуктазы 1 (nqol) и модифицирующей субъединицы гамма-глута-милцистеинлигазы (gclm), а также содержание самого транскрипционного фактора Nrf2, накапливающегося в клетках в условиях окислительного и электрофильного стресса за счет активации трансляции собственной мРНК и ин-гибирования процессов протеасомной деградации белка, связанного с изменением характера взаимодействия с репрессорным белком Keap1.
Установлено, что in vivo активированные аллоантигенами при острой РТПХ ТЫ-лимфо-циты характеризуются увеличением внутриклеточного содержания белковых продуктов ARE-зависимых генов (рис. 2, А-В), а также накоплением молекул Nrf2 (рис. 2, Г).
Эти изменения свидетельствуют об активации сигнальной системы Keap1/Nrf2/ARE в клетках-эффекторах Th1-направленного иммунного воспаления. Важно отметить, что данный процесс непосредственно не связан с интенсивной пролиферацией лимфоцитов в условиях лимфопении, поскольку в лимфоцитах, выделенных от мышей после переноса им син-генных Т-клеток, увеличения содержания указанных белков не обнаружено.
Также интересно, что содержание репрес-сорного белка Keap1 в активированных Th1-
Рис. 2. Изменение содержания АЯЕ-зависимых ферментов и компонентов сигнальной системы Кеар1/Ыг1'2/ЛКЕ в ТН1-лимфоцитах при острой РТПХ. Здесь и на рис. 3: 1 — наивные лимфоциты, 2 — сингенные лимфоциты, 3 — аллогенные лимфоциты; звёздочкой обозначены статистически значимые отличия от величины соответствующего показателя наивных лимфоцитов
лимфоцитах снижается (рис. 2, Д), что подтверждает участие механизма его усиленной протеасомной деградации, амплифицирующей активацию Nrf2 в стрессовых условиях [8].
Поскольку нами была отмечена активация сигнальной системы Keap1/Nrf2/ARE в Th1-клетках при иммунном воспалении in vivo, представляло интерес исследовать продукцию активных форм кислорода лимфоцитами. Обнаружено, что активированные Th-лимфоциты после аллогенной трансплантации характеризуются увеличением продукции АФК, что сопровождается возрастанием скорости окисления диацетата дихлородигидрофлуоресцеина и, соответственно, усилением интенсивности флуоресценции DCF в аллогенных Т-лимфоцитах по
Рис.
3. Продукция АФК, определяемая по флуоресценции DCF (А) и E-OH (Б) Th1-лимфоцитами при острой РТПХ
сравнению с сингенными и наивными клетками (рис. 3, А).
При этом наиболее вероятно, что увеличение суммарной продукции АФК обусловлено активацией супероксид-генерирующих клеточных систем (таких как функционально активные в Т-лимфоцитах NAD(P)H-оксидазы Nox-семейства [9] и/или дыхательная цепь митохондрий [6]), поскольку в активированных in vivo клетках также увеличивалась флуоресценция E-OH (рис. 3, Б).
Полученные данные свидетельствуют в пользу возможной активации Keap1/Nrf2/ARE в Thl-лимфоцитах за счет окислительной модификации SH-групп остатков цистеина репрес-сорного белка Keapl, приводящих к изменению характера его взаимодействия с Nrf2 и торможению деградации последнего [4]. Также предложен непрямой механизм активации Nrf2 при окислительном стрессе за счет высвобождения ионов Zn2+ из внутриклеточных депо [12].
Недавно установлено, что стимуляция фактора транскрипции Nrf2 в ^2-лимфоцитах in vitro трет-бутилгидрохиноном усиливает их антиген-зависимую дифференцировку в Th2-клетки с соответствующим спектром секрети-руемых цитокинов и, напротив, тормозит дифференцировку в клетки ТЫ-типа [14]. Данная работа, первая в своей области, позволяет предполагать, наряду с общеизвестным противовоспалительным эффектом, наличие у сигнальной системы Nrf2/Keap1/ARE непосредственных им-муномодулирующих свойств. В соответствии с данным предположением нами было проведено
Рис. 4. Влияние индукторов Nrf2 на количество лимфоцитов, секретирующих IL-17A. Звёздочкой обозначены статистически значимые отличия от величины соответствующего показателя в контроле
исследование влияния различных индукторов Nrf2 на процессы активации и дифференциров-ки Th-лимфоцитов в культуре in vitro.
Показано, что инкубация лимфоцитов селезенки с форбол-12-миристат-13-ацетатом и кальциевым ионофором иономицином приводит к усилению их пролиферации, сопровождаемой появлением колоний, и бласттрансформа-ции клеток с последующей дифференцировкой в эффекторные клетки. Поскольку форбол-12-миристат-13-ацетат и иономицин активируют протеинкиназу С, опосредующую проведение сигнала с Т-клеточного рецептора, данная стимуляция, в целом, схожа с антиген-зависимой активацией лимфоцитов.
Ранее нами было показано, что синтетический водорастворимый фенольный антиокси-дант ТС-13 обладает выраженной противовоспалительной активностью [2], связанной с его способностью индуцировать Nrf2 [1]. Обнаружено, что ТС-13 в концентрации 20 мкМ не изменяет продукцию ТЫ-ассоциированного ци-токина интерферона-у (данные не приведены), но статистически значимо (Me 110 %, Q1-Q3 108-128 %, p = 0,0369) увеличивает содержание в культуральной среде другого важного про-воспалительного медиатора, связанного с Th17-звеном иммунной системы, - IL-17A.
При исследовании влияния индукторов сигнальной системы Keap1/Nrf2/ARE на количество IL-ПА-продуцирующих клеток установлено, что среди нестимулированных Т-лимфоцитов практически отсутствуют продуценты IL-17A, при этом индукторы Nrf2 сульфорафан и tBHQ (но не TC-13) увеличивают количество секретирующих данный цитокин лимфоцитов (рис. 4).
Интересно, что генетически обусловленный дефицит генерации фагоцитами активных форм кислорода в эксперименте [17] и у больных хроническим гранулематозом [7] сопровождается гипервоспалительным фенотипом, который характеризуется, в частности, снижением активации Nrf2 и экспансией ТЫ7-лимфоци-тов, продуцирующих повышенные количества эффекторных цитокинов (IL-17, IL-21, IL-22).
Таким образом, индукция Nrf2 в условиях митогенной стимуляции Т-лимфоцитов in vitro приводит к изменению цитокинового профиля активированных клеток. При этом изменения носят разноплановый характер, свидетельствуя об иммуномодулирующем характере влияния активации сигнальной системы Keap1/Nrf2/ ARE на иммунный ответ. На основании полученных собственных данных можно предположить, что активация Nrf2 способствует преимущественной дифференцировке наивных Т-лимфоцитов в ТЫ7-клетки за счет ингибиро-вания ТЫ-дифференцировки, хотя мы не можем исключить, что эффекты индукторов Nrf2 в большей степени определяются условиями проведения эксперимента, чем и объясняются различия в полученных нами и другими группами исследователей результатах. В частности, эффекты индукторов Nrf2 на ТЫ/ТИ2-баланс in vivo могут быть в первую очередь обусловлены изменением функционального состояния антиген-презентирующих клеток [11, 20], дирижирующих дифференцировкой Т-лимфоцитов при развитии иммунного ответа. В то же время наблюдаемая нами стимуляция Nrf2 в ТЫ-лим-фоцитах при острой РТПХ, вероятно, является инструментом торможения чрезмерной активации лимфоцитарного звена иммунной системы и поддержания таким образом некоторого иммунного гомеостаза в условиях развития патологического процесса in vivo.
БЛАГОДАРНОСТИ
Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант 11-04-00640а).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Зенков Н.К., Меньщикова Е.Б., Кандалинце-ва Н.В. и др. Антиоксидантные и противовоспалительные свойства новых водорастворимых серосодержащих фенольных соединений // Биохимия. 2007. 72. (6). 790-798.
2. Зенков Н.К., Меньщикова Е.Б., Кандалинце-ва Н.В., Просенко А.Е. Структурно-функциональ-
ные особенности противовоспалительного действия новых водорастворимых серосодержащих фенольных антиоксидантов // Бюл. эксперим. биол. мед. 2009. (5). 521-524.
3. Bertolotti M., Yim S.H., Garcia-Manteiga J.M. B- to plasma-cell terminal differentiation entails oxidative stress and profound reshaping of the antioxidant responses // Antioxid. Redox. Signal. 2010. 13. 1133-1144.
4. Chapple S.J., Siowand R.C., Mann G.E. Crosstalk between Nrf2 and the proteasome: therapeutic potential of Nrf2 inducers in vascular disease and aging // Int. J. Biochem. Cell Biol. 2012. http://dx.doi. org/10.1016/j.biocel.2012.04.021.
5. Ferrara J.L., Levine J.E., Reddy P., Holler E. Graft-versus-host disease // Lancet. 2009. 373. 1550-1561.
6. Gatza E., Wahl D.R., Opipari A.W. et al. Manipulating the bioenergetics of alloreactive T cells causes their selective apoptosis and arrests graft-ver-sus-host disease // Sci. Transl. Med. 2011. 3. 67ra8.
7. Horvath R., Rozkova D., Lastovicka J. et al. Expansion of T helper type 17 lymphocytes in patients with chronic granulomatous disease // Clin. Exp. Immunol. 2011. 166. 26-33.
8. Itoh K., Mimura J., Yamamoto M. Discovery of the negative regulator of Nrf2, Keap1: a historical overview // Antioxid. Redox Signal. 2010. 13. 1665-1678.
9. Jackson S.H., Devadas S., Kwon J. et al. T cells express a phagocyte-type NADPH oxidase that is activated after T cell receptor stimulation // Nat. Immunol. 2004. 5. 818-827.
10. Kappel L.W., Goldberg G.L., King C.G. et al. IL-17 contributes to CD4-mediated graft-versus-host disease // Blood. 2009. 113. 945-952.
11. Kim H.J., Barajas B, Wang M., Nel A.E. Nrf2 activation by sulforaphane restores the age-related decrease of T(H)1 immunity: role of dendritic cells // J. Allergy Clin. Immunol. 2008. 121. 1255-1261.
12. McMahon M., Lamont D.J., Beattie K.A., Hayes J.D. Keapl perceives stress via three sensors for the endogenous signaling molecules nitric oxide, zinc, and alkenals // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2010. 107. 18838-18843.
13. Reddy P., Ferrara J.L.M. Mouse models of graft-versus-host disease // StemBook. Ed. Edited by D. Mathis, J. Ritz. Cambridge: Harvard Stem Cell Institute, 2008. doi/10.3824/stembook.1.36.1.
14. Rockwell C.E., Zhang M., Fields P.E., Klaas-sen C.D. Th2 skewing by activation of Nrf2 in CD4+ T cells // J. Immunol. 2012. 188. 1630-1637.
15. Schmaltz C., Alpdogan O., Horndasch K.J. et al. Differential use of Fas ligand and perforin cyto-toxic pathways by donor T cells in graft-versus-host disease and graft-versus-leukemia effect // Blood.
2001. 97. 2886-2895.
16. Surh C.D., Sprent J. Homeostasis of naive and memory T cells // Immunity. 2008. 29. 848-862.
17. SegalB.H., Han W, Bushey J.J. et al. NADPH oxidase limits innate immune responses in the lungs in mice // PLoS One. 2010. 5. e9631.
18. Teshima T., Ordemann R., Reddy P. et al. Acute graft-versus-host disease does not require al-loantigen expression on host epithelium // Nat. Med.
2002. 8. 575-581.
19. Wardman P. Fluorescent and luminescent probes for measurement of oxidative and nitrosa-tive species in cells and tissues: progress, pitfalls, and prospects // Free Radic. Biol. Med. 2007. 43. 995-1022.
20. Williams M.A., Rangasamy T., Bauer S.M. et al. Disruption of the transcription factor Nrf2 promotes pro-oxidative dendritic cells that stimulate Th2-like immunoresponsiveness upon activation by ambient particulate matter // J. Immunol. 2008. 181. 4545-4559.
REDOX-SENSITIVE SIGNALING SYSTEM Keap1/Nrf2/ARE IN DIFFERENTIATION AND ACTIVATION OF T LYMPHOCYTES
Anton Vladimirovich CHECHUSHKOV, Viktor Olegovich TKACHEV, Nikolay Konstantinovich ZENKOV, Elena Bronislavovna MENSHCHIKOVA
Center of Clinical and Experimental Medicine SB RAMS 630117, Novosibirsk, Timakov str., 2
Activation of the protective intracellular signaling system Keap1/Nrf2/ARE has been studied during Th1 immune response induced by transfer of allogeneic T lymphocytes from donor mice strain C57Bl6/J to F1 hybrid mice (C57Bl6/J x DBA/2)F1. Activation of donor T cells by MHC antigens expressed on antigen-presenting recipient cells, its clonal expansion and differentiation into effector cells induce acute graft-versus-host reaction (GVHR). Al-loreactive T lymphocytes have been shown to enhance generation of reactive oxygen species in acute GVHR, most likely - due to activation of the cell superoxide-generating systems. The observed increase in the synthesis of reactive oxygen species leads to the stabilization of transcription factor Nrf2, resulting in elevation of its concentration in T lymphocytes. Increased Nrf2 half-life T1/2 is a key event in activation of the signaling system Keap1/Nrf2/ARE and with translocation of transcription factor molecules into the cell nucleus determines the expression of target genes. In accordance with the findings of Nrf2 stabilization the synthesis of protein products of ARE-regulated genes gsta, nqol and gclm has also been shown to increase. In addition, it was found that when mice T lymphocytes are activated in vitro by mitogen following Nrf2 induction by phenolic antioxidants, the production of key Th1-dependent cytokine IFN-y does not change, although the synthesis of other pro-inflammatory mediator IL-17A, on the contrary, increases. Overall, the data suggest the involvement of the signaling system Keap1/Nrf2/ARE in the lymphocyte activation and differentiation in model systems in vitro and in vivo, although the effects of induction of this signaling pathway require further investigation.
Key words: signaling system Keap1/Nrf2/ARE, Th-1 biased immune response, acute graft versus host acute reaction (GVHR), T lymphocyte activation, phenol antioxidant TS-13.
Chechushkov A.V. - researcher of laboratory of cell physiology and pathology molecular mechanisms, e-mail: achechushkov@gmail.com
Tkachev V.O. - candidate of biological sciences, senior researcher of laboratory of cell physiology and pathology molecular mechanisms, e-mail: tkachev_victor@mail.ru
Zenkov N.K. - doctor of biological sciences, leading researcher of group for free-radical processes, e-mail: lemen@soramn.ru
Menshchikova E.B. - doctor of medical sciences, head of group for free-radical processes, e-mail: lemen@soramn.ru
