научная статья по теме ЭКЗОГЕННЫЙ БЕЛОК ТЕПЛОВОГО ШОКА HSP70 ПОДАВЛЯЕТ АКТИВАЦИЮ НЕЙТРОФИЛОВ ЧЕЛОВЕКА ПОД ДЕЙСТВИЕМ БАКТЕРИАЛЬНЫХ ПАТОГЕНОВ Математика

Текст научной статьи на тему «ЭКЗОГЕННЫЙ БЕЛОК ТЕПЛОВОГО ШОКА HSP70 ПОДАВЛЯЕТ АКТИВАЦИЮ НЕЙТРОФИЛОВ ЧЕЛОВЕКА ПОД ДЕЙСТВИЕМ БАКТЕРИАЛЬНЫХ ПАТОГЕНОВ»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2010, том 435, № 3, с. 407-410

БИОХИМИЯ, БИОФИЗИКА, МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ

УДК 591.3:57.082+577.112.6

ЭКЗОГЕННЫЙ БЕЛОК ТЕПЛОВОГО ШОКА Н8Р70 ПОДАВЛЯЕТ АКТИВАЦИЮ НЕЙТРОФИЛОВ ЧЕЛОВЕКА ПОД ДЕЙСТВИЕМ БАКТЕРИАЛЬНЫХ ПАТОГЕНОВ © 2010 г. М. М. Юринская, М. Б. Евгеньев, О. Ю. Антонова, М. Г. Винокуров

Представлено академиком Ю.В. Ильиным 14.04.2010 г. Поступило 17.06.2010 г.

В настоящее время в практической медицине нет эффективных средств защиты от грамотрица-тельного и грамположительного сепсиса. В настоящей работе на нейтрофилах человека, играющих ключевую роль в развитии сепсиса, показано, что экзогенный белок теплового шока с молекулярной массой 70 килодальтон (HSP70) имеет достоверное защитное действие от липопо-лисахарида и липотейхоевой кислоты.

Нейтрофилы играют центральную роль в воспалительном ответе организма человека (млекопитающих) при бактериальной инфекции. Активаторами патологических процессов в организме человека при сепсисе являются компоненты грам-отрицательных и грамположительных бактерий [1]. В распознавании бактериальных патогенов важная роль принадлежит клеточным То11 like-ре-цепторам (T1R) миелоидных клеток. T1R4- и T1R2-в кооперации с CDM-рецептором распознают соответственно грамотрицательные и грамположи-тельные бактериальные патогены. Липотейхоевая кислота (LTA) — главный компонент клеточных мембран грамположительных бактерий — вызывает стимуляцию функций нейтрофилов и моноцитов человека через активацию T1R2-, CD 14- и СЭ36-рецепторов [2, 3]. В активации миелоидных клеток под действием липополисахаридов (LPS, эндотоксинов) участвуют компоненты рецептор-ного комплекса T1R4/CD14/MD2, а также другие белки и рецепторы [4].

В патогенезе воспалительных заболеваний (в том числе и сепсиса) важная роль принадлежит нейтрофилам. LPS и LTA вызывают активацию нейтрофилов: увеличивают продукцию активных форм кислорода, TNFa, экспрессию р2-интегри-

Институт биофизики клетки

Российской Академии наук, Пущино Московской обл.

Институт молекулярной биологии

им В.А. Энгельгардта

Российской Академии наук, Москва

Пущинский государственный университет

нов. Эти бактериальные патогены увеличивают продолжительность жизни циркулирующих в кровяном русле нейтрофилов, ингибируя их апо-птоз [2, 5].

При сепсисе в различных миелоидных клетках происходит увеличение синтеза и накопления белков теплового шока (HSP), в частности HSP70, играющего важную роль в механизмах защиты организма от теплового и других видов стресса и участвующего в механизме толерантности к эндотоксинам миелоидных клеток [6].

В последнее время показано, что экзогенный HSP70 оказывает защитное действие на клеточные культуры [7], увеличивает выживаемость животных в модели эндотоксинового шока [8], а также оказывает защитное действие на активацию ней-трофилов при действии липополисахаридов [9].

Целью настоящей работы было исследование действия экзогенного рекомбинантного белка теплового шока HSP70 на активацию нейтрофи-лов при действии липотейхоевой кислоты.

В работе использовали следующие вещества: среда RPMI-1640, эмбриональная телячья сыворотка (ЭТС), иодид пропидия, HEPES, краситель Crystal Violet, раствор Хенкса (HBSS), пенициллин, стрептомицин, дигитонин, фиколл 400, фосфатный буфер, формил-метионил-лейцил-фе-нилаланин (fMLP), LPS из E. coli O55:B5, липотейхоевая кислота из Staphylococcus aureus ("Sigma", США).

Ген рекомбинантного человеческого белка HSP70 был клонирован для дальнейшей экспрессии под полиэдриновым промотором в бакмиду, как описано в [10]. Рекомбинантный человеческий HSP70, экспрессированный в клетках шелкопряда (Spodoptera) очищали на Ni-NTA-колон-ках согласно рекомендациям производителя (QIAGEN, Ni-NTA Superflow BioRobot Hand Book).

Нейтрофилы выделяли из периферической крови здоровых доноров с помощью метода дифференциального центрифугирования на 2-слой-ном градиенте фиколла—верографина (1.119 г/мл

408

ЮРИНСКАЯ и др.

Хемилюминесценция, % Хемилюминесценция, % Хемилюминесценция, %

250 200 150 100 50 0

(а)

0 10 1001000 LTA, нг/мл

220 200 180 160 140 120 100 80 60

У

0 100 1000 HSP70, нг/мл

160

140

120

100

80

1

(в) I

0 100 1000 HSP70, нг/мл

Рис. 1. Действие липотейхоевой кислоты (ЕГЛ) и Н8Р70 на продукцию активных форм кислорода нейтрофилами (а, б) и моноцитами (в) в присутствии (1) и в отсутствие (2) ЕГД. Концентрация ЕГД на б, в — 1 мкг/мл.

и 1.077 г/мл). Моноциты выделяли по методике центрифугированием мононуклеарной фракции на градиенте перколла плотностью 1.064 г/мл [10].

Жизнеспособность нейтрофилов и моноцитов контролировали методом проточной цитофлуо-риметрии с использованием иодида пропидия [9]. Жизнеспособность выделенных клеток составляла 98-99%.

Праймирование нейтрофилов проводили по [9] с некоторыми модификациями. Нейтрофилы в HBSS (1 • 106 клеток/мл) были праймированы 20 нг/мл LPS в течение 30 мин при 37°С, 5% СО2 в присутствии 2%-ной плазмы (пул плазмы 10 здоровых доноров хранился перед использованием при -70°С). Образцы помещали в люмино-метр 1250 LKB (Швеция). Клетки были стимулированы с 1 мкМ fMLP в присутствии 350 мкМ люми-нола. Хемилюминесценцию (ХЛ) регистрировали в течение 10 мин.

Продукцию TNFa нейтрофилами определяли по цитотоксическому действию образцов на клетки-мишени линии L-929. Клетки линии L-929 культивировали в 96-луночных планшетах по 2 • 104 клеток в 100 мкл на лунку в среде RPMI-1640, содержащей 10% ЭТС, 1% Z-глютамина, 1% стрептомицина, 1% пенициллина при 37°С и 5% С02. Через 24 ч культивирования к образовавшемуся монослою клеток L-929 добавляли актино-мицин D ("Sigma") в концентрации 1 мкг/мл и затем по 100 мкл супернатанта нейтрофилов. К контрольным лункам добавляли только среду. Планшеты инкубировали в течение 24 ч при 37°С, 5% С02, окрашивали красителем Crystal Violet и определяли выживаемость клеток после растворения кристаллов в 1%-ном растворе додецил-сульфата натрия. Оптическую плотность измеряли при 595 нм. Продукцию TNFa определяли по

индексу цитотоксичности [12]. Экспериментальные данные анализировали с помощью программы SigmaPlot.

В первой серии экспериментов исследовано действие рекомбинантного белка теплового шока на продукцию активных форм кислорода (АФК), продуцируемых нейтрофилами в ответ на действие LTA. Инкубирование нейтрофилов с липо-тейхоевой кислотой (в диапазоне концентраций от 10 нг/мл до 1 мкг/мл) значительно увеличивало величину ХЛ клеток по сравнению с контролем (рис. 1). HSP70 несколько увеличивал продукцию АФК нейтрофилами по сравнению с контрольными нейтрофилами (рис. 1б, 1). Значения ХЛ нейтрофилов в присутствии HSP70 и полимикси-на В практически не отличались от ХЛ контрольных клеток (данные не приведены). Предварительное инкубирование нейтрофилов в течение 5 мин с HSP70 (перед добавлением LTA) значительно снижало величину ХЛ клеток по сравнению с активацией в присутствии только LTA (рис. 1б). Защитное действие HSP70 от активации LTA также наблюдалось в экспериментах с моноцитами. Предварительное инкубирование моноцитов с HSP70 (перед добавлением LTA) снижало LTA-индуцированную активацию этих клеток (рис. 1в).

Во второй серии экспериментов проведено сравнительное изучение действия HSP70 на продукцию TNFa нейтрофилами в присутствии ли-пополисахарида и липотейхоевой кислоты. В отсутствие бактериальных патогенов HSP70 вызывал небольшое увеличение продукции TNFa контрольными нейтрофилами (рис. 2, К, 2). В присутствии LPS и LTA происходило увеличение продукции TNFa. При этом продукция TNFa при действии LPS более выражена, чем при действии LTA (150 и 50 пг/мл соответственно). Пред-

ЭКЗОГЕННЫЙ БЕЛОК ТЕПЛОВОГО ШОКА

409

TNF a, пг/мл

180 -

160 -

140 -

120 -

100 -

80 -

60 -

40 -

20 _

Ол

0

к

LPS

LTA

Флуоресценция, отн. ед. 380

360 340 320 300 280 260 240 220 200

Рис. 2. Действие 5 мкг/мл HSP70 на продукцию TNFa нейтрофилами (5 • 106 клеток/мл) в отсутствие (1) и в присутствии (2) бактериального патогена. LTA — 1 мкг/мл, LPS — 1 мкг/мл.

варительное инкубирование нейтрофилов с 5 мкг/мл HSP70 в течение 5 мин значительно снижало продукцию TNFa нейтрофилами при действии LPS (47 пг/мл) и LTA (32 пг/мл) по сравнению с действием бактериальных патогенов в отсутствие HSP70 (рис. 2, LPS, 2, LTA, 2).

В третьей серии экспериментов исследовано действие HSP70 и LTA на экспрессию CDH^CD^^-цепторов в мембране нейтрофилов. LTA в концентрации 1 мкг/мл увеличивала экспрессию этих рецепторов нейтрофилов (рис. 3, 2), что согласуется с данными авторов работы [13]. HSP70 несколько увеличивал экспрессию этих рецепторов (рис. 3, 3). Предварительное инкубирование нейтрофилов с HSP70 (до добавления LTA) снижало экспрессию CD11b/CD18-рецепторов (рис. 3, 4) по сравнению с экспрессией рецепторов при действии только LTA (рис. 3, 2).

При действии бактериальных патогенов на миелоидные клетки происходит достаточно быстрое их взаимодействие со специфическими рецепторами клеток-мишеней. Анализ кинетики защитного действия HSP70 на образование АФК нейтрофилами при воздействии LTA показал, что максимальное ингибирование LTA-индуциро-ванной активации происходит через 4—5 мин после введения HSP70, что хорошо коррелирует с полученными ранее данными о кинетике защитного действия HSP70 на активацию нейтрофилов при действии LPS [9].

В наших экспериментах продукция АФК увеличивалась до 200% в интервале концентраций LTA от 0.01 до 1 мкг/мл (рис. 1а). Примерно такое

Рис. 3. Экспрессия СВ11Ъ/СВ18-рецепторов на ней-трофилах (106 клеток/мл). 1 — контроль; 2 — 1 мкг/мл LTA; 3 — 2 мкг/мл HSP70; 4 — нейтрофилы, инкубированные сначала с 2 мкг/мл HSP70, затем с 1 мкг/мл LTA.

же изменение активности нейтрофилов и моноцитов происходит при действии значительно более низких концентраций LPS (1—20 нг/мл) [2, 9]. Доставка LPS и LTA к специфическим ^R-рецеп-торам миелоидных клеток происходит с помощью CDM-рецепторов [2, 4], которых в нейтрофилах экспрессируется всего 7000 рецепторов (в отличие от моноцитов, в которых их экспрессируется 100000) [14]. При действии LTA на миелоидные клетки происходит увеличение экспрессии р2-инте-гриновых рецепторов адгез

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.

Показать целиком