Внеклеточные везикулы, секретируемые активированными клетками ТНР-1, влияют на экспрессию генов воспаления в органах Danio rerio

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Внеклеточные везикулы, секретируемые иммунокомпетентными клетками, могут играть значительную роль в инициации, поддержании и прогрессировании системного воспаления. Цель исследования – изучить регуляторное влияние внеклеточных везикул, продуцированных активированными моноцитоподобными клетками линии THP-1, на уровень экспрессии генов воспаления в органах рыб Danio rerio. После интрацеломической инъекции ВВ, продуцированных клетками THP-1, активированных фактором некроза опухолей α (TNFα) и форбол-миристат-ацетатом (PMA) в разных концентрациях, оценивали относительный уровень экспрессии генов il-1b, il-6, tnf-α, ifn-γ, mpeg1.1, mpeg1.2, mpx, il-10 в мозге, печени и сердце методом ПЦР в реальном времени. Введение ВВ, секретируемых клетками ТНР-1, активированными TNF в концентрации 10 нг/мл и PMA в концентрациях 16 и 50 нг/мл, снижали экспрессию генов il-1b, ifn-γ, tnf-α, mpx, mpeg1.1, mpeg1.2 и il-10 в мозге, сердце и печени рыб Danio rerio. При этом ВВ, секретируемые клетками THP-1 под воздействием TNF в дозах 10 и 20 нг/мл, обладали разнонаправленными эффектами на экспрессию гена il-1β в мозге; на гены il-1β, il-10 и il-6 в сердце и на гены il-1β, il-6, il-10 в печени. ВВ, секретируемые клетками THP-1 под воздействием PMA в дозах 16 и 50 нг/мл, обладали аналогичными разнонаправленными эффектами в отношении генов il-6 и il-10 в сердце и на ген ifn-γ в печени. ВВ, продуцируемые активированными клетками THP-1, при интрацеломическом введении рыбам Danio rerio оказывают системный эффект, проявляющийся изменением экспрессии генов про- и противовоспалительных цитокинов в головном мозге, печени и сердце. В зависимости от вида и дозы использованного для активации стимула может меняться качественный состав продуцируемых везикул, что проявляется в силе и направленности детектируемых in vivo эффектов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Д. Б. Самбур

ФГБУ НМИЦ им. В. А. Алмазова

Email: golovkin_a@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

О. В. Калинина

ФГБУ НМИЦ им. В. А. Алмазова

Email: golovkin_a@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. Д. Акино

ФГБУ НМИЦ им. В. А. Алмазова

Email: golovkin_a@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

П. В. Тирикова

ФГБУ НМИЦ им. В. А. Алмазова

Email: golovkin_a@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

М. А. Мигунова

ФГБУ НМИЦ им. В. А. Алмазова

Email: golovkin_a@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

Е. Е. Королева

ФГБУ НМИЦ им. В. А. Алмазова

Email: golovkin_a@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. С. Трулев

ФГБУ “Институт экспериментальной медицины”

Email: golovkin_a@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. А. Рубинштейн

ФГБУ НМИЦ им. В. А. Алмазова; ФГБУ “Институт экспериментальной медицины”

Email: golovkin_a@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

И. В. Кудрявцев

ФГБУ НМИЦ им. В. А. Алмазова; ФГБУ “Институт экспериментальной медицины”

Email: golovkin_a@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

А. С. Головкин

ФГБУ НМИЦ им. В. А. Алмазова

Автор, ответственный за переписку.
Email: golovkin_a@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Lenz A., Franklin G.A., Cheadle W.G. // Systemic inflammation after trauma / Injury. 2007. V. 38. № 12. P. 1336–1345.
  2. Lee O., Xinyi Z., Partha D. // Pharmacological research. 2021. V. 170. P. 105692.
  3. Головкин А.С. Механизмы синдрома системного воспалительного ответа после операций с применением искусственного кровообращения / Дис… доктора мед. наук. 2014. Т. 14. № 03.
  4. Abbas A., Lichtman A., Pillai S. // Cellular and Molecular Immunology 9th edition. 2018. P. 62–65.
  5. Козлов В.А., Тихонова Е.П., Савченко А.А., Кудрявцев И.В., Андронова Н.В., Анисимова Е.Н., Головкин А.С., Демина Д.В., Здзитовецкий Д.Э., Калинина Ю.С., Каспаров Э.В., Козлов И.Г., Корсунский И.А., Кудлай Д.А., Кузьмина Т.Ю., Миноранская Н.С., Продеус А.П., Старикова Э.А., Черданцев Д.В., Чесноков А.Б., Шестерня П.А., Борисов А.Г. // Клиническая иммунология. Практическое пособие для инфекционистов. 2021. 550 с.
  6. Каспаров Э.В., Савченко А.А., Кудлай Д.А., Кудрявцев И.В., Тихонова Е.П., Головкин А.С., Борисов А.Г. // Клиническая иммунология. Реабилитация иммунной системы. 2022. 196 с.
  7. Черешнев В.А., Гусев Е.Ю. // Медицинская иммунология. 2012. Т. 14. № 1–2. С. 9–20.
  8. Cavaillon J.M., Annane D. // Journal of endotoxin research. 2006. V. 12. № 3. P. 151–170.
  9. Chanput W., Mes J., Vreeburg R.A., Savelkoul H.F., Wichers H.J. // Food & function. 2010. V. 1. № 3. P. 254–261.
  10. Zhang Y., Liu D., Chen X., Li J., Li L., Bian Z., Sun F., Lu J., Yin Y., Cai X., Sun Q., Wang K., Ba Y., Wang Q., Wang D., Yang J., Liu P., Xu T., Yan Q., Zhang J., Zen K., Zhang C.Y. // Molecular cell. 2010. V. 39. № 1. P. 133–144.
  11. McDonald M.K., Tian Y., Qureshi R.A., Gormley M., Ertel A., Gao R., Aradillas Lopez E., Alexander M., Sacan A., Fortina P., Ajit S.K. // Pain. 2014. V. 155. № 8. P. 1527–1539.
  12. Genin M., Clement F., Fattaccioli A., Raes M., Michiels C. // BMC Cancer. 2015. V. 15. № 1. P. 1–14.
  13. Chanput W., Mes J., Savelkoul H.F., Wichers H.J. // Food & function. 2013. V. 4. № 2. P. 266–276.
  14. Walsh S.A., Davis T.A. // Journal of Inflammation. 2022. V. 19. № 1. P. 6.
  15. Rossaint J., Kühne K., Skupski J., Van Aken H., Looney M.R., Hidalgo A., Zarbock A. // Nature communications. 2016. V. 7. № 1. P. 13464.
  16. Ohayon L., Zhang X., Dutta P. // Pharmacological research. 2021. V. 170. P. 105692.
  17. Aires I.D., Ribeiro-Rodrigues T., Boia R., Ferreira-Rodrigues M., Girao H., Ambrosio A.F., Santiago A.R. // Biomolecules. 2021. V. 11. № 6. P. 770.
  18. Hu Q., Su H., Li J., Lyon C., Tang W., Wan M., Hu T.Y. // Precision Clinical Medicine. 2020. V. 3. № 1. P. 54–66.
  19. Doyle L.M., Wang M.Z. // Cells. 2019. V. 8. № 7. P. 727.
  20. Zaborowski M.P., Balaj L., Breakefield X.O., Lai C.P. // Bioscience. 2015. V. 65. № 8. P. 783–797.
  21. Howe K., Clark M.D., Torroja C.F., Torrance J., Berthelot C., Muffato M., Collins J.E., Humphray S., McLaren K., Matthews L. et al. // Nature. 2013. V. 496. № 7446. P. 498–503.
  22. Zizioli D., Mione M., Varinelli M., Malagola M., Bernardi S., Alghisi E., Borsani G., Finazzi D., Monti E., Presta M., Russo D. // Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Molecular Basis of Disease. 2019. V. 1865 № 3. P. 620–633.
  23. Baranasic D., Hörtenhuber M., Balwierz P.J., Zehnder T., Mukarram A.K., Nepal C., Várnai C., Hadzhiev Y., Jimenez-Gonzalez A., Li N. et al. // Nature genetics. 2022. V. 54. № 7. P. 1037–1050.
  24. Акино А Д., Рубинштейн А.А., Головкин И.А., Тирикова П.В., Трулев А.С., Кудряыцев И.В., Головкин А.С. // Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. – 2024. Опубликовано онлайн 07.12.2023
  25. Dubashynskaya N.V., Bokatyi A.N., Golovkin A.S., Kudryavtsev I.V., Serebryakova M.K., Trulioff A.S., Dubrovskii Y.A., Skorik Y.A. // International Journal of Molecular Sciences. 2021. V. 22. № 20. P. 10960.
  26. Kudryavtsev I., Kalinina O., Bezrukikh V., Melnik O., Golovkin A. // Viruses. 2021. V. 13. № 5. P. 767.
  27. Kondratov K., Nikitin Y., Fedorov A., Kostareva A., Mikhailovskii V., Isakov D., Ivanov A., Golovkin A. // Journal of extracellular vesicles. 2020. V. 9. № 1. P. 1743139.
  28. Fedorov A., Kondratov K., Kishenko V., Mikhailovskii V., Kudryavtsev I., Belyakova M., Sidorkevich S., Vavilova T., Kostareva A., Sirotkina O., Golovkin A. // Platelets. 2020. V. 31. № 2. P. 226–235.
  29. Théry C., Witwer K.W., Aikawa E., Alcaraz M.J., Anderson J.D., Andriantsitohaina R., Antoniou A., Arab T., Archer F., Atkin-Smith G.K. et al. // Journal of extracellular vesicles. 2018. V. 7. № 1. P. 1535750.
  30. Welsh J.A., Van Der Pol E., Arkesteijn G.J.A., Bremer M., Brisson A., Coumans F., Dignat-George F., Duggan E., Ghiran I., Giebel B., Görgens A., Hendrix A., Lacroix R., Lannigan J., Libregts SFWM, Lozano-Andrés E., Morales-Kastresana A., Robert S., De Rond L., Tertel T., Tigges J., De Wever O., Yan X., Nieuwland R., Wauben MHM, Nolan J.P., Jones J.C. // Journal of extracellular vesicles. 2020. V. 9. № 1. P. 1713526.
  31. Welsh J.A., Arkesteijn G.J.A., Bremer M., Cimorelli M., Dignat-George F., Giebel B., Görgens A., Hendrix A., Kuiper M., Lacroix R., Lannigan J., van Leeuwen T.G., Lozano-Andrés E., Rao S., Robert S., de Rond L., Tang V.A., Tertel T., Yan X., Wauben M.H.M., Nolan J.P., Jones J.C., Nieuwland R., van der Pol E. // Journal of Extracellular Vesicles. 2023. V. 12. № 2. P. e12299.
  32. Ма И., Федоров А.В., Кондратов К.А., Князева А.А., Васютина М.Л., Головкин А.С. // Медицинская иммунология. 2021. Т. 23. № 5. С. 1069–1078.
  33. Singer M., Deutschman C.S., Seymour C.W., Shankar-Hari M., Annane D., Bauer M., Bellomo R., Bernard G.R., Chiche J.D., Coopersmith C.M., Hotchkiss R.S., Levy M.M., Marshall J.C., Martin G.S., Opal S.M., Rubenfeld G.D., van der Poll T., Vincent J.L., Angus D.C. // Jama. 2016. V. 315. № 8. P. 801–810.
  34. Mira J.C., Gentile L.F., Mathias B.J., Efron P.A., Brakenridge S.C., Mohr A.M., Moore F.A., Moldawer L L. // Critical care medicine. 2017. V. 45. № 2. P. 253–262.
  35. Toliver-Kinsky T., Kobayashi M., Suzuki F., Sherwood E.R. // Total burn care. 2018. P. 205–220. e4.
  36. Yáñez-Mó M., Siljander P.R., Andreu Z., Zavec A.B., Borràs F.E., Buzas E.I., Buzas K., Casal E., Cappello F., Carvalho J. et al. // Journal of extracellular vesicles. 2015. V. 4. № 1. P. 27066.
  37. Willekens F.L., Werre J.M., Kruijt J.K., Roerdinkholder-Stoelwinder B., Groenen-Döpp Y.A., van den Bos A.G., Bosman G.J., van Berkel T.J. // Blood. 2005. V. 105. № 5. P. 2141–2145.
  38. Linxweiler J., Kolbinger A., Himbert D., Zeuschner P., Saar M., Stöckle M., Junker K. // Cancers. 2021. V. 13. № 19. P. 4937.
  39. Morad G., Carman C.V., Hagedorn E.J., Perlin J.R., Zon L.I., Mustafaoglu N., Park T.E., Ingber D.E., Daisy C.C., Moses M.A. // ACS nano. 2019. V. 13. № 12. P. 13853–13865.
  40. Banks W.A., Sharma P., Bullock K.M., Hansen K.M., Ludwig N., Whiteside T.L. // International journal of molecular sciences. 2020. V. 21. № 12. P. 4407.
  41. Carata E., Muci M., Simona Di Giulio, Mariano S., Panzarini E. // International Journal of Molecular Sciences. 2023. V. 24. № . 14. P. 11251.
  42. Saint-Pol J., Gosselet F., Duban-Deweer S., Pottiez G., Karamanos Y. // Cells. 2020. V. 9. № 4. P. 851.
  43. Kodidela S., Sinha N., Kumar A., Zhou L., Godse S., Kumar S. // Scientific Reports. 2023. V. 13. № 1. P. 3005.
  44. Vakili S., Ahooyi T.M., Yarandi S.S., Donadoni M., Rappaport J., Sariyer I.K. // Brain sciences. 2020. V. 10. № 7. P. 424.
  45. Sarkar A., Mitra S., Mehta S., Raices R., Wewers M.D. // PloS one. 2009. V. 4. № 9. P. e7140.
  46. Ismail N., Wang Y., Dakhlallah D., Moldovan L., Agarwal K., Batte K., Shah P., Wisler J., Eubank T.D., Tridandapani S., Paulaitis M.E., Piper M.G., Marsh C.B. // Blood. 2013. V. 121. № 6. P. 984–995.
  47. Qu Y., Ramachandra L., Mohr S., Franchi L., Harding C.V., Nunez G., Dubyak G.R. // The Journal of Immunology. 2009. V. 182. № 8. P. 5052–5062.
  48. Femminò S., Penna C., Margarita S., Comità S., Brizzi M.F., Pagliaro P. // Vascular Pharmacology. 2020. V. 135. P. 106790.
  49. Schindler V.E.M., Alhamdan F., Preußer C., Hintz L., Alashkar Alhamwe B., Nist A., Stiewe T., Pogge von Strandmann E., Potaczek D.P., Thölken C., Garn H. // Biomedicines. 2022. V. 10. № 3. P. 622.
  50. Słomka A., Urban S.K., Lukacs-Kornek V., Żekanowska E., Kornek M. // Frontiers in immunology. 2018. V. 9. P. 2723.
  51. Caruso S., Poon I.K.H. // Frontiers in immunology. 2018. V. 9. P. 1486.
  52. Sheikh N.A., Jones L.A. // Cancer Immunology, Immunotherapy. 2008. V. 57. № 9. P. 1381–1390.
  53. Simak J., Gelderman M.P., Yu H., Wright V., Baird A.E. // Journal of thrombosis and haemostasis. 2006. V. 4. № 6. P. 1296–1302.
  54. Lackner P., Dietmann A., Beer R., Fischer M., Broessner G., Helbok R., Schmutzhard E. // Stroke. 2010. V. 41. № 10. P. 2353–2357.
  55. El-Gamal H., Parray A.S., Mir F.A., Shuaib A., Agouni A. // Journal of Cellular Physiology. 2019. V. 234. № 10. P. 16739–16754.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Дизайн исследования.

Скачать (150KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Характеристика внеклеточных везикул, секретируемых клетками THP-1. Размер внеклеточных везикул (а) и дисперсность (б), оцененные по результатам использования метода динамического рассеяния света. Результаты вестерн-блот анализа (в), выполненного с антителами к белку теплового шока 70 (HSP70) и мембранному гликопротеину семейства тетраспанинов CD9. Обозначения: V_NA – ВВ, секретируемые неактивированными клетками THP-1; V_РМА2 – ВВ, секретируемые клетками THP-1 при стимуляции РМА в концентрации 50 нг/мл; V_TNF2 – ВВ, секретируемые клетками THP-1 при стимуляции TNF в концентрации 20 нг/мл; THP-1 total – лизат клеток.

Скачать (148KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Средние размеры и концентрация ВВ, секретируемых клетками ТНР-1, рассчитанные по результатам анализа траектории наночастиц в диапазонах 30–150 и 150–400 нм: а – таблица размер/концентрация продуцируемых внеклеточных везикул в диапазоне 30–150 и 150–400 нм; б – графики размер/концентрация ВВ, секретируемых THP-1 клетками при активации TNF и PMA в разных концентрациях. Обозначения: V_NA – ВВ, секретируемые неактивированными клетками THP-1; V_РМА1 – ВВ, секретируемые клетками THP-1 при стимуляции РМА в концентрации 16 нг/мл; V_РМА2 – ВВ, секретируемые клетками THP-1 при стимуляции РМА в концентрации 50 нг/мл; V_TNF1 – ВВ, секретируемые клетками THP-1 при стимуляции TNF в концентрации 10 нг/мл; V_TNF2 – ВВ, секретируемые клетками THP-1 при стимуляции TNF в концентрации 20 нг/мл.

Скачать (236KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Иммунофенотипирование внеклеточных везикул, секретируемых клетками THP-1, исследованные методом высокочувствительной проточной лазерной цитометрии. Репрезентативные двухпараметровые псевдоцветные графики результатов иммунофенотипирования – с anti-CD54-PE и Annexin V-FITC антителами (a); с anti-CD63-APC и anti-CD9-PE/Cy7 антителами (б); в – концентрации позитивных по маркерам внеклеточных везикул. Результаты представлены в количестве событий в мкл, Ме (25; 75). Обозначения групп аналогичны рис. 3.

Скачать (530KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Относительная экспрессия генов il-1β (а), il-6 (б), il-10 (в), tnf-α (г), ifn-γ (д), mpx (е), mpeg1.1 (ж), mpeg1.2 (з) в образцах мозга рыб Danio rerio исследуемых групп: Control – интактные рыбы; DPBS – инъекция раствора DPBS; V_NA – инъекция ВВ, секретируемых неактивированными клетками THP-1; V_РМА1 – инъекция ВВ, секретируемых клетками THP-1 при стимуляции РМА в концентрации 16 нг/мл; V_РМА2 – инъекция ВВ, секретируемых клетками THP-1 при стимуляции РМА в концентрации 50 нг/мл; V_TNF1 – инъекция ВВ, секретируемых клетками THP-1 при стимуляции TNF в концентрации 10 нг/мл; V_TNF2 – инъекция ВВ, секретируемых клетками THP-1 при стимуляции TNF в концентрации 20 нг/мл.

Скачать (258KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Тепловая карта корреляции между относительной экспрессией генов в образцах мозга рыб Danio rerio внутри каждой исследуемой группы. Представлены группы рыб только с достоверными корреляциями (р < 0.05): a – е – группы рыб, обозначения которых аналогичны рис. 5. Полоса цветовой шкалы показывает диапазон коэффициента корреляции (r). Красный цвет обозначает высокую положительную корреляцию, уменьшающуюся до синей полосы, которая представляет отрицательную корреляцию.

Скачать (234KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Относительная экспрессия генов il-1β (а), il-6 (б), il-10 (в), tnf-α (г), ifn-γ (д), mpeg1.1 (е) в образцах сердца рыб Danio rerio исследуемых групп. Достоверные отличия между группами при р < 0.05. Обозначения групп рыб аналогичны рис. 5.

Скачать (220KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Тепловая карта корреляции между экспрессией генов в образцах сердца рыб Danio rerio. Представлены группы рыб только с достоверными корреляциями (р < 0.05): а – в – группы рыб, обозначения которых аналогичны рис. 5. Полоса цветовой шкалы показывает диапазон коэффициента корреляции (r). Красный цвет обозначает высокую положительную корреляцию, уменьшающуюся до синей полосы, которая представляет отрицательную корреляцию.

Скачать (121KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Относительная экспрессия генов il-1β (а), il-6 (б), il-10 (в), tnf-α (г), ifn-γ (д), mpx (е), mpeg1.1 (ж), mpeg1.2 (з) в образцах печени рыб Danio rerio исследуемых групп. Достоверные отличия между группами при р < 0.05. Обозначения групп рыб аналогичны рис. 5.

Скачать (234KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Тепловая карта корреляции между экспрессией генов в образцах печени рыб Danio rerio. Представлены группы рыб только с достоверными корреляциями (р < 0.05); а – д – группы рыб, обозначения которых аналогичны рис. 5. Полоса цветовой шкалы показывает диапазон коэффициента корреляции (r). Красный цвет обозначает высокую положительную корреляцию, уменьшающуюся до синей полосы, которая представляет отрицательную корреляцию.

Скачать (204KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024