Модулювальна дія HERV-W ENV на моноцити периферичної крові в пацієнтів із різними типами перебігу розсіяного склерозу

Автор(и)

  • О. М. Коляда Харківський національний медичний університет, Україна, Ukraine https://orcid.org/0000-0003-2826-0667
  • Н. І. Вдовіченко ДУ «Інститут мікробіології та імунології імені І. І. Мечникова НАМН України», м. Харків, Ukraine https://orcid.org/0000-0002-6952-9389
  • Т. І. Коляда ДУ «Інститут мікробіології та імунології імені І. І. Мечникова НАМН України», м. Харків, Ukraine https://orcid.org/0000-0002-4143-8514
  • О. В. Тупотілов ДУ «Інститут мікробіології та імунології ім. І. І. Мечникова НАМН України», Харків, Ukraine https://orcid.org/0000-0001-6353-1667

DOI:

https://doi.org/10.14739/2310-1237.2022.1.240436

Ключові слова:

HERV-W, розсіяний склероз, цитокіни, Toll-подібні рецептори

Анотація

Мета роботи – визначити вплив глікопротеїну HERV-W ENV на функціональні та метаболічні особливості інтактних і стимульованих моноцитів периферичної крові залежно від типу перебігу розсіяного склерозу (РС), що є дуже важливим для розуміння їхньої патогенетичної ролі в розвитку неврологічних розладів і для розроблення нових терапевтичних засобів.

Матеріали та методи. Для визначення індексу резервної здатності продукції цитокінів у збагачену моноцитами суспензію клітин додавали глікопротеїн HERV-W ENV, ліпополісахарид E. coli або ssRNA40/LyoVec як агоністи TLR4 і TLR7/8. Оцінювали активність аргінази в лізатах клітин моноцитарної фракції.

У дослідженні взяли участь 37 пацієнтів із рецидивно-ремітуючим та 19 осіб із прогресуючим типом РС. Контрольна група – 32 здорові особи.

Результати. У пацієнтів із РС обох груп резервна здатність моноцитів до продукції IL-1β була меншою, ніж у здорових осіб, а резервна здатність до продукції TNF-α та IL-10 майже вдвічі вища за показник контрольної групи. Резервна здатність моноцитів до IL-1RА у групі пацієнтів із прогресуючим РС під дією HERV-W ENV вдвічі нижча за контроль, а отже підвищені показники IL-1β спричиняють хронічне запалення. Найбільшу активність аргінази в пацієнтів із рецидивно-ремітуючим РС спостерігали під час культивування моноцитів за наявності HERV-W ENV і LPS. У хворих на прогресуючий РС при культивуванні моноцитів з LPS аргіназна активність вірогідно знижена щодо контролю.

Висновки. Результати дослідження вказують на функціональні та метаболічні зміни моноцитів периферичної крові при стимуляції TLR4 і TLR7/8, що можуть бути асоційовані з типом клінічного перебігу захворювання. При прогресуючому перебігу РС індукція HERV-W ENV призводить до порушення балансу прозапальних і регуляторних цитокінів, спричиняючи хронічне запалення, а отже тяжчий перебіг захворювання.

Біографії авторів

О. М. Коляда, Харківський національний медичний університет, Україна

канд. мед. наук, доцент каф. патологічної фізіології імені Д. О. Альперна

Н. І. Вдовіченко, ДУ «Інститут мікробіології та імунології імені І. І. Мечникова НАМН України», м. Харків

науковий співробітник лабораторії клінічної імунології та алергології

Т. І. Коляда, ДУ «Інститут мікробіології та імунології імені І. І. Мечникова НАМН України», м. Харків

д-р мед. наук, професор, зав. лабораторії клінічної імунології та алергології

О. В. Тупотілов, ДУ «Інститут мікробіології та імунології ім. І. І. Мечникова НАМН України», Харків

науковий співробітник лабораторії клінічної імунології та алергології

Посилання

Grandi, N., & Tramontano, E. (2018). HERV Envelope Proteins: Physiological Role and Pathogenic Potential in Cancer and Autoimmunity. Frontiers in microbiology, 9, 462. https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.00462

Lezhnyova, V. R., Martynova, E. V., Khaiboullin, T. I., Urbanowicz, R. A., Khaiboullina, S. F., & Rizvanov, A. A. (2020). The Relationship of the Mechanisms of the Pathogenesis of Multiple Sclerosis and the Expression of Endogenous Retroviruses. Biology, 9(12), 464. https://doi.org/10.3390/biology9120464

Küry, P., Nath, A., Créange, A., Dolei, A., Marche, P., Gold, J., Giovannoni, G., Hartung, H. P., & Perron, H. (2018). Human Endogenous Retroviruses in Neurological Diseases. Trends in molecular medicine, 24(4), 379-394. https://doi.org/10.1016/j.molmed.2018.02.007

Charvet, B., Reynaud, J. M., Gourru-Lesimple, G., Perron, H., Marche, P. N., & Horvat, B. (2018). Induction of Proinflammatory Multiple Sclerosis-Associated Retrovirus Envelope Protein by Human Herpesvirus-6A and CD46 Receptor Engagement. Frontiers in immunology, 9, 2803. https://doi.org/10.3389/fimmu.2018.02803

Kremer, D., Gruchot, J., Weyers, V., Oldemeier, L., Göttle, P., Healy, L., Ho Jang, J., Kang T Xu, Y., Volsko, C., Dutta, R., Trapp, B. D., Perron, H., Hartung, H. P., & Küry, P. (2019). pHERV-W envelope protein fuels microglial cell-dependent damage of myelinated axons in multiple sclerosis. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 116(30), 15216-15225. https://doi.org/10.1073/pnas.1901283116

Van Horssen, J., van der Pol, S., Nijland, P., Amor, S., & Perron, H. (2016). Human endogenous retrovirus W in brain lesions: Rationale for targeted therapy in multiple sclerosis. Multiple sclerosis and related disorders, 8, 11-18. https://doi.org/10.1016/j.msard.2016.04.006

Gruchot, J., Kremer, D., & Küry, P. (2019). Neural Cell Responses Upon Exposure to Human Endogenous Retroviruses. Frontiers in genetics, 10, 655. https://doi.org/10.3389/fgene.2019.00655

Kremer, D., Schichel, T., Förster, M., Tzekova, N., Bernard, C., van der Valk, P., van Horssen, J., Hartung, H. P., Perron, H., & Küry, P. (2013). Human endogenous retrovirus type W envelope protein inhibits oligodendroglial precursor cell differentiation. Annals of neurology, 74(5), 721-732. https://doi.org/10.1002/ana.23970

Mammana, S., Fagone, P., Cavalli, E., Basile, M. S., Petralia, M. C., Nicoletti, F., Bramanti, P., & Mazzon, E. (2018). The Role of Macrophages in Neuroinflammatory and Neurodegenerative Pathways of Alzheimer's Disease, Amyotrophic Lateral Sclerosis, and Multiple Sclerosis: Pathogenetic Cellular Effectors and Potential Therapeutic Targets. International journal of molecular sciences, 19(3), 831. https://doi.org/10.3390/ijms19030831

Baufeld, C., O'Loughlin, E., Calcagno, N., Madore, C., & Butovsky, O. (2018). Differential contribution of microglia and monocytes in neurodegenerative diseases. Journal of neural transmission, 125(5), 8090826. https://doi.org/10.1007/s00702-017-1795-7

Rousselet, G. (Ed.) (2018). Macrophages: Methods and Protocols. Methods in Molecular Biology (Vol. 1784). https://doi.org/10.1007/978-1-4939-7837-3

Reiner N. E. (2009). Methods in molecular biology. Macrophages and dendritic cells. Methods and protocols. Preface. Methods in molecular biology, 531, v–vi. https://doi.org/10.1007/978-1-59745-396-7

Murray, P. J. (2017). Macrophage Polarization. Annual review of physiology, 79, 541-566. https://doi.org/10.1146/annurev-physiol-022516-034339

Rolland, A., Jouvin-Marche, E., Viret, C., Faure, M., Perron, H., & Marche, P. N. (2006). The envelope protein of a human endogenous retrovirus-W family activates innate immunity through CD14/TLR4 and promotes Th1-like responses. Journal of immunology, 176(12), 7636-7644. https://doi.org/10.4049/jimmunol.176.12.7636

Saresella, M., Rolland, A., Marventano, I., Cavarretta, R., Caputo, D., Marche, P., Perron, H., & Clerici, M. (2009). Multiple sclerosis-associated retroviral agent (MSRV)-stimulated cytokine production in patients with relapsing-remitting multiple sclerosis. Multiple sclerosis, 15(4), 443-447. https://doi.org/10.1177/1352458508100840

Perron, H., Lazarini, F., Ruprecht, K., Péchoux-Longin, C., Seilhean, D., Sazdovitch, V., Créange, A., Battail-Poirot, N., Sibaï, G., Santoro, L., Jolivet, M., Darlix, J. L., Rieckmann, P., Arzberger, T., Hauw, J. J., & Lassmann, H. (2005). Human endogenous retrovirus (HERV)-W ENV and GAG proteins: physiological expression in human brain and pathophysiological modulation in multiple sclerosis lesions. Journal of neurovirology, 11(1), 23-33. https://doi.org/10.1080/13550280590901741

Rosenberger, K., Derkow, K., Dembny, P., Krüger, C., Schott, E., & Lehnardt, S. (2014). The impact of single and pairwise Toll-like receptor activation on neuroinflammation and neurodegeneration. Journal of neuroinflammation, 11, 166. https://doi.org/10.1186/s12974-014-0166-7

Carpintero, R., & Burger, D. (2011). IFNβ and glatiramer acetate trigger different signaling pathways to regulate the IL-1 system in multiple sclerosis. Communicative & integrative biology, 4(1), 112-114. https://doi.org/10.4161/cib.4.1.14205

O'Loughlin, E., Madore, C., Lassmann, H., & Butovsky, O. (2018). Microglial Phenotypes and Functions in Multiple Sclerosis. Cold Spring Harbor perspectives in medicine, 8(2), a028993. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a028993

Mameli, G., Astone, V., Khalili, K., Serra, C., Sawaya, B. E., & Dolei, A. (2007). Regulation of the syncytin-1 promoter in human astrocytes by multiple sclerosis-related cytokines. Virology, 362(1), 120-130. https://doi.org/10.1016/j.virol.2006.12.019

Wang, X., Wu, X., Huang, J., Li, H., Yan, Q., & Zhu, F. (2021). Human endogenous retrovirus W family envelope protein (HERV-W env) facilitates the production of TNF-α and IL-10 by inhibiting MyD88s in glial cells. Archives of virology, 166(4), 1035-1045. https://doi.org/10.1007/s00705-020-04933-8

Okada, K., Kobata, M., Sennari, Y., Iwanaka, Y., Hashimoto, T., Ohnari, K., & Tahara, M. (2017). Levels of nitric oxide metabolites in cerebrospinal fluid correlate with cognitive impairment in early stage multiple sclerosis. Journal of neurology, neurosurgery, and psychiatry, 88(10), 892-893. https://doi.org/10.1136/jnnp-2017-315585

Rodriguez, P. C., Ochoa, A. C., & Al-Khami, A. A. (2017). Arginine Metabolism in Myeloid Cells Shapes Innate and Adaptive Immunity. Frontiers in immunology, 8, 93. https://doi.org/10.3389/fimmu.2017.00093

Lan, M., Tang, X., Zhang, J., & Yao, Z. (2018). Insights in pathogenesis of multiple sclerosis: nitric oxide may induce mitochondrial dysfunction of oligodendrocytes. Reviews in the neurosciences, 29(1), 39-53. https://doi.org/10.1515/revneuro-2017-0033

Ivan, D. C., Walthert, S., & Locatelli, G. (2021). Central Nervous System Barriers Impact Distribution and Expression of iNOS and Arginase-1 in Infiltrating Macrophages During Neuroinflammation. Frontiers in immunology, 12, 666961. https://doi.org/10.3389/fimmu.2021.666961

Herzmann, N., Salamon, A., Fiedler, T., & Peters, K. (2017). Lipopolysaccharide induces proliferation and osteogenic differentiation of adipose-derived mesenchymal stromal cells in vitro via TLR4 activation. Experimental cell research, 350(1), 115-122. https://doi.org/10.1016/j.yexcr.2016.11.012

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-04-15

Номер

Розділ

Оригінальні дослідження