Ингибирующий эффект антагонистов рецептора P2X7 на продукцию интерлейкина-8 макрофагами человека в ответ на действие нейтрофильных α-дефензинов

  • Юрий Владимирович Чалый Университет Айовы, 2191 ML 500, ул. Ньютон-роуд, IA 52242, Айова Сити, США
  • Наталья Николаевна Нашкевич Международный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова Белорусского государственного университета, ул. Долгобродская, 23/1, 220070, г. Минск, Беларусь

Аннотация

Миелоидные α-дефензины – мультифункциональные катионные пептиды системы врожденного иммунитета – играют важную роль в инфекционно-воспалительной патологии человека. Ранее нами было показано участие HNP 1–3 (human neutrophil peptides 1–3) в регуляции воспаления за счет стимуляции экспрессии ряда цитокинов, в том числе хемокина интерлейкина-8 (ИЛ-8, CXCL8), в моноцитах крови и других клетках человека, однако механизмы подобных эффектов HNP изучены недостаточно. При помощи антагонистов рецептора P2X7 – ингибиторов PPADS и KN-62 – показано эффективное подавление продукции ИЛ-8 в ответ на действие HNP в культуре макрофагов человека, в то время как вызванная фактором некроза опухолей-α продукция ИЛ-8 практически не ингибировалась KN-62. Данные указывают на возможное вовлечение пуринергического рецептора P2X7 в клеточные ответы макрофагов при стимуляции миелоидными дефензинами и могут быть полезны для понимания механизмов участия НNР в воспалении в норме и при патологии, а также совершенствования методов диагностики и лечения дефензин-ассоциированных заболеваний. 

Биографии авторов

Юрий Владимирович Чалый, Университет Айовы, 2191 ML 500, ул. Ньютон-роуд, IA 52242, Айова Сити, США

кандидат биологических наук; aссистент-профессор отдела педиатрии медицинского колледжа им. Д. В. Карвера Университета Айовы

Наталья Николаевна Нашкевич, Международный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова Белорусского государственного университета, ул. Долгобродская, 23/1, 220070, г. Минск, Беларусь

кандидат биологических наук; доцент кафедры радиационной гигиены и эпидемиологии

Литература

  1. Ganz T. Defensins: antimicrobial peptides of innate immunity. Nat. Rev. Immunol. 2003. Vol. 3. P. 710 –720. DOI: 10.1038/ nri1180.
  2. Lehrer R. I. Multispecific myeloid defensins. Curr. Opin. Hematol. 2007. Vol. 14. P. 16 –21.
  3. Suarez-Carmona M., Hubert P., Delvenne P., et al. Defensins: «Simple» antimicrobial peptides or broad-spectrum molecules? Cytokine Growth Factor Rev. 2015. Vol. 26, No. 3. P. 361–370.
  4. Nashkevich N. N. [Alfa-defensins as multifunctional molecules of neutrophils: the role in inflammation and in infectious human pathology]. Actual problems of human infectious pathology : sb. nauchn. tr. Issue 6 / ed. by L. P. Titov. Minsk, 2013. P 221–226. DVD-ROM (in Russ.).
  5. Panyutich A. V., Panyutich E. A., Krapivin V. A., et al. Plasma defensin concentrations are elevated in patients with septicemia or bacterial meningitis. J. Lab. Clin. Med. 1993. Vol. 122. P. 202–207.
  6. Kudin A. P., Nashkevich N. N., Koleda S. T., et al. [Blood and liquor levels of some cytokines by children with generalized forms of meningococcal infection]. Меd. novosti. 2001. No. 10. P. 66 – 68 (in Russ.).
  7. Akalovich S. T., Nashkevich N. N., Kudin А. P., et al. The levels of soluble receptor of tumor necrosis factor p55, alpha-defensins and IL-877 и IL-872 forms of interleukin-8 in blood and cerebrospinal liquid of children with generalized forms of meningococcal infection. Med. Immunol. 2005. Vol. 7. P. 575–578 (in Russ.).
  8. Chaly Y. V., Nashkevich N. N., Voitenok N. N. The effect of oxygen radicals, NO, cytoskeletal active compounds, neutrophil defensins and tumor necrosis factor-α on expression of IL-8 gene in human cell lines. Infection and immunity : materialy nauchn.-prakt. konf., posvyashchennoi 75-letiyu BelNIIEM (Minsk, 9 –10 Dec., 1999). Minsk, 1999. P. 557–558 (in Russ.).
  9. Chaly Y., Nashkevich N., Voitenok N. Cell stress conditions induce expression of IL-8 in different cell lines. J. Leuk. Biol. Suppl. 2000. P. 14.
  10. Misuno N. I., Kolesnikova T. S., Lehrer R. I., et al. Effects of human defensin HNP-1 on the production of tumor necrosis factor-α by human blood monocytes in vitro. Biul. Eksp. Biol. Med. 1992. Vol. 113. P. 524 –527. 11. Chaly Y. V., Paleolog E. M., Kolesnikova T. S., et al. Neutrophil α-defensin human neutrophil peptide modulates cytokine production in human monocytes and adhesion molecule expression in endothelial cells. Eur. Cytokine Netw. 2000. Vol. 11. P. 257–266.
  11. Chaly Y. V., Kotlinski K. V., Sholukh A. M., et al. The induction of IL-8 in various cells by human alpha-defensins: different mechanisms of IL-8 induction by neutrophil defensins in monocytic and non-monocytic cells. Abst. of Eighth John Humphrey Advanced Summer Program in Immunology (Moscow, 10 –14 Sept., 2007). Moscow, 2007. P. 10.
  12. Sakamoto N., Mukae H., Fujii T., et al. Differential effects of alpha- and beta-defensin on cytokine production by cultured human bronchial epithelial cells. Am. J. Physiol. Lung. Cell Mol. Physiol. 2005. Vol. 288, No. 3. P. 508–513. DOI: 10.1152/ajplung.00076.2004.
  13. Boniotto M., Jordan W. J., Eskdale J., et al. Human beta-defensin 2 induces a vigorous cytokine response in peripheral blood mononuclear cells. Antimicrob. Agents Chemother. 2006. Vol. 50, No. 4. P. 1433–1441. DOI: 10.1128/AAC.50.4.1433-1441.2006.
  14. Elssner A., Duncan M., Gavrilin M., et al. A novel P2X7 receptor activator, the human cathelicidin-derived peptide LL37, induces IL-1 beta processing and release. J. Immunol. 2004. Vol. 172, No. 8. P. 4987– 4994.
  15. Burnstock G. Short- and long-term (trophic) purinergic signalling. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B: Biol. Sci. 2016. Vol. 371, issue 1700. DOI: 10.1098/rstb.2015.0422.
  16. Dubyak G. R. P2X7 receptor regulation of non-classical secretion from immune effector cells. Cell Microbiol. 2012. Vol. 14, issue 11. P. 1697–1706. DOI: 10.1111/cmi.12001.
  17. North R. A., Michael F. J. P2X Receptors as Drug Targets. Mol. Pharmacol. 2013. Vol. 83, issue 4. P. 759–769. DOI: 10.1124/ mol.112.083758.
  18. Ganz T., Selsted M. E., Szklarek D., et al. Defensins. Natural peptide antibiotics of human neutrophils. J. Clin. Invest. 1985. Vol. 76, issue 4. P. 1427–1435. DOI: 10.1172/JCI112120.
  19. Doroshenko T., Chaly Y., Savitskiy V., et al. Phagocytosing neutrophils down-regulate the expression of chemokine receptors CXCR1 and CXCR2. Blood. 2002. Vol. 100, issue 7. P. 2668–2671. DOI: 10.1182/blood.100.7.2668.
  20. Grage-Griebenow E., Lorenzen D., Fetting R., et al. Phenotypical and functional characterization of Fey receptor I (CD64)-negative monocytes, a minor human monocyte subpopulation with high accessory and antiviral activity. Eur. J. Immunol. 1993. Vol. 23, issue 12. P. 3126 –3135. DOI: 10.1002/eji.1830231213.
  21. Fricke I., Mitchell D., Petersen F., et al. Platelet factor 4 in conjunction with IL-4 directs differentiation of human monocytes into specialized antigen-presenting cells. FASEB J. 2004. Vol. 18, No. 13. P. 1588 –1590. DOI: 10.1096/fj.03-1435fje.
  22. Nashkevich N. N., Akalovich S., Louneva N., et al. A monoclonal antibody and an enzyme immunoassay for human AlaIL-8(77). J. Immunol. Methods. 2002. Vol. 270. P. 37–51.
  23. Panyutich A. V., Voitenok N. N., Lehrer R. I., et al. An enzyme immunoassay for human defensins. J. Immunol. Methods. 1991. Vol. 141, issue 2. P. 149 –155.
  24. Donnelly-Roberts D. L., Namovic M. T., Faltynek C. R., et al. Mitogen-activated protein kinase and caspase signaling pathways are required for P2X7 receptor (P2X7R)-induced pore formation in human THP-1 cells. J. Pharmacol. Exp. Ther. 2004. Vol. 308, issue 3. P. 1053–1061. DOI: 10.1124/jpet.103.059600.
  25. Chen Q., Jin Y., Zhang K., et al. Alarmin HNP-1 promotes pyroptosis and IL-1beta release through different roles of NLRP3 inflammasome via P2X7 in LPS-primed macrophages. Innate Immun. 2014. Vol. 20, issue 3. P. 290 –300. DOI: 10.1177/1753425913490575.
  26. Arvanitaki A., Chalazonitis N. Configuration modales de l’activité, propres à différents neurones d’un même centre. J. Physiol. (P.).
  27. . Vol. 50. P. 122–125 (in Fr. ).
  28. Kandel E. R. Cellular Basis of Behaviour. San Francisco : WH Freeman and Company, 1976.
  29. Benjamin P. R., Winlow W. The distribution of three wide-acting synaptic inputs to identified neurones in the isolated brain of Lymnaea stagnalis (L.). Comp. Biochem. Physiol. 1981. Vol. 70A. P. 293–307.
  30. McComb C., Meems R., Syed N., et al. Electrophysiological differences in the CPG aerial respiratory behavior between juvenile and adult Lymnaea. J. Neurophysiol. 2003 . Vol. 90. P. 983–992.
  31. Sidorov A. V. Effect of acute temperature change on lung respiration of the mollusk Lymnaea stagnalis. J. Therm. Biol. 2005. Vol. 30, No. 2. P. 163–171.
  32. Spencer G. E., Kazmi M. H., Syed N. I., et al. Changes in the activity of a CPG neuron after the reinforcement of an operantly conditioned behavior in Lymnaea. J. Neurophysiol. 2002. Vol. 88. P. 1915–1923.
  33. Winlow W., Haydon P. G., Benjamin P. R. Multiple postsynaptic actions of the giant dopamine-containing neuron R.Pe.D.1 of Lymnaea stagnalis. J. Exp. Biol. 1981. Vol. 94. P. 137–148.
  34. Winlow W., Haydon P. G. A behavioral and neuronal analisis of the locomotory system of Lymnaea stagnalis. Comp. Biochem. Physiol. 1986. Vol. 83A. P. 13–21.
  35. Syed N. I., Bulloch A. G. M., Lukowiak K. In vitro reconstruction of the respiratory central pattern generator of the Mollusk Lymnaea. Science. 1990. Vol. 250. P. 282–285.
  36. Tsyganov V. V. Coordination of the activity of monoaminergic pedal neurons in fresh water snails. Ross. Fiziol. Zh. im I. M. Sechenova. 2000. Vol. 86. P. 369–378 ( in Russ. ).
  37. Soltanov V. V., Burko V. E. Computer programs for electrophysiological data-processing. News of Biomed. Sci. 2005. No. 1. P. 91 –95 (in Russ. ).
  38. Glantz S. Primer of Biostatistics. New York : McGraw-Hill, Inc., 1994.
  39. Harris-Warrick R. M. Voltage-sensitive ion channels in rhythmic motor systems. Curr. Opin. Neurobiol. 2002. Vol. 12. P. 646 – 651.
  40. Grillner S., Wallen P., Hill R., et al. Ion channels of importance for the locomotor pattern generation in the lamprey brainstem-spinal cord. J. Physiol. 2001. Vol. 533. P. 23–30.
  41. Sakakibara M., Okuda F., Nomura K., et al. Potassium currents in isolated statocyst neurons and RPeD1 in the pond snail, Lymnaea stagnalis. J. Neurophysiol. 2005. Vol. 94. P. 3884 – 3892.
  42. Lu T. Z., Kostelecki W., Sun C. L. F., et al. High sensitivity of spontaneous spike frequency to sodium leak current in a Lymnaea pacemaker neuron. Eur. J. Neurosci. 2016. Vol. 44. P. 3011–3022.
  43. Senatore A., Monteil A., van Minnen J., et al. NALCN ion channels have alternative selectivity filters resembling calcium channels or sodium channels. PLoS One. 2013. Vol. 8. P. e55088.
  44. Grillner S. Biological pattern generation: the cellular and computational logic of networks in motion. Neuron. 2006. Vol. 52. P. 751–766.
  45. Sidorov A. V. Nerve centers functional activity in invertebrates. Minsk : BSU, 2011 (in Russ. ).
  46. Syed N. I., Winlow W. Respiratory behavior in the pond snail Lymnaea stagnalis. II. Neural elements of the central pattern generator (CPG). J. Comp. Physiol. 1991. Vol. 169A. P. 557–568.
Опубликован
2017-12-16
Ключевые слова: α-дефензины, антагонисты рецептора P2X7, макрофаги, интерлейкин-8 (CXCL8)
Поддерживающие организации Работа поддержана грантами 03-55-2196 и 03-50-4211 INTAS
Как цитировать
Чалый, Ю. В., & Нашкевич, Н. Н. (2017). Ингибирующий эффект антагонистов рецептора P2X7 на продукцию интерлейкина-8 макрофагами человека в ответ на действие нейтрофильных α-дефензинов. Экспериментальная биология и биотехнология, 2, 25-30. Доступно по https://journals.bsu.by/index.php/biology/article/view/2441
Выпуск
№ 2 (2017): Журнал Белорусского государственного университета. Биология
Раздел
Физиология и клеточная биология

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).