Роль пуринергической сигнализации и цитокиновой сети в воспалительном процессе

Введение. Воспаление представляет собой сложный биологический процесс, направленный на защиту организма от патогенов и восстановление поврежденных тканей. Этот процесс регулируется множеством сигнальных молекул, среди которых важное значение имеют пурины и цитокины. Пуринергическая сигнализация, опосредованная аденозинтрифосфатом, аденозинмонофосфатом и другими нуклеотидами, играет ключевую роль в регуляции иммунных реакций и воспалительных процессов. Цитокиновая сеть, включающая интерлейкины, фактор некроза опухоли α и другие молекулы, также является важным компонентом воспаления, обеспечивая коммуникацию между клетками иммунной системы и регулируя их активность. Понимание механизмов взаимодействия между пуринергической сигнализацией и цитокиновой сетью имеет важное значение для разработки новых стратегий лечения воспалительных заболеваний.

Цель исследования. Обобщение результатов исследований по значению роли пуринергической сигнализации и цитокиновой сети в воспалительном процессе у животных.

Материалы и методы. Проведен анализ 55 научных публикаций российских и иностранных авторов за период с 2000 по 2021 г., исследующих влияние нуклеотидов, нуклеозидов и пуринергических рецепторов на формирование иммунного ответа, а также механизмы активации макрофагов и выделения цитокинов. Для поиска источников использовались базы данных eLIBRARY.RU, CyberLeninka, PubMed, NCBI, ResearchGate, CABI и Google Scholar.

Результаты. Рассмотрены механизмы воспалительного ответа, включая роль различных клеток и молекул, таких как цитокины и рецепторы, в регуляции иммунной реакции. Последние имеют важное значение в активации клеток иммунной системы и регуляции воспалительных реакций. Обсуждается процесс дефосфорилирования аденозинтрифосфата с участием ферментов CD39 и CD73, что способствует образованию аденозина и активации противовоспалительных механизмов. Проанализированы функции провоспалительных цитокинов, таких как интерлейкин-1, фактор некроза опухоли α и интерлейкин-6, в контексте активации макрофагов и миграции нейтрофилов к месту воспаления. Подчеркивается важность регуляции этих процессов для предотвращения чрезмерного воспалительного ответа и обеспечения гомеостаза. Рассмотрены механизмы перехода между фазами воспаления, включающие роль противовоспалительных цитокинов, таких как интерлейкин-10 и трансформирующий фактор роста β, в контроле активности нейтрофилов и разрешении воспалительного процесса.

Заключение. Дальнейшее изучение данной темы способно углубить современные знания ученых о механизмах возникновения воспаления и создать основу для разработки инновационных терапевтических стратегий, направленных на лечение болезней, обусловленных нарушениями иммунной системы.

1. Головкин А. С., Асадуллина И. А., Кудрявцев И. В. Пуринергическая регуляция основных физиологических и патологических процессов. Медицинская иммунология. 2018; 20 (4): 463–476. https://doi.org/10.15789/1563-0625-2018-4-463-476

2. Coutinho-Silva R., Knight G. E., Burnstock G. Impairment of the splenic immune system in P2X2/P2X3 knockout mice. Immunobiology. 2005; 209 (9): 661–668. https://doi.org/10.1016/j.imbio.2004.09.007

3. Eltzschig H. K., Sitkovsky M. V., Robson S. C. Purinergic signaling during inflammation. New England Journal of Medicine. 2012; 367 (24): 2322–2333. https://doi.org/10.1056/NEJMra1205750

4. Lazarowski E. R. Vesicular and conductive mechanisms of nucleotide release. Purinergic Signalling. 2012; 8 (3): 359–373. https://doi.org/10.1007/s11302-012-9304-9

5. Faas M. M., Sáez T., de Vos P. Extracellular ATP and adenosine: The Yin and Yang in immune responses? Molecular Aspects of Medicine. 2017; 55: 9–19. https://doi.org/10.1016/j.mam.2017.01.002

6. Surprenant A., North R. A. Signaling at purinergic P2X receptors. Annual Review of Physiology. 2009; 71: 333–359. https://doi.org/10.1146/annurev.physiol.70.113006.100630

7. Kaniewska E., Sielicka A., Sarathchandra P., Pelikant-Małecka I., Olkowicz M., Słomińska E. M., et al. Immunohistochemical and functional analysis of ectonucleoside triphosphate diphosphohydrolase 1 (CD39) and ecto-5’-nucleotidase (CD73) in pig aortic valves. Nucleosides, Nucleotides & Nucleic Acids. 2014; 33 (4–6): 305–312. https://doi.org/10.1080/15257770.2014.885985

8. Orriss I., Syberg S., Wang N., Robaye B., Gartland A., Jorgensen N., Arnett T., Boeynaems J. M. Bone phenotypes of P2 receptor knockout mice. Frontiers in Bioscience-Scholar. 2011; 3 (3): 1038–1046. https://doi.org/10.2741/208

9. Ledderose C., Bao Y., Kondo Y., Fakhari M., Slubowski C., Zhang J., Junger W. G. Purinergic signaling and the immune response in sepsis: a review. Clinical Therapeutics. 2016; 38 (5): 1054–1065. https://doi.org/10.1016/j.clinthera.2016.04.002

10. Ledderose C., Bao Y., Ledderose S., Woehrle T., Heinisch M., Yip L., et al. Mitochondrial dysfunction, depleted purinergic signaling, and defective T cell vigilance and immune defense. The Journal of Infectious Diseases. 2016; 213 (3): 456–464. https://doi.org/10.1093/infdis/jiv373

11. Colgan S. P., Eltzschig H. K., Eckle T., Thompson L. F. Physiological roles for ecto-5’-nucleotidase (CD73). Purinergic Signalling. 2006; 2: 351–360. https://doi.org/10.1007/s11302-005-5302-5

12. Bynoe M. S., Waickman A. T., Mahamed D. A., Mueller C., Mills J. H., Czopik A. CD73 is critical for the resolution of murine colonic inflammation. BioMed Research International. 2012; 2012:260983. https://doi.org/10.1155/2012/260983

13. Muller-Haegele S., Muller L., Whiteside T. L. Immunoregulatory activity of adenosine and its role in human cancer progression. Expert Review of Clinical Immunology. 2014; 10 (7): 897–914. https://doi.org/10.1586/1744666x.2014.915739

14. Chen J.-F., Eltzschig H. K., Fredholm B. B. Adenosine receptors as drug targets – what are the challenges? Nature Reviews. Drug Discovery. 2013; 12 (4): 265–286. https://doi.org/10.1038/nrd3955

15. Chrobak P., Charlebois R., Rejtar P., El Bikai R., Allard B., Stagg J. CD73 plays a protective role in collagen-induced arthritis. The Journal of Immunology. 2015; 194 (6): 2487–2492. https://doi.org/10.4049/jimmunol.1401416

16. Deaglio S., Dwyer K. M., Gao W., Friedman D., Usheva A., Erat A., et al. Adenosine generation catalyzed by CD39 and CD73 expressed on regulatory T cells mediates immune suppression. Journal of Experimental Medicine. 2007; 204 (6): 1257–1265. https://doi.org/10.1084/jem.20062512

17. Dwyer K. M., Deaglio S., GaoW., Friedman D., StromT. B., Robson S. C. CD39 and control of cellular immune responses. Purinergic Signalling. 2007; 3: 171–180. https://doi.org/10.1007/s11302-006-9050-y

18. Титов В. Н. Роль макрофагов в становлении воспаления, действие интерлейкина-1, интерлейкина-6 и активность гипоталамо-гипофизарной системы (обзор литературы). Клиническая лабораторная диагностика. 2003; (12): 3–10. https://elibrary.ru/ojcjtb

19. Choy E. H. S., Panayi G. S. Cytokine pathways and joint inflammation in rheumatoid arthritis. New England Journal of Medicine. 2001; 344 (12): 907–916. https://doi.org/10.1056/nejm200103223441207

20. Данилов Л. Н., Лебедева Е. С., Двораковская И. В., Симбирцев А. С., Илькович М. М. Влияние рецепторного антагониста IL-1 на развитие оксидативного стресса в легких Цитокины и воспаление. 2003; 2 (4): 14–20. https://elibrary.ru/gxsgmp

21. Старикова Э. А., Амчиславский Е. И., Соколов Д. И., Фрейдлин И. С., Полосухина Е. Р., Барышников А. Ю. Изменения поверхностного фенотипа эндотелиальных клеток под влиянием провоспалительных и противовоспалительных цитокинов. Медицинская иммунология. 2003; 5 (1-2): 39–48. https://elibrary.ru/jtymrn

22. Серебренникова С. Н., Семинский И. Ж. Роль цитокинов в воспалительном процессе (сообщение 1). Сибирский медицинский журнал. 2008; (6): 5–8. https://elibrary.ru/jwbssl

23. Лысикова М., Вальд М., Масиновски З. Механизмы воспалительной реакции и воздействие на них с помощью протеолитических энзимов. Цитокины и воспаление. 2004; 3 (3): 48–53. https://elibrary.ru/hrrkot

24. Тотолян А. А. Роль хемокинов и их рецепторов в иммунорегуляции. Иммунология. 2001; 22 (5): 7–15.

25. Шаимова В. А. Роль провоспалительных цитокинов при заболеваниях глаз. Цитокины и воспаление. 2005; 4 (2): 13–15. https://elibrary.ru/hrrled

26. Jersmann H. P. А., Hii C. S. Т., Ferrante J. V., Ferrante A. Bacterial lipopolysaccharide and tumor necrosis factor alpha synergistically increase expression of human endothelial adhesion molecules through activation of NF-κB and p38 mitogen-activated protein kinase signaling pathways. Infection and Immunity. 2001; 69 (3): 1273–1279. https://doi.org/10.1128/iai.69.3.1273-1279.2001

27. Lum H., Roebuck K. A. Oxidant stress and endothelial cell dysfunction. American Journal of Physiology. Cell Physiology. 2001; 280 (4): C719–C741. https://doi.org/10.1152/ajpcell.2001.280.4.c719

28. Старикова Э. А., Фрейдлин И. С., Соколов Д. И., Сельков С. А. Изменения свойств эндотелиальных клеток линии ЕА.hy 926 под влиянием фактора некроза опухоли α, интерферона и интерлейкина-4. Иммунология. 2005; 26 (2): 83–87. https://elibrary.ru/hrwxyb

29. Белова О. В., Арион В. Я., Сергиенко В. И. Роль цитокинов в иммунологической функции кожи. Иммунопатология, аллергология, инфектология. 2008; (1): 41–55. https://elibrary.ru/jvvrav

30. Sarlos P., Kovesdi E., Magyari L., Banfai Z., Szabo A., Javorhazy A., Melegh B. Genetic update on inflammatory factors in ulcerative colitis: Review of the current literature. World Journal of Gastrointestinal Pathophysiology. 2014; 5 (3): 304–321. https://doi.org/10.4291/wjgp.v5.i3.304

31. Васильева Г. И., Иванова И. А., Тюкавкина С. Ю. Кооперативное взаимодействие моно- и полинуклеарных фагоцитов, опосредованное моно- и нейтрофилокинами. Иммунология. 2000; 21 (5): 11–17.

32. Heydtmann M., Adams D. H. Chemokines in the immunopathogenesis of hepatitis С infection. Hepatology. 2009; 49 (2): 676–688. https://doi.org/10.1002/hep.22763

33. Сысоев К. А., Чухловин А. Б., Тотолян А. А. Диагностическая роль определения хемокинов и их рецепторов при хроническом гепатите C. Клиническая лабораторная диагностика. 2013; (2): 23–29. https://elibrary.ru/pycuoj

34. Симбирцев А. С. Цитокины: классификация и биологические функции. Цитокины и воспаление. 2004; 3 (2): 16–22. https://elibrary.ru/hrrmzv

35. Кетлинский С. А., Симбирцев А. С. Цитокины: монография. СПб.: Фолиант; 2008. 552 с.

36. Иммунология: практикум. Под редакцией Л. В. Ковальчука, Г. А. Игнатьевой, Л. В. Ганковской. М.: ГЭОТАР-Медиа; 2014. 174 с.

37. Tengvall S., Che K. F., Lindén A. Interleukin-26: an emerging player in host defense and inflammation. Journal of Innate Immunity. 2016; 8 (1): 15–22. https://doi.org/10.1159/000434646

38. Глотов А. В., Потуданская М. Г. Основы иммунологии, иммуногенетики и иммунобиотехнологии: Ч. 1. Общая иммунология: учебное пособие. Омск: ОмГУ; 2009. 119 с.

39. Рябов В. В., Гомбожапова А. Э., Роговская Ю. В., Иванюк Е. Э., Кжышковская Ю. Г., Карпов Р. С. Функциональная пластичность моноцитов/макрофагов в процессах восстановительной регенерации и постинфарктного ремоделирования сердца. Иммунология. 2016; 37 (6): 305–311. https://elibrary.ru/xipgjd

40. Потапнев М. П. Иммунные механизмы стерильного воспаления. Иммунология. 2015; 36 (5): 312–318. https://elibrary.ru/umtevn

41. Нестерова И. В., Балмасова И. П., Козлов В. А., Малова Е. С., Сепиашвили Р. И. Синдром хронической усталости и иммунной дисфункции у лиц с рецидивирующими вирусными инфекциями: клинико-иммунологические черты и особенности серотонинергической регуляции. Цитокины и воспаление. 2006; 5 (2): 3–14. https://elibrary.ru/tfvgux

42. Юрова К. А., Хазиахматова О. Г., Малащенко В. В., Норкин И. К., Иванов П. А., Хлусов И. А. и др. Клеточно-молекулярные аспекты воспаления, ангиогенеза и остеогенеза. Краткий обзор. Цитология. 2020; 62 (5): 305–315. https://doi.org/10.31857/S0041377120050090

43. Зубова С. Г., Быкова Т. В. Регуляция mTOR-сигнального пути в макрофагах при различных патологиях. Цитология. 2015; 57 (11): 755–760. https://elibrary.ru/uteazl

44. Чеснокова Н. П., Моррисон В. В., Бизенкова М. Н., Полутова Н. В. Лекция 9. Воспаление – как типовой патологический процесс, лежащий в основе развития различных нозологических форм патологии. Научное обозрение. Реферативный журнал. 2018; (1): 124–128. https://abstract.science-review.ru/ru/article/view?id=1877

45. Ярилин Д. А. Роль фактора некроза опухолей в регуляции воспалительного ответа моноцитов и макрофагов. Иммунология. 2014; 36 (4): 195–201. https://elibrary.ru/sjzplv

46. Донина Ж. А., Баранова Е. В., Александрова Н. П. Сравнительная оценка влияния основных медиаторов острофазового ответа (ИЛ-1, ФНО-α и ИЛ-6) на паттерн дыхания и выживаемость крыс при острой нарастающей гипоксии. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова. 2021; 107 (8): 996–1006. https://doi.org/10.31857/S0869813921080045

47. Литвицкий П. Ф. Воспаление. Вопросы современной педиатрии. 2006; 5 (4): 75–81. https://elibrary.ru/hyvrrn

48. Chen J., Zhao Y., Liu Y. The role of nucleotides and purinergic signaling in apoptotic cell clearance – implications for chronic inflammatory diseases. Frontiers in Immunology. 2014; 5:656. https://doi.org/10.3389/fimmu.2014.00656

49. Ешмолов С. Н., Ситников И. Г., Мельникова И. М. Цитокины ФНО-α, ИФН-γ, ИЛ-1, ИЛ-4, ИЛ-8 и их роль в иммунном ответе при инфекционном поражении ЦНС у детей. Детские инфекции. 2018; 17 (1): 17–22. https://doi.org/10.22627/2072-8107-2018-17-1-17-22

50. Кренев И. А., Берлов М. Н., Умнякова Е. С. Антимикробные белки и пептиды нейтрофильных гранулоцитов как модуляторы системы комплемента. Иммунология. 2021; 42 (4): 426–433. https://doi.org/10.33029/0206-4952-2021-42-4-426-433

51. Белокриницкая Т. Е., Витковский Ю. А., Пономарева Ю. Н., Мочалова М. Н., Ломнева Г. М. Фактор некроза опухоли α и трансформирующий фактор роста β в регуляции апоптоза и пролиферации клеток при дисплазии и раке шейки матки. Цитокины и воспаление. 2006; 5 (1): 31–33. https://elibrary.ru/tfvglh

52. Железникова Г. Ф. Роль цитокинов в патогенезе и диагностике инфекционных заболеваний. Инфекционные болезни. 2008; 6 (3): 70–76. https://elibrary.ru/juigfv

53. Сибиряк С. В. Цитокины как регуляторы цитохром P450-зависимых монооксигеназ. Теоретические и прикладные аспекты. Цитокины и воспаление. 2003; 2 (2): 12–22. https://elibrary.ru/hrrjut

54. Бережная Н. М. Цитокиновая регуляция при патологии: стремительное развитие и неизбежные вопросы. Цитокины и воспаление. 2007; 6 (2): 26–34. https://elibrary.ru/rzmyrj

55. Васильева Г. И., Иванова И. А., Тюкавкина С. Ю. Цитокины – общая система гомеостатической регуляции клеточных функций. Цитология. 2001; 43 (12): 1101–1111. https://elibrary.ru/cvdbkn