![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Целью исследования является получение новых сведений о сочетанном действии природных и синтетических лигандов паттерн-распознающих рецепторов FPR (FPR1 и FPR2), TLR9, TLR4 и RAGE на функциональные ответы нейтрофильных гранулоцитов человека in vitro.
According to WHO, the main causes of death in the world are diseases etiologically associated with inflammatory processes. Discovering of pattern recognition receptors (PRRs) appeared to be the key stage of formation of modern ideas about the regulatory mechanisms of inflammatory processes. These structures recognize and bind antigenic determinants of microorganisms and cellular degradation products, triggering cascades of adaptive mechanisms aimed at maintaining homeostasis. All this explains the interest in PRR agonists and antagonists as active components of immunomodulatory therapeutic agents. The central participants in inflammation of any etiology are neutrophilic granulocytes. Due to the expression of a wide repertoire of PRRs, these cells form the first line of defense against pathogens and are involved in the complex regulation of all types of immune response. However, being pathologically activated in the intravascular environment neutrophilic granulocytes are the most important participants in the development of epithelial and endothelial dysfunctions, chronic and systemic inflammations. Despite the fact that the intrinsic effects of agonists of the vast majority of PRR neutrophilic granulocytes have been studied in sufficient detail, the identification of the main patterns of the combined action of physiological PRR ligands on the functional responses of neutrophils is still an urgent task of fundamental immunology, the solution of which will be able to clarify the pathophysiological aspects of many diseases. Considering the critical role of neutrophils in the formation of the immune response, the study of the effect of synthetic PRR ligands on the pro-inflammatory potential of these cells is a necessary step in any immunopharmacological research. The proposed project is aimed at studying the functional responses (adhesion, phagocytosis, production of reactive oxygen and nitrogen species, apoptosis and NETosis) of neutrophilic granulocytes during combined stimulation of pattern recognition receptors of the FPR (FPR1 and FPR2), TLR (TLR9 and TLR4) families with natural and synthetic ligands. and RAGE. The objective of the project is complex, including the study of the integration of signals mediated by FPR1, FPR2 and TLR9, including when TLR4-signaling is involved; RAGE and FPR; RAGE and TLR9. In addition, oligonucleotide aptamers to the TLR4, TLR9 and RAGE receptors described in the literature will be studied in order to select sequences that have a pronounced immunomodulatory activity against human neutrophilic granulocytes. The vast majority of studies on PRR-dependent signaling in myelocytic cells were carried out on primary cultures and cell lines of monocytes and macrophages or neutrophil-like HL-60 cells. In our experimental models, neutrophils isolated from the peripheral blood of healthy donors will be used, which increases the physiological relevance of the data obtained.
Реализация проекта позволит выявить основные закономерности сочетанного действия физиологических и синтетических лигандов паттерн-распознающих рецепторов, играющих существенную роль в развитии воспалительных процессов, а именно, FPR, TLR и RAGE, на функциональные ответы нейтрофилов человека. Полученные данные восполнят имеющиеся пробелы в представлениях о регуляторной роли PRR нейтрофилов в поддержании гомеостаза, смогут прояснить патофизиологические аспекты многих социально значимых заболеваний. Учитывая критическую роль нейтрофилов в формировании иммунного ответа, изучение действия синтетических лигандов PRR, в том числе, олигонуклеотидных аптамеров, на провоспалительный потенциал этих клеток имеет большое прикладное значение.
Руководитель проекта имеет большой опыт работы с иммунными клетками крови человека, в частности, принимала непосредственное участие в изучении действия сульфатидов и бактерий на апоптоз нейтрофилов; являлась активным участником исследований синтеза лейкотриенов и апоптоза нейтрофильных гранулоцитов под действием CpG-содержащих синтетических олигонуклеотидов, продемонстрировавших важную регуляторную роль низкомолекулярных клеточных медиаторов и показавших, что эффекты CpG-олигонуклеотидов класса A и ДНК-последовательностей, содержащих теломерные повторы, на синтез лейкотриенов опосредованы активаций транскрипционного фактора NF-kB. С участием руководителя проекта получены данные, свидетельствующие о том, что действие CpG-ODN класса А на нейтрофилы сочетает в себе как неспецифический прооксидантный компонент, так и специфический, предположительно, TLR9-зависимый, стимулирующий эффект на синтез оксида азота. Был продемонстрирован регуляторный потенциал лейцин-богатых последовательностей в отношении TLR9-опосредованного сигналинга нейтрофилов и показана модулирующая роль рецептора RAGE. Являлась активным участником исследования олигонуклеотидных последовательностей, содержащих теломерные повторы, благодаря которому было впервые показано, что G-квадруплексные структуры являются регуляторами синтеза лейкотриенов при взаимодействии нейтрофилов с бактериями, благодаря кальций-зависимому потенцирующему влиянию на фагоцитоз. Являлась непосредственным исполнителем в исследованиях, выявивших регулируемое оксидом азота образование физиологически активного соединения 5-оксо-ЕТЕ при взаимодействии нейтрофилов с частицами зимозана и бактериями Salmonella typhimurium и продемонстрировавших способность оксида азота регулировать продолжительность жизни нейтрофилов. Принимала участие в исследовании комплексного действия белка острой фазы церулоплазмина на функции нейтрофилов человека.
грант РНФ |
# | Сроки | Название |
1 | 8 августа 2023 г.-30 июня 2024 г. | Регуляция иммунных ответов нейтрофилов человека путем комбинированного воздействия на паттерн-распознающие рецепторы |
Результаты этапа: Задачей первого года реализации проекта было исследование основных закономерностей собственных и сочетанных эффектов агонистов рецепторов N-формиловых пептидов (FPR) и Толл-подобных рецепторов (TLR) на функциональную активность нейтрофилов человека. В работе использовали пептиды: fMLP – преимущественный агонист FPR1, и ММК1 - агонист FPR2. Детекция изменения концентрации свободного кальция в цитоплазме ([Ca2+]c) позволила определить диапазон эффективных доз FPR-агонистов, применимых в работе с нейтрофильными гранулоцитами. fMLP индуцирует увеличение [Ca2+]c, начиная с субнаномолярных концентраций. Минимальная концентрация пептида ММК1, необходимая для индукции подъема [Ca2+]c составляет 0,1 мкМ. Были получены данные, согласно которым антагонист FPR1, пептид Boc-MLP в концентрациях выше 0,01 мкМ обладает самостоятельным действием, вызывая устойчивое повышение уровня свободного кальция внутри клетки. На фоне действия Boc-MLP значительно снижается амплитуда транзиторного подъема [Ca2+]c при последующей стимуляции fMLP. Именно снижение влияния FPR1-агонистов на Ca2+-опосредуемые механизмы передачи сигнала, вероятнее всего, лежит в основе ингибирующего действия Boc-MLP. Прединкубация клеток в присутствии 0,01 – 1 мкМ Вос-MLP подавляет стимулирующие эффекты fMLP на адгезию нейтрофилов и накопление внутриклеточных оксидантов. Мы также предположили, что в концентрациях, обычно используемых для подавления FPR1-опосредованного сигналинга, пептид-антагонист может обладать самостоятельной биологической активностью в отношении нейтрофильных гранулоцитов. Позже были получены данные о проапоптотической активности Boc-MLP, выявляемой при длительных инкубациях. Этот факт следует учитывать в экспериментальной практике при использовании Boc-MLP для ингибирования FPR1-опосредованного сигналинга. Было исследовано самостоятельное и комбинированное действие лигандов FPR1 и FPR2 на адгезию нейтрофилов и продукцию активных форм кислорода. В используемых экспериментальных условиях изменение доли прикрепившихся к субстрату клеток положительно коррелировало с дозой fMLP и наблюдалось во всем исследуемом диапазоне концентраций пептида. Пептид ММК1 не оказывал значимого влияния на субстратную адгезию, но с высокой эффективностью ингибировал действие fMLP. Блокирование fMLP-индуцируемой адгезии может играть значимую роль в FPR2-опосредованной регуляции хемоаттрактантной активности N-формиловых пептидов бактериального происхождения. Пептид ММК1 не влиял на экстраклеточную генерацию активных форм кислорода (АФК), но в микромолярных концентрациях вызывал накопление цитоплазматических АФК. При сочетанной FPR1/FPR2 стимуляции нейтрофилов мы не выявили значимых эффектов ММК1 на АФК-стимулирующую активность fMLP. Продуцируемые в ответ на стимуляцию АФК и их производные, помимо микробицидной роли, являются важными вторичными мессенджерами, опосредующими внутриклеточные сигнальные каскады. Мы показали, что, помимо активации NOX2, fMLP потенцирует продукцию митохондриальных АФК, мишенями которых являются киназы Erk1/2 и p38, которые, в свою очередь, фосфорилируют фермент 5-липоксигеназу, потенцируя синтез полифункциональных регуляторов воспалительного процесса – лейкотриенов (LT). Добавление антиоксиданта Trolox подавляло действие fMLP на LT-синтез. В то же время, антиоксиданты N-ацетилцистеин (NAC) и гидросульфид натрия, напротив, усиливали действие fMLP. Поскольку NAC является предшественником глутатиона, а NaSH увеличивает соотношение GSH/GSSH, мы предположили, что в регуляции NOX2-опосредованных эффектов fMLP важную роль играет глутатионовая антиоксидантная система. Мы выявили снижение цитоплазматической концентрации восстановленных тиолов под действием пептида fMLP, как в покоящихся нейтрофилах, так и в клетках, взаимодействующих с бактериями S. typhimurium. Истощение пула GSH может служить сдерживающим фактором для FPR1-индуцируемых ответов. Добавление в инкубационную среду диамида, не влияя на прооксидантный эффект fMLP, существенно снижало концентрацию восстановленных тиолов, одновременно сдерживая потенцирование синтеза LT. Мы обнаружили, что FPR1-опосредованный сигналинг крайне чувствителен к действию экзогенного АТФ – лиганда экспрессируемого нейтрофилами рецептора P2X7R. Модулируя Са2+-опосредованный сигналинг, АТФ влияет на индуцируемый fMLP синтез лейкотриенов нейтрофилами. Получены экспериментальные данные, свидетельствующие об увеличении образования LT в условиях добавления АТФ после fMLP, и уменьшении – если пуринергическая стимуляция предшествовала действию fMLP. Для выявления закономерностей сочетанной TLR9/FPR-активации на функциональные ответы нейтрофилов использовали агонисты TLR9: CpG-содержащие синтетические олигонуклеотиды классов А (ОДН2236), В (ОДН2006), а также олигонуклеотид-аптамер R10-60. Изучая биологическую активность анти-TLR9 аптамера и связанных с ним олигонуклеотидных последовательностей (антидота, нонсенс-последовательностей), мы обнаружили, что нивелированию неспецифической активации клеток способствовала предварительная обработка олигонуклеотидных последовательностей, способствующая их фолдингу, оптимальные условия которой были определены экспериментально. Было показано, что в дозе от 0,5 мкМ и выше анти-TLR9 аптамер R10-60 и ОДН2336 потенцируют субстратную адгезию нейтрофилов. Пороговая концентрация ОДН2006, с точки зрения проадгезионной активости, не превышала 0,2 мкМ. Продемонстрирован синергизм, а также сенсибилизирующий потенциал агонистов TLR9 в отношении проадгезивного действия fMLP. FPR2-опосредуемая стимуляция, напротив, сдерживает проадгезивный эффект высоких доз олигонуклеотидов. В концентрациях, оказывающих самостоятельный прооксидантный эффект, нуклеотиды-агонисты TLR9 не влияли (R10-60) либо слабо потенцировали (ОДН2336, ОДН2006) накопление внутриклеточных АФК и экстраклеточную продукцию О2_•, индуцируемые fMLP. Однако в субмикромолярных дозах структуры ОДН2336 и R10-60 ингибировали прооксидантный эффект fMLP. Сдерживание FPR1-индуцируемого накопления АФК в цитоплазме нейтрофилов в условиях сочетанной FPR1/TLR9-стимуляции может быть связана с подавлением конститутивного синтеза оксида азота, продемонстрированным нами для TLR9-агониста R10-60. С ингибирующим действием низких доз TLR9-лигандов на прооксидантный потенциал fMLP, вероятно, связано выявленное нами антиапоптотическое действие этих соединений: в субмикромолярных концентрациях ОДН2336 и R10-60 сдерживают проапоптогенный эффект fMLP, увеличивая продолжительность жизни нейтрофилов. Для изучения закономерностей сочетанной FPR/TLR4-стимуляции использовали природный агонист TLR4 – липополисахарид (LPS), а также олигонуклеотидные аптамеры ApTLR#1R и ApTLR#1RT. Было показано, что для работы с нейтрофильными гранулоцитами предпочтительным является анти-TLR4-аптамер ApTLR#1RT, имеющий укороченный углеводофосфатный остов. Данный олигонуклеотид, не обладая самостоятельной активностью, сдерживает антиапоптотический эффект LPS, а также подавляет связывание и поглощение FITC-меченых опсонизированных бактерий S. typhimurium. | ||
2 | 1 июля 2024 г.-30 июня 2025 г. | Регуляция иммунных ответов нейтрофилов человека путем комбинированного воздействия на паттерн-распознающие рецепторы |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".