УДК 577.17.05
РОЛЬ ОКСИСТЕРИНОВ И ИХ СЕНСОРОВ В ИММУННОМ ОТВЕТЕ У МЛЕКОПИТАЮЩИХ
© 2013 г. М. И. Душкин
ФГБУ "НИИ терапии " СО РАМН, Новосибирск E-mail: midushkin@soramn.ru
Окисленные производные катаболизма холестерина оксистерины, образованные при участии монооксигеназ, являются сигнальными молекулами, включенными в регуляцию разнообразных биологических функций. Современные исследования свидетельствуют о вовлечении оксистери-нов в интегральную транскрипционную регуляцию липидного метаболизма и функций иммунных клеток. Регуляция иммунного ответа реализуется в результате изменения экспрессии системы сенсоров оксистеринов, включая Х рецепторы печени, ретиноид-родственные рецепторы, продукт гена, индуцируемого инсулином, оксистеринсвязывающие белки. За последнее десятилетие были идентифицированы новые рецепторы оксистеринов и открыты их новые функции в иммунных клетках, пробудившие к ним новый интерес в различных областях биомедицинских исследований. Рассмотрены механизмы участия оксистеринов в регуляции врожденного и приобретенного иммунитета и возможность использовать их сенсоры как фармакологические мишени хронических воспалительных и аутоиммунных заболеваний.
Ключевые слова: оксистерины, сенсоры оксистеринов, врожденный и адаптивный иммунный ответ.
ВВЕДЕНИЕ
Оксистерины являются продуктами ферментативного и неферментативного окисления холестерина (ХС). В физиологических условиях оксистерины в тканях человека и животных находятся в относительно низких концентрациях, составляя 10-1-10-4о% от содержания ХС. Молекула ХС содержит 27 атомов углерода, и ферментативное гидроксилирование происходит по положениям С4, С7, С24, С25 и С27 (рис. 1). Большинство ферментов, катализирующих синтез оксистеринов, относятся к цитохром Р450-зависимым монооксигеназам, и большая часть оксистери-нов образуются в процессе синтеза желчных кислот (Piculeva, 2006) (таблица). Классический путь превращения ХС в желчные кислоты в печени инициирует холестерин-7а-гидроксилаза (CYP7A1) эндоплазматического ретикулума (ЭР) гепатоцитов. Другая монооксигеназа ЭР клеток периферических тканей CYP7B1 катализирует образование 7а-гидроксиХС (7аГСХ), участвуя также в образовании соединений с двумя гидро-ксилами (т.к. 7а25-диГХС, 7а25-диГХС) (Stiles et al., 2009). Альтернативный путь начинается с гидроксилирования молекулы ХС в положении С27 митохондриальной стерин 27-гидроксилазой
(CYP27A1), которая присутствует во всех тканях. Вместе с тем, 27-гидроксихолестерин (27ГХС) интенсивно образуется в легких, где сосредоточено около половины его концентрации в организме (Cali, Russell, 1991). Синтез 24(Б)-гиро-ксихолестерина (24ГХС) происходит при участии стерин-24-гидроксилазы (CYP46A1) главным образом в мозгу, где у человека сосредоточено около 80% этого соединения (Leoni, Caccia, 2011; Russell et al., 2009). Практически во всех тканях происходит также образование 25-гидроксихо-лестерина (25ГХС) под действием холестерин 25-гидроксилазы (ХС25Г) ЭР, которая относится к группе безгеминовых железосодержащих ферментов (Lund et al., 1998). Вместе с тем, недавно было обнаружено, что 25ГХС может быть продуктом холестерин 4-гидроксилазы (CYP3A4) ЭР гепатоцитов мышей (Honda et al., 2011). Образование регуляторных оксистеринов происходит и при шунтировании пути синтеза ХС с участием сквален эпоксидазы (СЭ) в результате реакции, продуктом которой является 24(Б),25-эпоксиХС (24(Б),25ЭХС) (Piculeva, 2006). Окисление ХС в других положениях алифатической цепи молекулы (например, С20, С22) происходит при синтезе стероидных гормонов и нейропептидов. Ауто-окисленные формы оксистеринов образуются
ЛИПОПРОТЕИНЫ И АПОПТОТИЧЕСКИЕ КЛЕТКИ
StAR |
ЭРХС
Митохондриальный ХС f ХС27Г |
Эстерификация ХС
XC-SCAP
Синтез 27-ГХС
. SULT2Blb
Задержка SREBPB3P
Отрицательная
регуляция синтеза ХС и его захвата
27-ХС-. INSIG
Протеолиз ГМГКоАР
27-rXC3S
Активация LXR
I
Экспрессия транспортеров . ХС ABC
Протеолиз ЛНПР
Выход ХС
I .
Снижение ХС плазматической мембраны и подавление ОТкВ
Рис. 1. Схема участия оксистеринов и их сенсоров в поддержании холестеринового гомеостаза и ослаблении воспалительного потенциала макрофагов в физиологических условиях: ЭР - эндоплазматический ретикулум; ХС - холестерин; 27ГХС -27-гидроксихолестерин; ХС27Г-холестерин 27-гидроксилаза; ЬХЯ - Х рецепторы печени; БКЕБР - белок, связывающий стерин-чувствительные элементы; ШБЮ - продукт гена, индуцируемого инсулином; БСАР - белок расщепления-активации БЯЕБР; 8иЬТ2Б1Ь - сульфотрансфераза; | - повышение; | - снижение; -у- - инактивация.
при атаке свободных радикалов кислорода (СРК) двойной связи в кольце В молекулы ХС (Iuliano, 2011). В основном, к ним относятся 7-кетоХС (7КХС), 7ß-гидроксиХС (7ßrXC), 5,6-эпоксихо-лестерин (5,6ЭХС), а также 3ß,5a,6ß-тригидрок-сихолестан.
Концентрация оксистеринов в иммунных клетках может драматически изменяться в ответ на различные иммунные и воспалительные стимулы. Использование технологии масс-спектро-метрии в сочетании с газовой хроматографией позволило детектировать уровень некоторых внутриклеточных оксистеринов, включая 7аГХС, 7KXC, 22(Я)ГХС, 24(S), 25ГХС, 25ГХС
и 27ГХС в мышиных перитонеальных и костномозговых макрофагах в норме и при активации толл-подобных рецепторов-4 (TLR4) (Dennis et al., 2010). В последние годы появились данные о новых белковых акцепторах оксистеринов, так называемых оксистериновых сенсоров, экспрессия которых кардинально изменяется в клетках в процессе реализации программы врожденного и приобретенного иммунного ответа (таблица). Настоящий обзор посвящен молекулярно-биоло-гическим механизмам вовлечения оксистеринов и их белковых сенсоров в регуляцию функций мак-
рофагов, дендритных клеток, Т- и В-лимфоцитов в контексте воспалительных и аутоиммунных заболеваний.
X рецепторы печени (ЬХЯя). Важными "сенсорами" оксистеринов в регуляции обмена ХС в различных тканях организма и в том числе иммунных клетках являются ЬХЯз. ЬХЯз представлены двумя изоформами а и р. Эндогенные лиганды к ЬХЯз представляют собой производные ХС с окисленной боковой цепью, такие как 24(Б),25ЭХС, 22(Я)ГХС, 27ГХС, 24(Б)ГХС, и 25ГХС рапо'№зк1 ег а1., 1999; Яе8сЫу ег а1., 2008). 7КХС и 7РГХС, а также предшественник желчных кислот 7аГХС проявляют низкое сродство к двум изоформам ЬХЯз. Значительный вклад в экспрессию ЬХЯз могут вносить оксистерины в составе пищевых продуктов. Например, 5а,6а-эпоксихолестерин, индуцирующий развитие атеросклероза у животных, селективно связывается с ЬХЯз (полумаксимальная эффективная концентрация (ЕС50) около 76 нМ) и подавляет экспрессию их генов-мишеней (БеггоШп ег а1., 2010). Наряду с синтезом эндогенных агонистов, в клетках млекопитающих происходит также образование сульфатированных форм оксистеринов, которые выступают как антагонисты ЬХЯз
Участие наиболее изученных эндогенных оксистеринов и их сенсоров в регуляции функций иммунных клеток
Оксистерины Ферменты синтеза оксистеринов и их гены Сенсоры оксистеринов Иммунологические функции
27-гидрокси-холестерин Митохондриальная 27-гидроксилаза (СУР27Л1) Позитивная регуляция LXRa и в, негативная регуляция SREBP через INSIG, OSБP Дифференцировка иммунных клеток, негативная регуляция пролиферации Т-и В-клеток, образования нейтрофилов, регуляция иммунного ответа в макрофагах и дендритных клетках
25-гидрокси-холестерин Микросомальная холестерин 25-гидроксилаза (СН25Н) Позитивная регуляция RORy, OSБP, LXRa и в, негативная регуляция SREBP Липидный медиатор врожденного и адаптивного иммунитета
7а-гидрокси-холестерин Микросомальная холестерин 7а-гидроксилаза печени (СУР7Л1), тканей (СУР7Б1) Негативная регуляция RORa и RORy Негативная регуляция клановой диффе-ренцировки Т-лифоцитов в ТЫ7-лим-фоциты, ингибитор синтеза ДНК в лимфоцитах
7а, 25-гидро-кси-холестерин Микросомальная холестерин 25-гидроксилаза (СН25Н) и микросо-мальная холестерин 7а-гидроксилаза (СУР7Б1) Эффективный лиганд рецептора гена 2, индуцированного Эштейн-Барр вирусом Хемоаттрактант, миграция Б-лимфоцитов и других иммунных клеток
24(S), 25-эпок-си-холестерин Микросомальная сква-лен эпоксидаза (SQLE) Регуляция LXRs, SREБP через INSIG, негативная регуляция RORy и RORa Дифференцировка иммунных клеток, негативная регуляция пролиферации Т- и В-клеток и дифференцировки ТЫ7-лим-фоцитов
24^)-гидрокси-холестерин Микросомальная холестерин 24-гидроксилаза мозга (СУР46Л1) Регуляция LXRs, SREБP, негативная регуляция RORy и RORa Регуляция иммунного и аутоиммунного ответа в клетках центральной нервной системы
3-сульфаты оксистерина Цитозольная суль-фотрансфераза ^иЦГ2Б1Ъ) Антагонист LXRs, агонист PPARy Стимулятор пролиферации активированных Т-лимфоцитов, ингибитор классической (М1) активации макрофагов
Примечание: ЬХЯ - Х рецепторы печени; БКЕБР - белок, связывающий стеринчувствительные элементы; ШБЮ - продукт гена, индуцируемого инсулином; ЯОЯ - сиротский рецептор, родственный рецепторам ретиноидов; ОББР - оксистерин-связывающие белки; РРЛЯ - рецепторы активаторов пролиферации пероксисом.
(Xu et al., 2010). Образование 3-моносульфатов (3S) оксистеринов катализируется сульфотранс-феразой (SULTBlb) и происходит в различных типах клеток, включая имунные (Ma et al., 2008; Cook et al., 2009; Bai et al., 2011). Мыши с тройным нокаутом CYP27, CYP46 и ХС25Г или животные с эктопической экспрессией SULTBlb проявляют низкий уровень экспрессии LXRs при холестериновой диете (Chen et al., 2007). Вместе с тем, добавление в диету синтетического агониста LXRs Т0901317 вызывает экспрессию LXRs как у мышей с отсутствием синтеза эндогенных оксистеринов, так и мышей с увеличенным синтезом 3-сульфатов оксистеринов. Эти данные служат веским основанием считать, что конверсия ХС в оксистерины является лимити-
рущим фактором в индукции экспрессии ЬХЯэ в клетках. Оксистерины, взаимодействуя с LXRs, стимулирует образование пермиссивных гете-родимеров с Х рецепторами ретиноидов (RXR), относящимися к семейству ядерных рецепторов, которые регулируются 9-цис-ретиноевой кислотой и длинноцепочечными полиненасыщенными жирными кислотами. Регуляция экспрессии генов осуще
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.