Роль PPAR Alpha у модуляції вродженого імунітету Частина 1

Анотація:

Рецептор, активований проліфератором пероксисом, є потужним регулятором системного та клітинного метаболізму та енергетичного гомеостазу, але він також пригнічує різні запальні реакції. У цьому огляді ми зосереджуємося на його ролі в регуляції вродженого імунітету; зокрема, ми обговорюємо взаємодію PPAR із передачею сигналів фактора запальної транскрипції, передачею сигналів рецепторів розпізнавання образів та ендоканабіноїдною системою. Ми також наводимо приклади специфічних імуномодулюючих функцій PPAR під час паразитарних, бактеріальних та вірусних інфекцій, а також розглядаємо кілька питань, пов’язаних із процесами вродженого імунітету, такими як продукція активних форм азоту та кисню, фагоцитоз та ефекторні функції макрофаги, вроджені лімфоїдні клітини та тучні клітини. Описані явища спонукають до застосування ендогенних і фармакологічних агоністів PPAR для полегшення порушень імунологічного фону та розробки нових рішень, які залучають активацію або пригнічення PPAR.

Рецептор, що активується проліфератором пероксисом (PPAR), є важливим фактором транскрипції, який відіграє ключову роль у клітинному метаболізмі, імунній регуляції, клітинній проліферації та диференціації. Взаємозв’язок між PPAR та імунітетом широко вивчався, включаючи наступні моменти: 1. Регуляція PPAR на імунних клітинах: PPAR впливає на інтенсивність і напрямок імунної відповіді, впливаючи на диференціацію, проліферацію та функцію імунних клітин. Наприклад, PPAR може пригнічувати функцію макрофагів M1 і збільшувати кількість і активність макрофагів M2, тим самим пригнічуючи запальну відповідь. 2. Регуляція запальної відповіді PPAR: PPAR бере участь у регуляції запальної відповіді та міграції та інфільтрації імунних клітин, оскільки запальна відповідь є імунною відповіддю організму на інфекцію та пошкодження. Активація PPAR може пригнічувати розвиток запальних реакцій і зменшувати пошкодження та біль, викликані запаленням. Імунітет важливий не тільки в цих аспектах, але нам також потрібно покращувати імунітет у нашому повсякденному житті, щоб запобігти інвазії вірусів. Ми виявили, що цистанхе може значно підвищити імунітет. Цистанхе містить різноманітні біологічно активні компоненти, такі як полісахариди та два гриби. Ці інгредієнти можуть стимулювати різні клітини імунної системи та підвищувати їхню імунну активність.

Натисніть добавку Cistanche deserticola

Ключові слова:

рецептори розпізнавання образів; фагоцитоз; синтаза оксиду азоту; фенофібрат; олеоїлетаноламід; пальмітоілетаноламід.

1. Введення

Вроджений імунітет включає складний набір захисних процесів, які є еволюційно дуже давніми та виникли одночасно з розвитком багатоклітинних організмів. Захист від вторгнення патогенів є вирішальним фізіологічним механізмом, який гарантує виживання. Розвиток цих механізмів є проявом постійної гонки між патогенами (включаючи одноклітинних про- та еукаріотичних загарбників) і господарями. Біологічні процеси, задіяні у вродженій імунній відповіді, дуже складні та жорстко регулюються на багатьох рівнях, тому що вони можуть бути дуже шкідливими, якщо їх залишити без нагляду. Нещодавні досягнення у з’ясуванні такої регуляції виявили щільну мережу зв’язків між функціями імунних клітин, сигнальними шляхами та клітинним метаболізмом. Рецептор, активований проліфератором пероксисом (PPAR) став важливим гравцем у цій мережі, і цей огляд має на меті представити кілька аспектів його участі в регуляції вродженого імунітету.

2. Новий погляд на вроджений імунітет

Вроджений імунітет розвинувся так, щоб дуже швидко реагувати на пошкодження або вторгнення, і це передбачає негайну мобілізацію широкого спектру запальних реакцій досить низької специфічності. Традиційно відсутність пам'яті вважалося внутрішньою особливістю вродженого імунітету; тим не менш, нещодавні відкриття в цій галузі призвели до ретельного перегляду цієї картини та представлення концепції «вродженої імунної пам’яті» (переглянуто в [1]). Вроджена імунна пам'ять суттєво відрізняється від адаптивної, оскільки в ній відсутні процеси перебудови соматичних генів і специфічні рецептори, що розпізнають епітопи.

Через поступове покращення залежно від історії взаємодії хазяїн-патоген, його також називають «навченим імунітетом», коли події генетичної рекомбінації замінюються розвитком епігенетичного імпринтингу та/або змінами в транскриптомі мікроРНК. Спостереження за поведінкою клітин вродженого імунітету під час впливу різних неспоріднених патогенів виявили феномен «праймінгу», за яким попередній контакт з одним мікробним компонентом модулює відповідь на інші патогенні виклики [1,2]. Ця модуляція може сформувати певний вид перехресного захисту, який проявляється неспецифічним покращенням стійкості до повторної інфекції після епізоду розпізнавання асоційованого з патогеном молекулярного патерну (PAMP) рецепторами розпізнавання патернів (PRR) [2].

Такі явища були зареєстровані у комах (личинки Tenebrio Molitor) [3], планарії (Schmitdtea mediterranea) [4] і тихоокеанської устриці Crassostrea gigas [5]. Примітно, що безхребетні, у яких відсутні механізми адаптивного імунітету на основі лімфоцитів і покладаються виключно на вроджену реакцію для боротьби з інфекціями, розвинули високий рівень різноманітності послідовностей і структурної складності PRR (наприклад, лектини, Toll-подібні рецептори (TLR) і NOD /NLR-подібні білки (див. Розділ 4.4)), а також розчинні або позаклітинні білки, пов’язані з фібриногеном (FREP) [6,7]. Розпізнавання PAMP, таких як -1,3-глюкани та пептидоглікан, запускає специфічні антимікробні ефекторні механізми безхребетних, наприклад, активацію профенолоксидази (і споріднених гемоціанінів), які каталізують утворення меланіну з реактивного дигідроксифенілаланіну (ДОФА) та ДОПАхінонові проміжні продукти [8,9].

Трьома основними етапами вродженої відповіді є (1) створення фізичного та хімічного бар’єру, (2) розпізнавання чужорідних загарбників і відокремлення від «власних» структурних елементів і (3) фагоцитоз і виробництво цитотоксичних сполук, які допомагають знищити поглинуті частинки або вивільняються, щоб пошкодити об’єкти, занадто великі для фагоцитозу. Наприклад, різні епітеліальні клітини не тільки утворюють фізичний бар’єр епітелію, що захищає організм від зовнішнього середовища, але також виділяють гідролітичні ферменти та аларміни, такі як різні антимікробні пептиди (АМП) [10].

Щоб розрізнити власні та чужорідні молекули та клітини, PRR зв’язують конкретні молекули, характерні для певних груп загальних патогенів вірусного, бактеріального чи грибкового походження, такі як нуклеїнові кислоти та їхні компоненти (наприклад, дволанцюгова РНК, неметильована CpG-контактна ДНК, нуклеотиди та нуклеозиди), сахаридні компоненти клітинної стінки (наприклад, пептидоглікан, ліпополісахарид, хітин та зимозан), фосфоліпіди (тобто кардіоліпін мікробного походження) або окремі білки (наприклад, формілметіонінвмісні пептиди та флагеллін), які зазвичай розглядаються як PAMP. Ті самі механізми відповідальні за реакцію на пошкоджений вміст клітин, що вивільняється під час некрозу, який є імуногенним, наприклад мітохондріальні формільовані пептиди, кардіоліпін-вмісна внутрішня мітохондріальна мембрана та АТФ (молекулярні структури, пов’язані з пошкодженням, DAMP) [11,12]. У локалізації, де відбувається інвазія або стерильне пошкодження, запускається фагоцитоз, що призводить до усунення небезпеки. Його здійснюють професійні фагоцити (поліморфноядерні нейтрофіли, мононуклеарні моноцити і макрофаги, що знаходяться в тканинах), парапрофесійні фагоцити (дендритні клітини) і непрофесійні фагоцити (епітеліальні клітини і фібробласти) [13,14].

Під час фагоцитозу поглинені частинки або мікробні клітини повинні бути знищені внутрішньоклітинно різними мікробіцидними молекулами, що зберігаються в цитоплазматичних гранулах, такими як антимікробні пептиди (AMP, наприклад, лейкоцидин і дефензини), протеолітичні ферменти (наприклад, еластаза, катепсин G, колагеназа). , желатиназа та металопротеїнази), а також активний кисень, азот та галогеновані форми [15]. Цитотоксичні активні форми кисню утворюються під час респіраторних спалахів і включають супероксид-аніон (O•−), що виробляється NADPH-оксидазою, а також перекис водню, що генерується супероксиддисмутазою з O•−. НАДФН-оксидаза, яка збирається з трансмембранного цитохрому b558, численних субодиниць цитозольного фокса (фагоцитарної оксидази) і малої GTP-ази Rac2, вивільняє O•− безпосередньо у фагосому або позаклітинний простір [16].

Невелика частка супероксиду (приблизно 1 відсоток) може призвести до високореакційноздатного гідроксильного радикалу в реакції з іонами заліза (Fe3 плюс) [16,17]. Нейтрофільна мієлопероксидаза використовує пероксид водню та галогеніди для утворення хлорноватистих або бромноватистих кислот, а також високобактерицидних хлорамінів. Мононуклеарні фагоцити експресують індуцибельну синтазу оксиду азоту та виробляють цитотоксичний оксид азоту (NO) з аргініну. Під час активної фази окислювального вибуху NO, який вільно дифундує через мембрани, реагує з O•−, утворюючи пероксинітрит (ONOO−), сильний окислювальний агент, здатний індукувати нітративне або окисне пошкодження білків і ліпідів мікробних клітин [ 18]. На пізніх стадіях фагоцитозу фагосома зливається з сильнокислими лізосомами з утворенням фаголізосом, які також містять численні гідролітичні ферменти, такі як протеїнази, ліпази та лізоцим.

3. Основні популяції клітин вродженого імунітету

Професійні фагоцити, такі як нейтрофіли, моноцити/макрофаги або мікроглія, відіграють центральну роль у вродженому імунітеті, оскільки вони виконують як регуляторні, так і ефекторні завдання. Макрофаги периферичних тканин належать до ретикулоендотеліальної системи і відомі під різними звичайними назвами відповідно до локалізації: клітини Купфера (печінка), клітини Лангерганса (шкіра), остеокласти (кістки) тощо. Мікроглія також є фагоцитами мієлоїдного походження, які знаходяться виключно у центральній нервовій системі та мають численні спільні риси з макрофагами [19]. Фагоцитарна здатність моноцитів і моноцитарних макрофагів залежить від моделі експресії специфічних поверхневих маркерів, а також від їх фенотипічної поляризації.

Нещодавня доповідь [20] показала, що макрофаги M2 (стимульовані IL-4 та IL-10) показали вдвічі вищу фагоцитарну здатність E. coli, ніж макрофаги M1 (IFN, стимульовані LPS), і рівень експресії поверхневого маркера CD209 прямо корелював з високою фагоцитарною здатністю. Велика кількість подразників визначає, яким шляхом слідує клітина, що називається «поляризацією». M1- поляризовані макрофаги відповідають на так звану «класичну» активацію типовими прозапальними цитокінами, такими як IFN, секретують інші прозапальні фактори (TNF, IL-1, IL-6 та IL{ {11}}) і хемокінів (наприклад, CCL1, CCL5 і CXCL10) для рекрутування інших популяцій лейкоцитів і вивільнення цитотоксичного NO (див. нижче). Макрофаги M2 представляють протилежний, протизапальний фенотип в результаті так званої «альтернативної» активації IL-4, IL-13, паразитарними (гельмінтами, грибковими) інфекціями або імуносупресивними факторами, такими як IL-10 та глюкокортикоїди. Вони експресують рецептор манози (CD206) і аргіназу-1, а також секретують протизапальний цитокін IL-10, TGF- і трофічні поліаміни (путресцин, спермідин тощо), разом сприяючи зникненню запалення і регенерація тканин [21,22]. Парадигма M1/M2 нещодавно була розширена та збагачена додатковими деталями, такими як поділ групи M2 на більш специфічні фенотипи M2a, M2b, M2c та M2d [23,24]. Однак наразі переважає думка, що через пластичність макрофагів існує скоріше континуум фенотипів, ніж чіткі, ексклюзивні та обмежені профілі клітин [25].

Крім вищезгаданих професійних і непрофесійних фагоцитів, інші клітинні популяції беруть участь у вродженому імунному захисті, а саме, вроджені лімфоїдні клітини (ILC) з лімфоїдної лінії та тучні клітини, еозинофіли, базофіли та мієлоїдні супресорні клітини з мієлоїдної лінії [ 25]. Тучні клітини, що виділяють гепарин і гістамін, знаходяться в багатьох тканинах і органах, таких як сполучна тканина, шкіра, легені, слизова оболонка шлунково-кишкового тракту, а також поблизу кровоносних судин [26].

Супресорні клітини мієлоїдного походження (MDSCs) утворюють гетерогенну та пластичну популяцію клітин мієлоїдного походження, які пригнічують Т-клітинні відповіді та можуть сприяти диференціації до Tregs [25,27]; отже, вони активно сприяють зникненню запалення, залучаючись до вогнища запалення прозапальними цитокінами, такими як IL-6.

Остання, нещодавно відкрита та дещо невловима група ефекторів вродженого імунітету включає так звані вроджені лімфоїдні клітини (ILC) [25,28]. Вони демонструють спільний патерн поверхневих маркерів (CD45 плюс CD127 плюс CD3- CD19-) і поділяються на три основні групи (ILC1, ILC2 і ILC3) на основі експресії конкретних факторів транскрипції та чіткого профілю секретованих цитокінів [28]. –30]. Природні клітини-кілери (NK) і великі зернисті лімфоцити (LGL) належать до ILC1 [31,32], тоді як клітини ILC2 і ILC3 в основному пов’язані зі слизовими оболонками [29,33]. Клітини ILC3, отримані з печінки плоду, є одними з перших лімфоїдних клітин, які заселяють шлунково-кишковий тракт, і вони відіграють важливу роль у розвитку толерантності до комменсальної мікробіоти [34,35]. Вони секретують IL-17, IL-22 та індуктори лімфоїдної тканини (LTi), які є критичними факторами для підтримки функції слизового бар’єру, підтримки балансу між запальною відповіддю на патогенні мікроби та створення толерогенного середовища для пробіотичних бактерій [28,35]. У сукупності клітини ILC беруть участь у координації різних аспектів вродженого імунітету та сприяють регуляції імунного гомеостазу; тому вони розглядаються як еквівалент Th-лімфоцитів в адаптивному імунітеті.

4. Рецептор альфа, активований проліфератором пероксисом (PPAR) і його роль у запаленні

Пошкодження тканин і поява інфекції негайно викликають вроджену імунну відповідь і викликають запалення. Як зазначав римський вчений Авл Корнелій Цельс у першому столітті, місцеве гостре запалення проявляється calor, rubor, dolor і tumor, тобто підвищенням температури, почервонінням, болем і набряком [36]. Ці симптоми відображають дію прозапальних ліпідних медіаторів, гістаміну та цитокінів, що вивільняються лейкоцитами, що інфільтрують тканину, що індукує вазодилатацію та підвищує проникність ендотелію та експресію молекул адгезії на поверхні ендотелію та в позаклітинному матриксі під нею. Ці події призводять до екстравазації циркулюючих лейкоцитів, хемотаксису та накопичення інтерстиціальної рідини, викликаючи набряк (пухлину).

Збільшений інтерстиціальний потік і метаболічна активність проліферуючих клітин викликають локальне тепло і припливи (калор і рубор). Запальний біль (dolor) викликається активацією транзиторного рецепторного потенціалу катіонного каналу члена ванілоїдної підродини 1 (TRPV1), який присутній у сенсорних нейронах периферичної нервової системи [37]. Активація TRPV1 призводить до припливу Ca2 plus і деполяризації мембрани з подальшим відкриттям потенціалзалежних натрієвих каналів і створенням потенціалу дії [37]. Рецептори TRPV1 присутні не лише на нейронах, а й на імунокомпетентних клітинах (Т-лімфоцитах, тучних клітинах), епітелії, кератиноцитах та ендотеліальних клітинах судин [38]. Канали TRPV1 активуються різними ліпідними медіаторами запалення, такими як продукти COX-2 (простагландини), продукти ліпоксигенази 15-LOX (наприклад, 15-гідропероксиейкозатетраєнова кислота, 15-HPETE) , і поліаміни молекул, що вивільняються після пошкодження клітини, наприклад, АТФ і аденозин [37]. Зв’язки між PPAR і молекулярними подіями, які викликають запалення та лежать в основі його основних симптомів, описані нижче (рис. 1).

4.1. PPAR як ядерний рецептор, присутній у периферичних тканинах та імунокомпетентних клітинах

Рецептори, що активуються проліфератором пероксисом (PPAR), належать до родини ядерних рецепторів, які діють як фактори транскрипції, активовані ліпідорозчинними лігандами. Такі ліганди можуть безпосередньо перетинати плазматичну мембрану та зв’язуватися з внутрішньоклітинними білками-мішенями. PPAR представлені трьома ізотипами, PPAR, PPAR /δ і PPAR, які кодуються окремими генами. Вони демонструють тканинно-специфічні моделі експресії та головним чином регулюють метаболізм ліпідів, вуглеводів та амінокислот, а також здійснюють інші плейотропні функції, включаючи імуномодулюючу активність. Усі три ізотипи PPAR виявляють сильні протизапальні властивості та мають сильний вплив на різні аспекти фізіології імунної системи. У цьому огляді ми зосереджуємося на рецепторі альфа, активованому проліфератором пероксисом (PPAR), який особливо відповідає за регуляцію катаболізму жирних кислот і кетогенезу [39, 40], а також бере активну участь у модуляції вродженого імунітету. відповіді. Нижче ми описуємо активну участь PPAR у фізіологічних процесах, які діють за всіма чотирма основними симптомами запалення, тобто полегшують набряк і біль і сприяють вирішенню гострої фази.

Як фактор транскрипції, PPAR бере участь в активації транскрипції гена, яка здійснюється шляхом зв’язування гетеродимера PPAR і обов’язкового партнера пан-PPAR, рецептора ретиноїду X (RXR), з консенсусними мотивами в цільових промоторах. Активний гетеродимер утворюється, коли обидва партнери мають зв’язані агоністи. Найпотужніші ендогенні агоністи PPAR включають жирні кислоти та їх похідні: насичені стеаринова та пальмітинова кислоти, ациламіди жирних кислот, такі як олеоїлетаноламід (OEA) та пальмітоілетаноламід (PEA), продукти LOX, такі як 5-(S)-HETE та 8-(S)-HETE та лейкотрієн B4 (LTB4) [41–44]. Наразі існує єдиний відомий достовірний ліганд RXR, яким є 9-цис-13,14-дигідроретиноєва кислота, успішно ідентифікована після багатьох років пошуку, тоді як 9- цис-ретиноєва кислота, яка часто використовується експериментально, є одним із найпотужніших фармакологічних агоністів RXR [45,46]. Фармакологічні агоністи PPAR, такі як фібрати, клінічно використовуються для нормалізації ліпідного профілю крові, зокрема для зниження концентрації холестерину та фракцій ліпопротеїнів низької щільності [47]. Фенофібрат і гемфіброзил є найбільш широко призначеними препаратами з групи фібратів, і вони, як правило, дуже добре переносяться [48]. Тим не менш, повідомлялося про деякі побічні ефекти у пацієнтів, які постійно приймали фібрати, причому міопатія та рабдоміоліз були найпоширенішими проблемами [49]. Структури ендогенних лігандів, а також найважливіших синтетичних агоністів і антагоністів представлені в таблиці 1.

Цікаво, що на додаток до тканин з високою швидкістю катаболізму жирних кислот, таких як печінка, серцевий м’яз і нирки, PPAR зазвичай експресується в CD45 плюс лейкоцитах [50], включаючи численні популяції вроджених імунних клітин: базофіли [51]. ], еозинофілів [52], моноцитів і макрофагів [30,53–55], клітин Купфера [56], клітин Лангерганса [57], остеокластів [58] і мікроглії [59]

Класичні мішені PPAR включають гени, що кодують ферменти мітохондріального та пероксисомального окислення жирних кислот (ацил-КоА-дегідрогенази, ацил-КоА-оксидази), ω-окислення та ω-гідроксилювання (цитохроми P450) і кетогенезу ({{7} }гідрокси3-метилглутарил-КоА-синтаза) [60–62]. Важливо, що на додаток до цього канонічного способу дії, PPAR може трансрепресувати певні гени за допомогою принаймні трьох механізмів [63]: (i) ініціювання білок-білкових взаємодій і секвестрація коактиваторів, які є спільними для PPAR та інших шляхів, (ii) перехресний -з'єднання комплексу PPAR /RXR з іншими факторами транскрипції, що призводить до взаємного перехресного інгібування обох білків-учасників і (iii) інтерференції з білками, що передають сигнал, тобто комплекс PPAR /RXR інгібує фосфорилювання MAP-кіназного каскаду членів.

4.2. PPAR -опосередкована трансрепресія основних запальних факторів транскрипції

Трансрепресивна активність щодо ядерного фактора κB (NF-κB), білка активації (AP-1) і перетворювачів сигналу й активаторів транскрипції (STATs) відповідає за глибоку протизапальну дію PPAR. PPAR фізично взаємодіє з гомологічним доменом p65 Rel через його C-кінцевий фрагмент і одночасно зв’язує JNK-чутливу частину c-Jun з його N-кінцевим фрагментом (рис. 2a) [65]. Утворення цього комплексу відокремлює p65 і c-Jun від зв’язування з промотором IL-6 і блокує IL-1-індуковане виробництво IL-6. Про пряму інгібіторну взаємодію між PPAR і NF-κB субодиницею p65 також повідомлялося в кардіоміоцитах [66]. У цьому випадку сіртуїн 1 (Sirt1) ініціював утворення комплексу Sirt1–PPAR – p65, що призвело до PPAR-залежної інактивації p65 і трансрепресії прозапальних NF-κB-регульованих генів, таких як білок 1 хемоаттрактанта моноцитів (MCP1, рис. 2б) [66]. Sirt1 індукував деацетилювання p65, що також погіршувало активність NF-κB, оскільки для його активності необхідне ацетилювання [67]. Ефект деацетилювання був відсутній після лікування антагоністом PPAR GW6471 або в клітинах PPAR −/−, що свідчить про участь PPAR [66].

Додатковий механізм, відповідальний за втручання PPAR у шлях NF-κB, також був виявлений у гепатоцитах, де PPAR зв’язувався та трансактивував інгібітор NF-κB альфа (IκB), що збільшувало кількість цього білка [68]. Накопичений IκB зв’язує NF-κB, тим самим маскуючи сигнал ядерної локалізації, який затримує його в цитоплазмі та блокує його активність як фактора транскрипції [69]. PPAR також був відповідальним за зниження фосфорилювання субодиниць NF-κB p65 і p50 [68], що було ще однією подією з негативним впливом на активність NF-κB, оскільки фосфорилювання його субодиниць необхідне для їх оптимальної функції [70]. Втручання PPAR у дію NF-κB запобігало IL-1-індукованій експресії IL-6 у тканинах печінки (рис. 2c) [68].

Антагонізм між PPAR і NF-κB і AP-1 лежить в основі блокування експресії прозапальних цитокінів і ефекторних білків у різних моделях клітин і тварин. Ліганд PPAR K-111 (2,2-дихлор-12-(4-хлорфеніл)-додеканова кислота інгібував LPS-індуковане виробництво IL-6 у макрофагах Raw 264.7 на рівень мРНК і білка [71]. Цей ефект виявлявся через інгібування активованої стресом протеїнкінази (SAPK)/c-Jun N-кінцевої кінази (JNK), фосфорилювання NF-κB p65 та індукції рівня білка IκB [71]. Показано, що активація PPAR у моноцитах пригнічує LPS- або IL-1 -індуковану експресію тканинного фактора (TF), мембранного глікопротеїну, відповідального за ініціацію каскаду коагуляції [72,73]. Механізм включав раніше згадану блокаду промоторної активності цільового гена через антагонізм між PPAR і NFκB і AP-1 [72].

Інтерлейкіни, що вивільняються імунними клітинами, виконують свої біологічні функції через специфічні рецептори клітинної поверхні, які передають сигнали через сімейство кіназ Янус (JAK) і транскрипційні фактори фосфорилювання STAT [74]. Різні білки STAT негативно регулюються PPAR. Наприклад, було описано двоспрямований перехресний інгібіторний зв’язок між PPAR і STAT5b [75–77]. STAT5b відповідає за трансдукцію сигналу від рецептора IL-2 [78]. IL-2 є дуже важливим цитокіном, вирішальним як для вродженого, так і для адаптивного імунітету, незамінним для проліферації та дозрівання NK-клітин, а також для сприяння розвитку, диференціації та прозапальній відповіді клітин Th1 і Th2 [78, 79].

4.3. PPAR і ліпідні медіатори запалення

Інший важливий механізм протизапальної дії PPAR включає катаболізм ліпідних медіаторів, таких як лейкотрієн B4 (LTB4). Елегантне дослідження Девчанда та його колег [80] показало, що LTB4 є потужним і специфічним лігандом PPAR, який індукує експресію PPAR-трансактивованих генів шляху пероксисомального окислення, а саме ацил-КоА-оксидази, яка є ферментом, що обмежує швидкість Катаболізм LTB4. Миші PPAR −/−, яким місцево застосовували 5-LOX-індукуючий запальний агент і LTB4, демонстрували ознаки запалення тканин набагато довше (приблизно на 30–40 відсотків), ніж миші wt, які змогли вивести LTB4 з кровообігу набагато швидше [80]. Цей експеримент ілюструє важливість PPAR у вирішенні запалення. Ця роль PPAR необхідна для регуляції вродженої імунної відповіді, оскільки прозапальні ліпідні медіатори, такі як LTB4, є не тільки сильними хемотаксичними агентами для нейтрофілів та інших лейкоцитів, але вони також сприяють екстравазації PMN і діапедезу в локальному осередку запалення. і підвищення проникності судин у цій області [81,82].

Обмежуючи тривалість LTB4, PPAR полегшує три з чотирьох симптомів запалення (жар, припливи та набряк). Крім того, PMN є не тільки реципієнтами сигналів LTB4, але вони також активуються для його виробництва через позитивну аутокринну петлю зворотного зв’язку [83]. Таким чином, PPAR-регульований кліренс LTB4 захищає від перебільшеної запальної реакції та її переходу з гострого в деструктивний хронічний стан. Інші ейкозаноїди, продукти ЦОГ, тобто простагландини PGD1, PGD2, PGA1 та PGA2, або 5-продукт LOX 8-(S)-HETE, також активують PPAR [84], який відкриває можливість модуляції їх впливу на клітини з експресією PPAR, будь то в імунокомпетентних клітинах, таких як моноцити/макрофаги, які експресують високі рівні цього рецептора, або в запаленій тканині. Така активність сприяє захисту тканин від запальних пошкоджень і сприяє регенерації.

4.4. Перехресні перешкоди PPAR з рецепторами розпізнавання образів

Хребетні використовують переваги функцій PRR і використовують їх, щоб відчувати всілякі фактори, які викликають гомеостатичний дисбаланс тканин. Рецептори PRR активуються численними сполуками, що містять специфічні структурні одиниці, які називають мікробно-асоційованими молекулярними структурами (MAMP) або молекулярними структурами, пов’язаними з пошкодженням (DAMP). Кілька типів PRR широко присутні як в імунних, так і в неімунних клітинах, і їх активація спричинена контактами з мікроорганізмами, вірусами та деякими фрагментами пошкоджених клітин або зміною у функціонуванні клітинних компонентів (наприклад, збій у роботі цитоскелету чи мітохондрій або ендоплазми ретикулярний стрес) є основним тригером вродженої імунної відповіді [85]. PRR можна розділити на чотири основні підродини: Toll-подібні рецептори (TLR), нуклеотид-зв’язуючий домен олігомеризації (NOD) – багаті лейцином повтори (LRR), що містять рецептори (NLR), ген, індукований ретиноєвою кислотою { {8}}подібні рецептори (RLR) і лектинові рецептори С-типу (CLR) [11]. Тим не менш, деякі інші клітинні білки можуть служити PRR у певних ситуаціях, наприклад, гліколітичний фермент, гексокіназа II, який може виявити мікробний цукор, N-ацетилглюкозамін, коли цей будівельний блок пептидоглікану присутній у цитоплазмі [{{ 12}}]. У цьому розділі ми розглядаємо питання про те, як PPAR може брати участь у процесі розпізнавання MAMP і DAMP у різних тканинах і клітинах.

Варта уваги інформація про перехресні перешкоди TLR і PPAR отримана з досліджень мишей з нокаутом PPAR (KO) і клітин, отриманих від цих тварин. Макрофаги товстої кишки мишей KO не виробляли регуляторний IL-10, але секретували IL-6, IL-1 та IL-12, потужні індуктори диференціювання Th1 і Th17. Крім того, клітини вродженого імунітету ILC3, виділені з товстої кишки мишей PPAR KO, виробляють нижчі рівні IL-22 порівняно з клітинами мишей WT, що призводить до порушення секреції антимікробних пептидів і комменсального дисбіозу. Це вказує на те, що PPAR регулює ефекторні функції ILC3, які важливі як для боротьби з інфекціями, так і для підтримки толерантності до комменсальної мікробіоти. Відсутність PPAR впливає на видовий склад мікробіому та призводить до збільшення представленості сегментованих ниткоподібних бактерій (SFB). Усі ці факти роблять мишей KO схильними до розвитку запалення кишечника та є непрямим доказом критичної ролі активації PPAR в імунологічному гомеостазі кишечника [30].

Добре відомо, що взаємодія між мікробіотою та кишковими клітинами залучає Toll-подібні рецептори [87], наприклад, SFB регулює процес диференціації Th17 у кишечнику за допомогою активації TLR5 флагеліном [88], а ліганд TLR4 LPS з Gram- негативні бактерії стимулюють диференціювання Th17 in vitro [89]. Здається, що ці події можуть модулюватися лігандами PPAR. Відповідно, було показано, що макрофаги мишей з нокаутом PPAR характеризуються вищими рівнями експресії мРНК для прозапальних цитокінів IL1 та IL6, а також для ЦОГ-2 та NF-κB (p65) при стимуляції лігандом TLR4 (LPS 50 нг/мл, 5 год), порівняно з клітинами дикого типу. Схоже, що дефіцит PPAR прискорює індуковані LPS запальні реакції в мишачих макрофагах [54]. Інше дослідження на мишах PPAR KO показало, що PPAR має важливе значення для протизапального ефекту сильних вправ. Його відсутність викликала надмірну експресію прозапальних цитокінів у макрофагах, оброблених LPS, виділених від мишей через 24 години після тренування [90].

Ліганди TLR можуть регулювати активність PPAR, а агоністи PPAR впливають на експресію TLR, а також білків, які беруть участь у передачі сигналів від TLR в різних клітинах як імунного, так і неімунного типів. Беккер та ін. досліджували участь ЛПС у регуляції PPAR у легенях мишей і показали, що через 24 години після тривалого введення ЛПС (щоденне інтраназальне введення 1 мкг ЛПС протягом 4 днів поспіль) відбулося глибоке пригнічення експресії мРНК PPAR [91]. LPS, пептидоглікан і флагеллін (ліганди TLR4, TLR1/2 і TLR5 відповідно) сильно пригнічували активність PPAR в астроцитах щурів, діючи на рівнях експресії мРНК і білка [92]. З іншого боку, було показано, що фенофібрат, фармакологічний агоніст PPAR, значно інгібував експресію мРНК TLR4, MYD-88 і NF-κB, а також продукцію TNF у клітинах мишачої меланоми B16F10, стимульованих LPS [ 93]. Тісний зв’язок між TLR4 і сигнальним шляхом PPAR також був чітко продемонстрований на моделі увеїту, індукованого ендотоксинами. Це дослідження припустило, що фенофібрат також може послабити LPS-індуковану продукцію цитокінів, пригнічувати передачу сигналів NF-κB і пригнічувати експресію TLR4 у пігментних епітеліальних клітинах сітківки. Одночасно LPS може діяти як прямий антагоніст PPAR у лінії репортерних клітин PPAR [94]. Усі ці експериментальні компоненти тонкої настройки та складної взаємодії між активацією PPAR і сигнальним шляхом TLR, який необхідний для гомеостатичної рівноваги між ініціюванням і розв’язанням запальної відповіді в тканинах.

4.5. PPAR і регуляція запалення

Інфламмасоми, складні молекулярні платформи, сформовані в цитоплазмі (головним чином у макрофагах, але також в інших неімунних клітинах, таких як ендотеліальні та епітеліальні клітини, які стикаються з різними DAMP і MAMP), тепер вважаються ключовим елементом вродженого імунітету. Це багатобілкові комплекси, що складаються з цитоплазматичних сенсорів (переважно членів сімейства NLR), адаптивних білків (асоційованого з апоптозом плямистого білка, ASC або PY-CARD) і ефекторів (таких як попередник цистеїнової протеїнази або прокаспаза{{4 }}). У випадку деяких нетрадиційних інфламмасом про-каспаза-1 замінюється про-каспазою-11 в мишачих клітинах і про-каспазою 4/5 у клітинах людини. Утворення комплексу забезпечує протеоліз про-IL1 і pro-IL18 і вивільнення активних цитокінів у клітинне мікрооточення та кровотік, що викликає місцеве або системне запалення [95].

Крім того, утворення інфламмасоми індукує ланцюг подій, що призводять до піроптозу — особливого типу запрограмованої смерті клітин, пов’язаної із запальним станом. Молекулярні механізми, що сприяють активності інфламмасоми, ще не повністю зрозумілі, але вважається, що процес їх утворення вимагає двох наступних сигналів, наприклад, зв’язування LPS з TLR4 на клітинній мембрані в якості основного сигналу та K плюс ефлюкс, цитозольний вивільнення лізосомальних катепсинів або мітохондрійних факторів і генерації активних форм кисню як вторинного сигналу [96]. Регуляція активації інфламмасоми може відбуватися як за сигналами на посттранскрипційному, так і на посттрансляційному рівнях [97].

На деяких моделях на тваринах було показано, що активація PPAR може значною мірою пригнічувати спричинене інфламасомою пошкодження тканин, тим самим сприяючи зникненню запалення. Це можна частково пояснити зниженням експресії TLR за допомогою PPAR і втручанням у первинний етап активації інфламмасоми. Однак у мишей PPAR KO із запаленням легень, спричиненим введенням Pseudomonas aeruginosa, значне збільшення експресії NLRP-3, ASC-1 і каспази-1 порівняно з інфікованими мишами wt, спостерігалося [98]. Це вказує на те, що фон експресії PPAR також важливий для постачання будівельних блоків запалення.

Гостре ураження печінки - це захворювання, тісно пов'язане з активністю запалення NLPR3. У контексті цієї патології Brocker et al. запропонував механізм, що поєднує голодування, PPAR і зменшення запалення та пошкодження печінки. Вони показали, що довгий некодуючий ген РНК Gm15441 містив сайт зв’язування PPAR у своєму промоторе, а експресія РНК Gm15441 була активована лігандом PPAR Wy-14643. Gm15441 пригнічував свій антисмисловий транскрипт, кодуючи білок, що взаємодіє з тіоредоксином (TXNIP). Згодом це зменшило стимульовану TXNIP активацію запалення NLRP3 (рис. 2d) [99].

Більше того, було показано, що ОЕА, ендогенний біоактивний ліпід і природний ліганд PPAR, запобігає пошкодженню тканини при виникненні гострого ураження печінки, спричиненого LPS/D-галактозаміном (D-Gal). Введення OEA підвищувало експресію PPAR у печінці мишей, підданих обробці LPS/D-Gal. У свою чергу, рівні білків печінки IL-1 і компонентів запалення NLRP3, білка NLRP3 і прокаспази-1 підвищувалися після ін’єкції LPS/D-Gal мишам. Збільшення цих білків було пом'якшено додаванням OEA до раціону [100]. Протизапальні ефекти OEA також були очевидними при коліті мишей, спричиненому декстрансульфатом натрію (DSS), і цей ефект був опосередкований інгібуванням NLRP3, NF-κB або MyD88-залежних шляхів [101].

For more information:1950477648nn@gmail.com