Триггерный рецептор, экспрессируемый на миелоидных клетках (tremg1): генетический полиморфизм и роль в реализации иммунного ответа

МЕДИКАМЕНТОЗНАЯ ПРОФИЛАКТИКА РЕАКТИВНОГО ПАНКРЕАТИТА ПОСЛЕ ЭНДОСКОПИЧЕСКОЙ РЕТРОГРАДНОЙ ХОЛАНГИОПАНКРЕАТОГРАФИИ

Хуторная М.В., Понасенко А.В., Головкин А.С.

Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний СО РАМН,

г. Кемерово

Триггерный рецептор, экспрессируемый на миелоидных клетках (ТЯЕМ-1), относится к семейству активирующих рецепторов, экспрессируемых на клетках врождённого иммунитета. Активация ТЯЕМ-1 на нейтрофилах и макрофагах играет важную роль в усилении воспалительного ответа. Мутации в гене, кодирующем белковую структуру ТЯЕМ-1, могут приводить к неадекватным реакциям при различных патологических состояниях, как с гипер- так и гипоактивным иммунным ответом. В своей статье авторы анализируют имеющиеся работы о роли структурной изменчивости гена ТЯЕМ-1 в формировании иммунопатологических состояний.

Ключевые слова: гены; ТЯЕМ-1; бТЯЕМ-1; ПЯ; врождённый иммунитет; полиморфизм генов.

Medicine

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Khutornaya M.V., Ponasenko A.V., Golovkin A.S.

Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases, Kemerovo

TRIGGERING RECEPTOR EXPRESSED ON MYELOID CELLS (TREM-1): GENETIC POLYMORPHISMS AND A ROLE IN THE IMMUNE RESPONSES

Triggering receptor expressed on myeloid cells 1 type (TREM-1) belongs to the family of activating receptors expressed on cells involved in innate immunity. Activation of TREM-1 on neutrophils and macrophages plays an important role in inflammatory response enhancing. It is known that mutations in TREM-1 gene may lead to inappropriate responses in various pathological conditions, with both hyper-and hypoactive immune response. The authors analyze current scientific research works devoted to the present day understanding of the role of TREM-1 gene structural variation in the formation of various immunopatho-logicalstates.

Key words: gene; TREM-1; sTREM-1; TLR; immune response; genetic polymorphisms.

В патогенезе воспалительного процесса ключевая роль отведена вариабельности ответа на воздействие повреждающего фактора на уровне клетки. Реакция клетки напрямую зависит от способности её рецепторного аппарата распознавать агенты, несущие на своей поверхности «сигнальные» молекулярные структуры чужеродности.

Практически любая клетка организма имеет тот или иной набор распознающих рецепторов, как специализированных, так и «общих». Среди рецепторов «общего» назначения главенствующая роль отведена рецепторам врождённого иммунного ответа. Одним из таких рецепторов, способных модулировать ответ клеток врождённого иммунитета, является триггерный рецептор, экспрессируемый на мие-лоидных клетках (Triggering receptor expressed on myeloid cells 1 type — TREM-1).

TREM-1 — это мономерный трансмембранно активируемый рецептор первого типа, с одним внеклеточным иммуноглобулиновым доменом, массой 30 кДА. Впервые он был описан в 2000 году швейцарскими учеными Bouchon A., Dietrich J., Colonna M.J. как важнейший активирующий рецептор воспалительного ответа [2].

TREM-1 экспрессируется на различных клетках врожденного иммунитета, включая нейтрофилы, моноциты и некоторые субпопуляции макрофагов. Активация TREM-1 на поверхности клеток является мощным сигнальным фактором к запуску каскада реакций врождённого иммунитета [6, 9]. Помимо этого, обнаружена активная экспрессия TREM-1 в тканях печени, селезёнки, легкого, сердца и др. Изучение реакций организма в ответ на стимуляцию TREM-1 выявило, что активация рецепторов вызывает сильную и немедленную стимуляцию всех эффекторных механизмов. Связывание TREM-1 с лигандом индуцирует не только продукцию провоспалительных медиаторов, таких как фактор некроза опухоли (ФНО), интерлейкин-1 (ИЛ-1), но и угнетает продукцию противовоспалительного интерлейкина-10 (ИЛ-10). Более того, была обнаружена стимуляция через TREM-1 экспрессии различных поверхностных молекул, вклю-

чая костимуляторные (CD40, CD86), молекулы межклеточной адгезии (ICAM) и селектины [2, 9, 15]. В работах по исследованию TREM-1, экспрессируемых на нейтрофилах, показано, что их активация стимулирует продукцию интерлейкина-8 (ИЛ-8), что индуцирует дегрануляцию полиморфноядерных клеток, респираторный взрыв и активизирует фагоцитоз [18]. В одном из последних исследований китайские исследователи Wang et al. [21] определили не только наличие позитивной регуляции через TREM-1 продукции ФНО и ИЛ-8, но и обосновали критическую роль TREM-1 в патогенезе атеросклероза.

В другом исследовании авторы установили связь изменения уровня экспрессии TREM-1 мембранных форм на иммунокомпетентных клетках с развитием сепсиса и осложнённого системного воспалительного ответа инфекционного и неинфекционного генеза [17]. Prucha M. et al. [17] в своей работе проанализировали результаты исследований уровней экспрессируемых на моноцитах TREM-1 (mTREM-1) методом проточной цитометрии. В результате анализа данных оказалось, что увеличение экспрессии mTREM-1 было статистически достоверно по сравнению с контрольной группой здоровых доноров. При этом отличий в уровне экспрессии mTREM-1 между группами больных сепсисом и пациентов, перенесших операции на позвоночнике, обнаружено не было. Однако уровни экспрессии mTREM-1 у выживших пациентов в этой группе были выше, чем у невыживших.

Помимо мембранассоциированного состояния, TREM-1 выполняет функции имуннорегулятора и в растворимой форме (sTREM-1), которая может быть количественно определена в биологических жидкостях. Высокие концентрации sTREM-1 были обнаружены в сыворотке крови пациентов с различными инфекционными заболеваниями в серии исследований разных авторов [3, 7]. В исследованиях по изучению экспрессии мембранной и растворимой форм TREM-1 было определено, что её уровень значительно возрастает во время инфекций, вызванных бактериями, вирусами и грибами [4].

Важно отметить, что одним из механизмов возникновения растворимой формы TREM-1 (sTREM-1), в ответ на стимуляцию лигандами, является его освобождение c поверхности клеток путем протеолитичес-кого расщепления (шеддинга) полной мембранассоци-орованной формы матриксными металлопротеиназами (пост-транскрипционный механизм) [11].

Корреспонденцию адресовать:

ПОНАСЕНКО Анастасия Валериевна, 650002, г. Кемерово, Сосновый бульвар, 6, ФГБУ «НИИ КПССЗ» СО РАМН.

Тел.: 8 (3842) 64-45-27; +7-951-591-05-50. E-mail: ponaav@cardio.kem.ru

ТРИГГЕРНЫЙ РЕЦЕПТОР, ЭКСПРЕССИРУЕМЫЙ НА МИЕЛОИДНЫХ КЛЕТКАХ ШЕМ-1) ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПОЛИМОРФИЗМ И РОЛЬ В РЕАЛИЗАЦИИ ИММУННОГО ОТВЕТА

До настоящего времени естественный лиганд TREM-1 не известен. Однако доказано присутствие активирующего агента в сыворотке крови некоторых пациентов с сепсисом [19]. Одним из возможных лигандов на сегодняшний день признан липополи-сахарид (ЛПС) клеточной стенки бактерий. Это подтверждается в экспериментальных работах по блокированию сигналов от TREM-1 для ЛПС-иниции-рованного воспаления у мышей [1].

А в эксперименте с клеточными культурами мо-нонуклеаров мыши доказана зависимость уровня молекул воспаления от транскрипционной активности гена TREM-1 в ответ на стимуляцию ЛПС [14].

В результате работ по поиску лиганда, активирующего TREM-1, была обнаружена связь TREM-1 с такими ключевыми рецепторами врождённого иммунитета, как То11-подобные рецепторы (TLR). TLR активируют клетки врожденного иммунитета для элиминации патогена и участвуют в формировании адаптивного иммунного ответа. Однако тонкая настройка этого ответа является абсолютно необходимой для предотвращения чрезмерного воспаления и повреждения тканей. Модулятором интенсивности и выступают TREM-1 (усиливая или угнетая TLR-индуциро-ванные сигналы), и таким образом играют решающую роль в уточнении реакции воспаления. Амплификация иммунного ответа после стимуляции лигандами TLR через активацию TREM-1 является необходимым для успешного антимикробного эффекта. При этом некоторые сигналы TREM-1 оказывают тканеп-ротективный эффект, содействуя элиминации патогена без повреждения тканей хозяина. Последние данные показывают, что TREM-1 при взаимодействии с ЛПС индуцирует экспрессию ЛПС-индуцирован-ных генов, что свидетельствует о сложности в перекрестных реакциях между TLR и TREM-1 [6, 8].

Таким образом, все вышеперечисленные наблюдения позволяют утверждать, что TREM-1 является одним из ключевых рецепторов в механизме реализации воспалительного ответа врождённой иммунной системы, а способности к модулированию интенсивности иммунного ответа позволяют признать их необходимыми для успешного завершения иммунных реакций.

Для понимания тех или иных механизмов иммунных реакций, реализуемых через TREM-1, необходимо знание структурной вариабельности гена TREM-1 при различных патологических состояниях.

Для изучения результатов исследований в данном направлении были использованы международные базы открытого доступа eLIBRARY.ru (http://elib-rary.ru), NCBI (http://www.ncbi.nlm.nih.gov), Hu-GEnavigator (http://www.hugenavigator.net). В настоящее время имеются менее 10 опубликованных печатных работ, посвящённых значению генетической вариабельности TREM-1.

Ген TREM-1 расположен на коротком плече шестой хромосомы (6р21.1) протяжённостью около 10 тыс. пар нуклеотидов. В структуре гена присутствуют 4 экзона и 4 интрона. Осуществляющий связь с лигандом Ig-домен кодирован во втором экзоне. Третий экзон кодирует трасмембранный участок рецептора TREM-1, характерной особенностью мРНК sTREM-1 является его отсутствие. Таким образом, образование sTREM-1 может осуществляться не только за счёт шейдинга мембранассоциированной формы, но и в результате альтернативного сплайсинга гена TREM-1 [13]. Активация экспрессии mTREM-1 зависит от двух транскрипционных факторов — NFkB и PU.1, осуществляющих, соответственно, позитивную и негативную регуляцию [16].

В настоящее время известны более 250 полиморфных вариантов гена TREM-1. Несмотря на то, что абсолютное большинство этих полиморфизмов мало изучены, результаты исследований разных авторов дают основание считать наличие функциональной значимости у некоторых из них во взаимосвязи с риском развития тех или иных патологий.

Одним из активно исследующихся полиморфных вариантов является rs9471535, локализующийся в 5’ фланкирующем регионе гена TREM-1 и имеющий возможность влиять на транскрипционную активность гена. Другая несинонимичная мутация в гене, приводящая к аминокислотной замене Ser25Thr (rs2234237), может менять биологическую роль TREM-1. Jung E.S. et al. [12] отмечают, что минорный аллель С в однонуклеотидной замене (SNP) Т501С, расположенный в промоторном регионе гена (rs9471535), достовер-

Сведения об авторах:

ХУТОРНАЯ Мария Владимировна, мл. науч. сотрудник, лаборатория геномной медицины, отдел экспериментальной и клинической кардиологии, ФГБУ «НИИ КПССЗ» СО РАМН, г. Кемерово, Россия. E-mail: masha_hut@mail.ru

ПОНАСЕНКО Анастасия Валериевна, ведущий науч. сотрудник, и.о. зав. лабораторией геномной медицины, отдел экспериментальной и клинической кардиологии, ФГБУ «НИИ КПССЗ» СО РАМН, г. Кемерово, Россия. E-mail: ponaav@cardio.kem.ru ГОЛОВКИНАлексей Сергеевич, канд. мед. наук, зав. отделом экспериментальной и клинической кардиологии, ФГБУ «НИИ КПССЗ» СО РАМН, г. Кемерово, Россия. E-mail: goloas@cardio.kem.ru

Information about authors:

KHUTORNAYA Maria Vladimirovna, associate researcher, laboratory of genomic medicine, department of experimental and clinical cardiology, Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases, Kemerovo, Russia. E-mail: masha_hut@mail.ru

PONASENKO Anastasiya Valerievna, leading researcher, acting head of the laboratory of genomic medicine, department of experimental and clinical cardiology, Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases, Kemerovo, Russia. E-mail: ponaav@cardio.kem.ru GOLOVKIN Alexei Sergeevich, candidate of medical sciences, head of the department of experimental and clinical cardiology, Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases, Kemerovo, Russia. E-mail: goloas@cardio.kem.ru

16 T. 12 № 4 2013 MedicLn^ OMSurnia

inKuzbass вК^бага

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

но связан (60 % увеличение риска) с развитием воспалительных заболеваний кишечника (р = 0,025). Параллельно эти же авторы получили достоверно значимые результаты в отношении полиморфизмов в первом (для генотипа АА rs3789205) и втором (генотип ТТ rs2234237) экзонах, которые были связаны со значительным увеличением риска воспалительных заболеваний кишечника (66 % и 69 %, соответственно, р = 0,032 и р = 0,016). С другой стороны, Jung E.S. et al. не нашли статистически значимой связи с вышеупомянутыми тремя полиморфизмами TREM-1 с риском развития язвенного колита, болезни Крона и болезни Бехчета у представителей корейской популяции [12].

Chen Q. et al. проанализировали частоту встречаемости полиморфных вариантов rs7768162, rs9471535, rs2234237 TREM-1 среди пациентов с тяжелым сепсисом и в здоровой контрольной группе китайской популяции [10]. Результаты показали, что эти полиморфизмы гена TREM-1 не имеют статистической достоверности различий в предрасположенности к тяжелому сепсису. Но в более позднем исследовании Su L. et al. доказали взаимосвязь генотипа СС полиморфизма rs2234237 TREM-1 с динамическим изменением концентрации sTREM-1 в сыворотке пациентов с развившимся сепсисом по отношению к контрольной группе (p < 0,05) в той же популяции [5].

Американские исследователи Velez D.R. et al. провели крупномасштабное исследование по поиску генов-кандидатов для диагностики возможной неонатальной смертности среди афро-американцев и европейцев [20]. В исследовании было проанализировано влияние 1536 SNP 130 генов, в том числе и tReM-1. Исследование проводилось с участием 172 женщин, дети которых умерли в раннем послеродовом периоде, и контрольной группы из 198 рожениц. Также исс-

ЛИТЕРАТУРА:

ледования проводились с использованием пуповинной крови плода (140 и 179 образцов, соответственно). При анализе генных маркёров ДНК, выделенного из крови плода, наиболее высокие риски наступления смерти в раннем послеродовом периоде были связаны с наличием генотипа по IL-10RA (ген рецепторного антагониста интерлейкина-10) гб17121510, КЪ (ген трансмебранного протеина К1оШо изоформа Ь) к522796 (OR = 1,52 [С1 1,17-1,96]) и TREM-1 ге6910730 (OR = 2,30 [С1 1,34-3,95]), со статистической достоверностью во всех случаях р = 2,00 х 10-3. Также была установлена связь вероятной ранней детской смертности для гаплотипа матери С-А-С (ге1817537-ге3804277-ге4711668, OR = 1,61 [С1 1,042,51], р = 0,02) по отношению к базовому гаплоти-пу G-G-C (ге1817537-ге3804277-ге4711668). В этом случае, по-видимому, наибольший вклад в реализацию эффекта вносит гаплотип С-А (ге1817537-ге3804277), поскольку базовый — С ге4711668 был общим для обоих гаплотипов и предполагается, что этот маркёр не вносит большого вклада в реализацию гаплотип-эф-фект. В том же исследовании [20] была обнаружена связь маркера TREM-1 ^6910730 на уровне аллелей и генотипа плода при микробном заражении амниотической жидкости (р = 0,02 и р = 0,05, соответственно).

На основании вышеизложенного можно отметить, что проблема распространённости и прогностической значимости вариабельности гена TREM-1 находится на начальном этапе изучения. Количество научных публикаций с результатами исследований крайне ограничено. Тем не менее, рядом исследований показано, что полиморфизм гена TREM-1 ассоциируется с повышенной предрасположенностью к развитию сепсиса, неонатальной смертности, воспалительных заболеваний кишечника.

1. Blocking TREM-1 signaling prolongs survival of mice with Pseudomonas aeruginosa induced sepsis /F. Wang, S. Liu, S. Wu et al. //Cell. Immun. - 2012. -

V. 272(2). - P. 251-258.

2. Bouchon, A. Cutting edge: inflammatory responses can be triggered by TREM-1, a novel receptor expressed on neutrophils and monocytes /A. Bouc-hon, J. Dietrich, M. Colonna //Immunol. - 2000. - V. 164(10). - P. 4991-499.

3. Cohen, J. TREM-1 in sepsis /J. Cohen //Lancet. - 2001. - V. 358(9284). - P. 776-778.

4. Colonna, M. TREM-1 (Triggering Recept Expressed on Myeloid Cells): A New Player in Acute Inflammatory Responses /M. Colonna, F. Facchetti //J. of Inf. Dis. - 2003. - V. 187. - P. 397-401.

5. Dynamic Changes in Serum Soluble Triggering Receptor Expressed on Myeloid Cells-1 (sTREM-1) and its Gene Polymorphisms are Associated with Sepsis Prognosis /L. Su, C. Liu, C. Li et al. //Inflammation. - 2012. - V. 35(6). - P. 1833-1843.

6. Ford, J.W. TREM and TREM-like Receptors in Inflammation and Disease /J.W. Ford, D.W. McVicar //Curr.Opin. Immunol. - 2009. - V. 21(1). -P. 38-46.

7. Gibot, S. Cravoisy Soluble form of the triggering receptor expressed on myeloid cells-1 as a marker microbial infection /Gibot S. Cravoisy //Clin. Med. Res. - 2004. - V. 2(3). - P. 181-187.

8. Innate immune responses to TREM-1 activation: overlap, divergence, and positive and negative cross-talk with bacterial lipopolysaccharide /Dower K., Ellis D.K., Saraf K. et al. //J. Immun. - 2008. - V. 180. - P. 3520-3534.

9. Klesney-Tait, J. The TREM receptor famili and signal integration /J. Klesney-Tait, I.R. Turnbull, M. Colona //Nature Immun. - 2006.

10. Lack of association between TREM-1 gene polymorphisms and severe sepsis in a Chinese Han population /Q. Chen, H. Zhou, S. Wu et al. //Hum. Im-mun. - 2008. - V. 69(3). - P. 220-226.

11. Metalloproteinases Shed TREM-1 Ectodomain from Lipopolysaccharide-Stimulated Human Monocytes /V. Gomez-Pina, A. Soares-Schanoski, A. Rodr-iguez-Rojas et al. //J. Immun. - 2007. - V. 179. - P. 4065-4073.

12. Relationships between genetic polymorphisms of triggering receptor expressed on myeloid cells-1 and inflammatory bowel diseases in the Korean population /E.S. Jung, S.W. Kim, C.M. Moon et al. //Life Sci. - 2011. - V. 89(9-10). - P. 289-294.

ОКОицина Medicine

в Кузбассе

T. 12 № 4 2013 17

ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ

13. The human TREM gene cluster at 6p21.1 encodes both activating and inhibitory single IgV domain receptors and includes NKp44 /R.J.N. Allcock, A.D. Bar

row, S. Forbes et al. //Eur. J. Immun. - 2003. - V. 33. - P. 567-577.

14. Transcriptional regulation of mouse TREM-1 gene in RAW264.7 macrophage-like cells /H. Hosoda, H. Tamura, S. Kida et al. //Life Sci. - 2011. - V. 89(3-4). -P. 115-122.

15. TREM-1 amplifies inflammation and is a crucial mediator of septic shock /A. Bouchon, F. Facchetti, M. A. Weigand et al. //Nature. - 2001. - V. 410(6832). -P. 1103-1107.

16. TREM-1 expression in macrophages is regulated at transcriptional level by NF-kappaB and PU.1 /H. Zeng, M. Ornatowska, M.S. Joo et al. //Eur. J. Im-mun. - 2007. - V. 37(8). - P. 2300-2308.

17. TREM-1 expression on monocytes is not a parameter specific for infectious etiology of systemic inflammatory response syndrome /M. Prucha, R. Za-zula, M. Muller et al. //Prague Med. Rep. - 2011. - V. 112(3). - P. 205-215.

18. Triggering receptor expressed on myeloid cells-1 in neutrophil inflammatory responses: differential regulation of activation and survival /M.P. Radsak, H.R. Salih, H. Rammensee et al. //J. Immun. - 2004. - V. 172. - P. 4956-4963.

19. Triggering receptor expressed on myeloid cells (TREM-1) is regulated post-transcriptionally and its ligand is present in the sera of some septic patients /I. Wong-Baeza, N. Gonzalez-Roldan, E. Ferat-Osorio et al. //Clin. Exp. Immun. - 2006. - V. 145(3). - P. 448-455.

20. Velez, D.R. Preterm birth in Caucasians is associated with coagulation and inflammation pathway gene variants /D.R. Velez, S.J. Fortunato, P. Thorsen //PLoS One. - 2008. - V. 3(9). - P. 3283.

21. Wang, Y.S. TREM-1 is a positive regulator of TNF-aand IL-8 production in U937 foam cells /Y.S. Wang, X.J. Li, W.O. Zhao //Bosn. J. Basic Med. Sci. -2012. - V. 12(2). - P. 94-101.

Medicine