Главная \ Наука \ Научные издания КФУ \ Ученые записки Казанского университета \ Ученые записки Казанского университета. Серия Естественные науки \ Архив

Анализ экспрессии ключевых белков-регуляторов апоптоза и аутофагии в Т-лимфоцитах больных бронхиальной астмой

Ю.В. Скибо¹, М.В. Тихомирова¹, С.Н. Абрамов¹, Э.М. Биктагирова¹, И.Д. Решетникова^1,2, Н.И. Акберова¹, З.И. Абрамова¹

¹Казанский (Приволжский) федеральный университет, г. Казань, 420008, Россия

²ФБУН КНИИЭМ Роспотребнадзора, г. Казань, 420015, Россия

Полный текст PDF

DOI: 10.26907/2542-064X.2019.4.505-520

Для цитирования: Скибо Ю.В., Тихомирова М.В., Абрамов С.Н., Биктагирова Э.М., Решетникова И.Д., Акберова Н.И., Абрамова З.И. Анализ экспрессии ключевых белков-регуляторов апоптоза и аутофагии в Т-лимфоцитах больных бронхиальной астмой // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. – 2019. – Т. 161, кн. 4. – С. 505–520. – doi: 10.26907/2542-064X.2019.4.505-520.

For citation: Skibo Yu.V., Tikhomirova M.V., Abramov S.N., Biktagirova E.M., Reshetnikova I.D., Akberova N.I., Abramova Z.I. Analysis of the expression of key protein regulators of apoptosis and autophagy in T-lymphocytes of patients with bronchial asthma. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Estestvennye Nauki, 2019, vol. 161, no. 4, pp. 505–520. doi: 10.26907/2542-064X.2019.4.505-520. (In Russian)

Аннотация

Статья посвящена изучению содержания основных белков апоптоза (каспазы-3, Bcl-2) и аутофагии (LC3-II, Rubicon, UVRAG) в Т-клетках больных легкой и тяжелой формами атопической бронхиальной астмы. Анализ проводился на свежевыделенных и культивированных клетках в течение 3 и 6 сут. Результаты исследования содержания апоптотических белков показали, что культивирование клеток сопровождается снижением содержания активной формы каспазы-3 и повышением белка Bcl-2 в группах больных астмой, причем выявленные изменения возрастают с увеличением тяжести заболевания. Анализ белков аутофагии показал наличие II формы LC3-белка в группе с тяжелой формой заболевания и повышение содержания Rubicon и UVRAG по сравнению с контрольной группой. Полученные результаты позволяют сделать вывод, что для обеих исследованных групп больных астмой характерно торможение апоптоза Т-лимфоцитов. Наиболее выраженная устойчивость установлена в группе с тяжелой формой заболевания. Снижение апоптотической активности сопровождается повышением аутофагического процесса, который, по-видимому, служит альтернативным путем гибели клеток.

Ключевые слова: бронхиальная астма, Т-лимфоциты, апоптоз, аутофагия, каспаза-3, Bcl-2, LC3B, Rubicon, UVRAG

Благодарности. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 18-34-00739.

Литература

Jyothula S.S., Eissa N.T. Autophagy and role in asthma // Curr. Opin. Pulm. Med. – 2013. – V. 19, No 1. – P. 30–35. – doi: 10.1097/MCP.0b013e32835b1150.
Potapinska O., Demkow U. T lymphocyte apoptosis in asthma // Eur. J. Med. Res. – 2009. – V. 14, Suppl. IV. – P. 192–195. – doi: 10.1186/2047-783X-14-S4-192.
Walsh G.M. Eosinophil apoptosis and clearance in asthma // J. Cell Death. – 2013. – V. 6. – P. 17–25. – doi: 10.4137/JCD.S10818.
Novershtern N., Itzhaki Z., Manor O., Friedman N., Kaminski N. A functional and regulatory map of asthma // Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. – 2008. – V. 38. – P. 324–336. – doi: 10.1165/rcmb.2007-0151OC.
Holtzman M.J., Green J.M., Jayaraman S., Arch R.H. Regulation of T cell apoptosis // Apoptosis. – 2000. – V. 5, No 5. – P. 459–471. – doi: 10.1023/a:1009657321461.
Yuan J., Kroemer G. Alternative cell death mechanisms in development and beyond // Genes Dev. – 2010. – V. 24, No 23. – P. 2592–2602. – doi: 10.1101/gad.1984410.
Klionsky D.J. The molecular machinery of autophagy: Unanswered questions // J. Cell Sci. – 2005. – V. 118, Pt. 1. – P. 7–18. – doi: 10.1242/jcs.01620.
Yu L., Chen Y., Tooze S.A. Autophagy pathway: Cellular and molecular mechanisms // Autophagy. – 2018. – V. 14, No 2. – P. 207–215. – doi: 10.1080/15548627.2017.1378838.
Loos B., Engelbrecht A.M., Lockshin R.A., Klionsky D.J., Zakeri Z. The variability of autophagy and cell death susceptibility: Unanswered questions // Autophagy. – 2013. – V. 9, No 9. – P. 1270–1285. – doi: 10.4161/auto.25560.
Kabeya Y., Mizushima N., Ueno T., Akitsugu Y., Takayoshi K., Takeshi N., Eiki K., Yoshinori O., Tamotsu O. LC3, a mammalian homologue of yeast Apg8p, is localized in autophagosome membranes after processing // Embo J. – 2000. – V. 19, No 21. – P. 5720–5728. – doi: 10.1093/emboj/19.21.5720.
Tanida I., Ueno T., Kominami E. LC3 and autophagy // Methods Mol. Biol. – 2008. – V. 445. – P. 77–88. – doi: 10.1007/978-1-59745-157-4_4.
Yoshii S.R., Mizushima N. Monitoring and measuring autophagy // Int. J. Mol. Sci. – 2017. – V. 18, No 9. – Art. 1865, P. 1–13. – doi: 10.3390/ijms18091865.
Jiang P., Mizushima N. LC3- and p62-based biochemical methods for the analysis of autophagy progression in mammalian cells // Methods. – 2015. – V. 75. – P. 13–18. – doi: 10.1016/j.ymeth.2014.11.021.
Klionsky D.J., Abdalla F.C., Abeliovich H., Eskelinen E-L. et al. Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy // Autophagy. – 2016. – V. 8, No 4. – P. 445–544. – doi: 10.4161/auto.19496.
Itakura E., Kishi C., Inoue K., Mizushima N. Beclin 1 forms two distinct phosphatidylinositol 3-kinase complexes with mammalian Atg14 and UVRAG // Mol. Biol. Cell. – 2008. – V. 19, No 12. – P. 5360–5372. – doi: 10.1091/mbc.E08-01-0080.
Zhong Y., Wang Q.J., Li X., Yan Y., Backer J.M., Chait B.T., Heintz N., Yue Z. Distinct regulation of autophagic activity by Atg14L and Rubicon associated with Beclin 1-phosphatidylinositol-3-kinase complex // Nat. Cell Biol. – 2009. – V. 11, No 4. – P. 468–476. – doi: 10.1038/ncb1854.
Matsunaga K, Saitoh T., Tabata K., Omori H., Satoh T., Kurotori N., Maejima I., Shirahama-Noda K., Ichimura T., Isobe T., Akira S., Noda T., Yoshimori T. Two Beclin 1-binding proteins, Atg14L and Rubicon, reciprocally regulate autophagy at different stages // Nat. Cell Biol. – 2009. – V. 11, No 4. – P. 385–396. – doi: 10.1038/ncb1846.
Funderburk S.F., Wang Q.J., Yue Z. The Beclin 1-VPS34 complex – at the crossroads of autophagy and beyond // Trends Cell Biol. – 2010. – V. 20, No 6. – P. 355–362. – doi: 10.1016/j.tcb.2010.03.002.
Мамонтова Т.В., Кайдашев И.П. Новые аспекты апоптоза мононуклеарных клеток в патогенезе атопической бронхиальной астмы // Аллергология. – 2005. – № 4. – С. 15–23.
Grzegorczyk J., Kowalski M.L., Pilat A., Iwaszkiewicz J. Increased apoptosis of peripheral blood mononuclear cells in patients with perennial allergic asthma/rhinitis: Relation to serum markers of apoptosis // Mediators Inflammation. – 2002. – V. l, No 4. – P. 225–233. – doi: 10.1080/09629350290000087.
Бойчук С.В., Мустафин И.Г., Фассахов Р.С. Механизмы апоптоза лимфоцитов периферической крови больных атопической бронхиальной астмой // Аллергология. – 2001. – № 1. – C. 3–9.
Lamb J.P., James A., Carroll N., Siena L., Elliot J., Vignola A.M. Reduced apoptosis of memory T-cells in the inner airway wall of mild and severe asthma // Eur. Resp. J. – 2005. – V. 26, No 2. – P. 265–270. – doi: 10.1183/09031936.05.00144304.
Hamzaoui A., Hamzaoui K., Salah H., Chabbou A. Lymphocytes apoptosis in patients with acute exacerbation of asthma // Mediators Inflammation. – 1999. – V. 8, No 4–5. – P. 237–243. – doi: 10.1080/09629359990405.
Ying S., Khan L.N., Meng Q., Barnes N.C., Kay A.B. Cyclosporin A, apoptosis of BAL T-cells and expression of Bcl-2 in asthmatics // Eur. Respir. J. – 2003. – V. 22, No 2. – P. 207–212. – doi: 10.1183/09031936.03.00098902.
Abdulamir A.S., Hafidh R.R., Abubakar F., Abbas K.A. Changing survival, memory cell compartment, and T-helper balance of lymphocytes between severe and mild asthma // BMC Immunol. – 2008. – V. 16. – Art. 73, P. 1–10. – doi: 10.1186/1471-2172-9-73.
Maiuri M.C., Zalckvar E., Kimchi A., Kroemer G. Self-eating and self-killing: Crosstalk between autophagy and apoptosis // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. – 2007. – V. 8, No 9. – P. 741–752. – doi: 10.1038/nrm2239.
Marino G., Niso-Santano M., Baehrecke E.H., Kroemer G. Self-consumption: The interplay of autophagy and apoptosis // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. – 2014. – V. 15, No 2. – P. 81–94. – doi: 10.1038/nrm3735.
Martin L.J., Gupta J., Jyothula S.S., Butsch Kovacic M., Biagini Myers J.M., Patterson T.L., Ericksen M.B., He H., Gibson A.M., Baye T.M., Amirisetty S., Tsoras A.M., Sha Y., Eissa N.T., Hershey G.K. Functional variant in the autophagy-related 5 gene promotor is associated with childhood asthma // PLoS ONE. – 2012. – V. 7, No 4. – Art. e33454, P. 1–9. – doi: 10.1371/journal.pone.0033454.
Ban G.Y., Pham D.L., Trinh H.K., Lee S.I., Suh D.H., Yang E.M., Ye Y.M., Shin Y.S., Chwae Y.J., Park H.S. Autophagy mechanisms in sputum and peripheral blood cells of patients with severe asthma: A new therapeutic target // Clin. Exp. Allergy. – 2015. – V. 46, No 1. – P. 48–59. – doi: 10.1111/cea.12585.
Liu J.N., Suh D.H., Trinh H.K., Chwae Y.J., Park H.S., Shin Y.S. The role of autophagy in allergic inflammation: A new target for severe asthma // Exp. Mol. Med. – 2016. – V. 48, No 7. – Art. e243, P. 1–10. – doi: 10.1038/emm.2016.38.
Poon A.H., Chouiali F., Tse S.M., Litonjua A.A., Hussain S.N., Baglole C.J., Eidelman D.H., Olivenstein R., Martin J.G., Weiss S.T., Hamid Q., Laprise C. Genetic and histologic evidence for autophagy in asthma pathogenesis // J. Allergy Clin. Immunol. – 2012. – V. 129, No 2. – P. 569–571. – doi: 10.1016/j.jaci.2011.09.035.
Liang C., Feng P., Ku B., Dotan I., Canaani D., Oh B.H., Jung J.U. Autophagic and tumour suppressor activity of a novel Beclin1-binding protein UVRAG // Nat. Cell Biol. – 2006. – V. 8, No 7. – P. 688–699. – doi: 10.1038/ncb1426.
Liang C., Lee J.S., Inn K.S., Gack M.U., Li Q., Roberts E.A., Vergne I., Deretic V., Feng P., Akazawa C., Jung J.U. Beclin1-binding UVRAG targets the class C Vps complex to coordinate autophagosome maturation and endocytic trafficking // Nat. Cell Biol. – 2008. – V. 10, No 7. – P. 776–787. – doi: 10.1038/ncb1740.
Sun Q., Zhang J., Fan W., Wong K.N., Ding X., Chen S., Zhong Q. The RUN domain of Rubicon is important for hVps34 binding, lipid kinase inhibition, and autophagy suppression // J. Biol. Chem. – 2011. – V. 286, No 1. – P. 185–191. – doi: 10.1074/jbc.M110.126425.

Поступила в редакцию

14.03.19

Скибо Юлия Валерьевна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник НИЛ «Молекулярные основы патогенеза и терапии опухолевых заболеваний»

Казанский (Приволжский) федеральный университет