ЭКСПРЕССИЯ ГЕНОВ АНТИМИКРОБНЫХ ПЕПТИДОВ КИШЕЧНИКА КРЫС В УСЛОВИЯХ ХРОНИЧЕСКОГО СТРЕССА



Цитировать

Полный текст

Аннотация

Известно, что тяжелые стрессорные воздействия обусловливают дисфункции иммунной, нейроэндокринной, сердечно-сосудистой, пищеварительной и других систем, что приводит к развитию различных видов патологии. Одним из проявлений хронического стресса являются нарушения деятельности ЖКТ, такие как синдром раздраженного кишечника, функциональная диспепсия, дискинезия желчевыводящих путей, различные виды дисбиозов, воспалительные процессы, определяющие развитие гастрита и одной из наиболее распространенных постстрессорных патологий ЖКТ - язвы желудка. Исследование молекулярных механизмов патогенеза заболеваний, связанных с дисфункцией ЖКТ, обусловленной хроническим стрессом, и поиск путей коррекции нарушений является актуальной задачей фундаментальной и клинической медицины. Данная работа сфокусирована на исследовании ответа молекулярных факторов врожденного иммунитета, представленных в кишечнике, а именно антимикробных пептидов (АМП), секретируемых клетками кишечного эпителия, на стрессорное воздействие. Целью работы явилась оценка экспрессии генов ряда антимикробных пептидов – α- и β-дефенсинов кишечника лабораторных животных (крыс) при хроническом стрессе на модели ежедневного принудительного плавания в холодной воде. В результате проведенного исследования установлено повышение уровня экспрессии генов α-дефенсина-5 и β-дефенсина-3 крысы в ответ на хронический стресс, тогда как экспрессия гена β-дефенсина-2 по сравнению с контролем не изменялась. Учитывая, что изменение концентрации и спектра пептидов, обладающих антимикробной активностью, под влиянием продолжительно действующего стресса может вносить вклад в изменение состава кишечной микробиоты, полученные данные позволяют расширить наши представления о молекулярных основах патогенеза заболеваний, связанных с нарушением состава микробиоты при стрессе.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Алексей Викторович Бережной

ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»

Email: aleksey.berezhnoy@pharminnotech.com
ORCID iD: 0009-0007-0288-3643

Ирина Алексеевна Янкелевич

ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»

Email: irinkab@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-9982-1006

Галина Матвеевна Алешина

ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»

Email: galina_aleshina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2886-7389

Ольга Валерьевна Шамова

ФГБНУ "Институт экспериментальной медицины"

Автор, ответственный за переписку.
Email: oshamova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5168-2801
Scopus Author ID: 6603643804
ResearcherId: F-6743-2013

Доцент, доктор биологических наук, член-корреспондент РАН, заведующий отделом общей патологии и патологической физиологии

Россия, 197022, Санкт-Петербург, ул. академика Павлова, д. 12

Список литературы

  1. Ouellette AJ. Defensin-mediated innate immunity in the small intestine // Best Pract. Res. Clin. Gastroenterol. 2004. Vol. 18. P. 405-419. doi: 10.1016/j.bpg.2003.10.010
  2. Wehkamp J, Wang G, Kübler I, et al. The Paneth cell alpha-defensin deficiency of ileal Crohn's disease is linked to Wnt/Tcf-4 // J. Immunol. 2007. Vol. 179. P. 3109-3118. doi: 10.4049/jimmunol.179.5.3109
  3. Wilson CL, Ouellette AJ, Satchell DP, et al. Regulation of intestinal α-defensin activation by the metalloproteinase matrilysin in innate host defense // Science. 1999. Vol. 286. P. 113-117. doi: 10.1126/science.286.5437.113
  4. Salzman NH, Ghosh D, Huttner KM, et al. Protection against enteric salmonellosis in transgenic mice expressing a human intestinal defensin // Nature. 2003. Vol. 422. P. 522-526. doi: 10.1038/nature01520
  5. Young VB. The role of the microbiome in human health and disease: an introduction for clinicians // BMJ. 2017. Vol. 356. P. j831. doi: 10.1136/bmj.j831
  6. Shreiner AB, Kao JY, Young VB. The gut microbiome in health and in disease // Current opinion in gastroenterology. 2015. Vol. 31(1). P. 69-75. doi: 10.1097/MOG.0000000000000139
  7. Valdes AM, Walter J, Segal E, Spector TD. Role of the gut microbiota in nutrition and health // BMJ. 2018. Vol. 361. P. k2179. doi: 10.1136/bmj.k2179
  8. Pittayanon R, Lau JT, Yuan Y, et al. Gut Microbiota in Patients With Irritable Bowel Syndrome – A Systematic Review // Gastroenterology. 2019. Vol. 157, No 1. P.97-108. doi: 10.1053/j.gastro.2019.03.049
  9. Menees S, Chey W. The gut microbiome and irritable bowel syndrome // F1000Research. 2018. Vol. 7 (F1000 Faculty Rev). P.1029. doi: 10.12688/f1000research.14592.1
  10. Sapna Sharma, Prabhanshu Tripathi, Gut microbiome and type 2 diabetes: where we are and where to go? // The Journal of Nutritional Biochemistry. 2019. Vol. 63. P. 101-108, doi: 10.1016/j.jnutbio.2018.10.003.
  11. Das T, Jayasudha R, Chakravarthy S, et al. Alterations in the gut bacterial microbiome in people with type 2 diabetes mellitus and diabetic retinopathy // Sci Rep. 2021. Vol. 11, No 1. P. 2738. doi: 10.1038/s41598-021-82538-0
  12. Kirby TO, Ochoa-Repáraz J. The Gut Microbiome in Multiple Sclerosis: A Potential Therapeutic Avenue // Medical sciences (Basel, Switzerland). 2018. Vol. 6, No 3. P. 69. doi: 10.3390/medsci6030069
  13. Boziki MK, Kesidou E, Theotokis P, et al. Microbiome in Multiple Sclerosis; Where Are We, What We Know and Do Not Know // Brain sciences. 2020. Vol. 10, No. 4. P. 234. doi: 10.3390/brainsci10040234
  14. Baldini F, Hertel J, Sandt E, et al. Parkinson's disease-associated alterations of the gut microbiome predict disease-relevant changes in metabolic functions // BMC biology. 2020. Vol. 18, No. 1. P. 62. doi: 10.1186/s12915-020-00775-7
  15. Mayer EA, Knight R, Mazmanian SK, Cryan JF, Tillisch K. Gut microbes and the brain: paradigm shift in neuroscience // J Neurosci. 2014. Vol. 34, No. 46. P.15490-15496. doi: 10.1523/JNEUROSCI.3299-14.2014.
  16. Mukherjee S, Hooper LV. Antimicrobial Defense of the Intestine // Immunity. 2015. Vol. 42, No. 1. P. 28-39 doi: 10.1016/j.immuni.2014.12.028.
  17. Muniz LR, Knosp C, Yeretssian G. Intestinal antimicrobial peptides during homeostasis, infection, and disease // Frontiers in immunology. 2012. Vol. 3. P. 310. doi: 10.3389/fimmu.2012.00310
  18. Sankaran-Walters S, Hart R, Dills C. Guardians of the Gut Enteric Defensins // Frontiers in microbiology. 2017. Vol. 8. P. 647. doi: 10.3389/fmicb.2017.00647
  19. Schroeder BO, Ehmann D., Precht JC et al. Paneth cell α-defensin 6 (HD-6) is an antimicrobial peptide // Mucosal Immunol. 2015. Vol. 8. P. 661-671. doi: 10.1038/mi.2014.100
  20. Wilson SS, Wiens ME, Holly MK, et al. Defensins at the Mucosal Surface: Latest Insights into Defensin-Virus Interactions // Journal of virology. 2016. Vol. 90, No. 11. P. 5216-5218. doi: 10.1128/JVI.00904-15
  21. Park MS, Kim JI, Lee I, et al. Towards the Application of Human Defensins as Antivirals // Biomolecules & therapeutics. 2018. Vol. 26, No. 3. P. 242-254. doi: 10.4062/biomolther.2017.172
  22. Harvey L, Kohlgraf K, Mehalick L et al. Defensin DEFB103 bidirectionally regulates chemokine and cytokine responses to a pro-inflammatory stimulus // Sci Rep. 2013. Vol. 3. P. 1232. doi: 10.1038/srep01232
  23. Agier J, Efenberger M, Brzezińska-Błaszczyk E. Cathelicidin impact on inflammatory cells // Central-European journal of immunology. 2015. Vol. 40, No. 2. P. 225-235. doi: 10.5114/ceji.2015.51359
  24. Янкелевич И.А., Филатенкова Т.А., Шустов М.В. (2019) Влияние Хронического Эмоционально-хронического Стресса на Показатели Нейроэндокринной и Иммунной Систем // Медицинский Академический Журнал. 2019. T.19, №1. С. 85-90. doi: 10.17816/MAJ19185-90
  25. Gruver AL, Sempowski GD. Cytokines, leptin, and stress-induced thymic atrophy // Journal of leukocyte biology. 2008. Vol. 84, No. 4. P.915-923. doi: 10.1189/jlb.0108025
  26. Булгакова О.С., Баранцева В.И. Общий клинический анализ крови как метод определения постстрессорной реабилитации // Успехи современного естествознания. 2009. № 6. С. 22-27. URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=13887
  27. Киселева Н.М., Кузьменко Л.Г., Нкане Нзола М.М. Стресс и лимфоциты // Педиатрия. Журнал им. Г.Н. Сперанского. 2012. Т.91, №1. С. 137-143. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/stress-i-limfotsity
  28. Swan MP, Hickman DL. Evaluation of the neutrophil-lymphocyte ratio as a measure of distress in rats // Lab animal. 2014. Vol. 43. P. 276-282. doi: 10.1038/laban.529
  29. Nishitani N, Sakakibara H. Association of Psychological Stress Response of Fatigue with White Blood Cell Count in Male Daytime Workers // Industrial Health. 2014. Vol. 52, No. 6. P. 531-534. doi: 10.2486/indhealth.2013-0045
  30. Mallampali RK, Wang G, Wiles K, Tack BF et al. Molecular cloning and characterization of rat genes encoding homologues of human beta-defensins // Infect Immun. 1999. Vol. 67, No. 9. P. 4827-4833. doi: 10.1128/IAI.67.9.4827-4833.1999.
  31. Inaba Y, Ashida T, Ito T, et al. Expression of the antimicrobial peptide alpha-defensin/cryptdins in intestinal crypts decreases at the initial phase of intestinal inflammation in a model of inflammatory bowel disease, IL-10-deficient mice // Inflamm Bowel Dis. 2010. Vol. 16, No. 9. P. 1488-1495. doi: 10.1002/ibd.21253. PMID: 20222124
  32. Mathew B, Nagaraj R. Antimicrobial activity of human α-defensin 5 and its linear analogs: N-terminal fatty acylation results in enhanced antimicrobial activity of the linear analogs // Peptides. 2015. Vol. 71. P. 128-140. doi: 10.1016/j.peptides.2015.07.009.
  33. Omics Studies of the Murine Intestinal Ecosystem Exposed to Subchronic and Mild Social Defeat Stress // J Proteome Res. 2016. Vol. 15, No. 9. P. 3126-3138. doi: 10.1021/acs.jproteome.6b00262.
  34. Estienne M, Claustre J, Clain-Gardechaux G, et al. Maternal deprivation alters epithelial secretory cell lineages in rat duodenum: role of CRF-related peptides // Gut. 2010. Vol. 59. P. 744-751. doi: 10.1136/gut.2009.190728
  35. https://www.uniprot.org/uniprot/Q32ZI4
  36. Su KH, Dai C. mTORC1 senses stresses: Coupling stress to proteostasis // BioEssays: news and reviews in molecular, cellular and developmental biology. 2017. Vol. 39, No. 5. P. 10.1002/bies.201600268. doi: 10.1002/bies.201600268
  37. Tang Z, Shi B, Sun W, et al. Tryptophan promoted β-defensin-2 expression via the mTOR pathway and its metabolites: kynurenine banding to aryl hydrocarbon receptor in rat intestine // RSC Advances. 2020. Vol. 10, No. 6. P. 3371-3379. doi: 10.1039/c9ra10477a
  38. Radek KA. Antimicrobial anxiety: the impact of stress on antimicrobial immunity // Journal of leukocyte biology. 2010. Vol. 88, No. 2. P. 263-277. doi: 10.1189/jlb.1109740
  39. Aberg KM, Radek KA, Choi EH. Psychological stress downregulates epidermal antimicrobial peptide expression and increases severity of cutaneous infections in mice // The Journal of clinical investigation. 2007. Vol. 117, No. 11. P. 3339-3349. doi: 10.1172/JCI31726.
  40. Sugi Y, Takahashi K, Kurihara K, et al. α-Defensin 5 gene expression is regulated by gut microbial metabolites // Bioscience, biotechnology, and biochemistry. 2017. Vol. 81, No. 2. P. 242-248. doi: 10.1080/09168451.2016.1246175

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Эко-Вектор,


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 74760 от 29.12.2018 г.


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах