Сравнительная характеристика уровней экспрессии TRP каналов на макрофагах больных хронической обструктивной болезнью легких

Введение. Макрофаги являются одними из ключевых клеток в патогенезе хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ), опосредуя первичный иммунный ответ и координируя дальнейшую реакцию иммунной системы при контакте с сигаретным дымом и аэрополлютантами. Известно, что некоторые каналы TRP, экспрессированные на макрофагах, являются рецепторами пылевых частиц и компонентов сигаретного дыма. Цель. Изучить особенности экспрессии каналов TRPV1, TRPV4, TRPA1 и TRPM8 на макрофагах, дифференцированных из моноцитов периферической крови, и альвеолярных макрофагах больных ХОБЛ и курильщиков, не имеющих бронхиальной обструкции.
Материалы и методы. Экспрессию каналов TRP на уровне мРНК изучали в макрофагах, дифференцированных из моноцитов 8 больных ХОБЛ и 6 здоровых курильщиков, методом количественной ПЦР с обратной транскрипцией. Экспрессию каналов TRP на уровне белка исследовали методом непрямой проточной цитометрии на альвеолярных макрофагах 39 больных ХОБЛ и 8 курильщиков без признаков бронхиальной обструкции.
Результаты. Установлено, что в условиях in vitro макрофаги, полученные из моноцитов больных ХОБЛ, отличаются достоверным увеличением числа транскриптов TRPV1 в 4,8 раза (p=0,009). При этом экспрессия белка TRPV1 на альвеолярных макрофагах больных ХОБЛ также значимо выше по сравнению с клетками курящих лиц из группы контроля (14,1 [6,4‒21,2]% против 6,1 [2,1‒9,8]%, p=0,006). Кроме этого, мы обнаружили, что экспрессия TRPV4 увеличена среди активных курильщиков, страдающих ХОБЛ, а экспрессия каналов TRPA1 и TRPM8 коррелирует с некоторыми показателями вентиляционной функции легких.
Заключение. Полученные результаты свидетельствуют, что повышенная экспрессия TRPV1 на макрофагах может являться маркером заболевания и вносить вклад в его развитие, в то время как экспрессия TRPV4, TRPA1 и TRPM8 может влиять на клиническое течение ХОБЛ.

1. Adeloye D., Song P., Zhu Y., Campbell H., Sheikh A., Rudan I.; NIHR RESPIRE Global Respiratory Health Unit. Global, regional, and national prevalence of, and risk factors for, chronic obstructive pulmonary disease (COPD) in 2019: a systematic review and modelling analysis // Lancet Respir. Med. 2022. Vol.10, Iss.5. P.447–458. https://doi.org/10.1016/S2213-2600(21)00511-7

2. Zou J., Sun T., Song X., Liu Y.M., Lei F., Chen M.M., Chen Z., Zhang P., Ji Y.X., Zhang X.J., She Z.G., Cai J., Luo Y., Wang P., Li H. Distributions and trends of the global burden of COPD attributable to risk factors by SDI, age, and sex from 1990 to 2019: a systematic analysis of GBD 2019 data // Respir. Res. 2022. Vol.23, Iss.1. Article number: 90. https://doi.org/10.1186/s12931-022-02011-y

3. Safiri S., Carson-Chahhoud K., Noori M., Nejadghaderi S.A., Sullman M.J.M., Ahmadian Heris J., Ansarin K., Mansournia M.A., Collins G.S., Kolahi A.A., Kaufman J.S. Burden of chronic obstructive pulmonary disease and its attributable risk factors in 204 countries and territories, 1990-2019: results from the Global Burden of Disease Study 2019 // BMJ. 2022. Vol.378. Article number: e069679. https://doi.org/10.1136/bmj-2021-069679

4. Kotlyarov S. Involvement of the Innate Immune System in the Pathogenesis of Chronic Obstructive Pulmonary Disease // Int. J. Mol. Sci. 2022. Vol.23, Iss.2. Article number: 985. https://doi.org/10.3390/ijms23020985

5. Finicelli M., Digilio F.A., Galderisi U., Peluso G. The Emerging Role of Macrophages in Chronic Obstructive Pulmonary Disease: The Potential Impact of Oxidative Stress and Extracellular Vesicle on Macrophage Polarization and Function // Antioxidants (Basel). 2022. Vol.11, Iss.3. Article number: 464. https://doi.org/10.3390/antiox11030464.

6. Milici A., Talavera K. TRP Channels as Cellular Targets of Particulate Matter // Int. J. Mol. Sci. 2021. Vol.22, Iss.5. Article number: 2783. https://doi.org/10.3390/ijms22052783

7. Baxter M., Eltom S., Dekkak B., Yew-Booth L., Dubuis E.D., Maher S.A., Belvisi M.G., Birrell M.A. Role of transient receptor potential and pannexin channels in cigarette smoke-triggered ATP release in the lung // Thorax. 2014. Vol.69, Iss.12. P.1080–1089. https://doi.org/10.1136/thoraxjnl-2014-205467

8. Li M., Li Q., Yang G., Kolosov V.P., Perelman J.M., Zhou X.D. Cold temperature induces mucin hypersecretion from normal human bronchial epithelial cells in vitro through a transient receptor potential melastatin 8 (TRPM8)-mediated mechanism // J. Allergy Clin. Immunol. 2011. Vol.128, Iss.3. P.626–634.e1-5. https://doi.org/10.1016/j.jaci.2011.04.032

9. Xiong M., Guo M., Huang D., Li J., Zhou Y. TRPV1 genetic polymorphisms and risk of COPD or COPD combined with PH in the Han Chinese population // Cell Cycle. 2020. Vol.19, Iss.22. P.3066–3073. https://doi.org/10.1080/15384101.2020.1831246

10. Wang M., Zhang Y., Xu M., Zhang H., Chen Y., Chung K.F., Adcock I.M., Li F. Roles of TRPA1 and TRPV1 in cigarette smoke -induced airway epithelial cell injury model // Free Radic. Biol. Med. 2019. Vol.134. P.229–238. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2019.01.004

11. Jian T., Chen J., Ding X., Lv H., Li J., Wu Y., Ren B., Tong B., Zuo Y., Su K., Li W. Flavonoids isolated from loquat (Eriobotrya japonica) leaves inhibit oxidative stress and inflammation induced by cigarette smoke in COPD mice: the role of TRPV1 signaling pathways // Food Funct. 2020. Vol.11, Iss.4. P.3516–3526. https://doi.org/10.1039/c9fo02921d

12. Birrell M.A., Bonvini S.J., Dubuis E., Maher S.A., Wortley M.A., Grace M.S., Raemdonck K., Adcock J.J., Belvisi M.G. Tiotropium modulates transient receptor potential V1 (TRPV1) in airway sensory nerves: A beneficial off-target effect? // J. Allergy Clin. Immunol. 2014. Vol.133, Iss.3. P.679–687.e9. https://doi.org/10.1016/j.jaci.2013.12.003

13. Lv Z., Xu X., Sun Z., Yang Y.X., Guo H., Li J., Sun K., Wu R., Xu J., Jiang Q., Ikegawa S., Shi D. TRPV1 alleviates osteoarthritis by inhibiting M1 macrophage polarization via Ca2+/CaMKII/Nrf2 signaling pathway // Cell Death Dis. 2021. Vol.12, Iss.6. Article number: 504. https://doi.org/10.1038/s41419-021-03792-8

14. Zhao J.F., Ching L.C., Kou Y.R., Lin S.J., Wei J., Shyue S.K., Lee T.S. Activation of TRPV1 prevents OxLDL-induced lipid accumulation and TNF-α-induced inflammation in macrophages: role of liver X receptor α // Mediators Inflamm. 2013. Vol.2013. Article number: 925171. https://doi.org/10.1155/2013/925171

15. Ninomiya Y., Tanuma S.I., Tsukimoto M. Differences in the effects of four TRPV1 channel antagonists on lipopolysaccharide- induced cytokine production and COX-2 expression in murine macrophages // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2017. Vol.484, Iss.3. P.668–674. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2017.01.173

16. Jiang X., Wang C., Ke Z., Duo L., Wu T., Wang W., Yang Y., Dai Y. The ion channel TRPV1 gain-of-function reprograms the immune microenvironment to facilitate colorectal tumorigenesis // Cancer Lett. 2022. Vol.527. P.95–106. https://doi.org/10.1016/j.canlet.2021.12.012

17. Fernandes E.S., Liang L., Smillie S.J., Kaiser F., Purcell R., Rivett D.W., Alam S., Howat S., Collins H., Thompson S.J., Keeble J.E., Riffo-Vasquez Y., Bruce K.D., Brain S.D. TRPV1 deletion enhances local inflammation and accelerates the onset of systemic inflammatory response syndrome // J. Immunol. 2012. Vol.188, Iss.11. P.5741–5751. https://doi.org/10.4049/jimmunol.1102147

18. Kim C.S., Kawada T., Kim B.S., Han I.S., Choe S.Y., Kurata T., Yu R. Capsaicin exhibits anti-inflammatory property by inhibiting IkB-a degradation in LPS-stimulated peritoneal macrophages // Cell. Signal. 2003. Vol.15, Iss.3. P.299–306. https://doi.org/10.1016/s0898-6568(02)00086-4

19. Rao Y., Gai X., Xiong J., Le Y., Sun Y. Transient Receptor Potential Cation Channel Subfamily V Member 4 Mediates Pyroptosis in Chronic Obstructive Pulmonary Disease // Front. Physiol. 2021. Vol.12. Article number: 783891. https://doi.org/10.3389/fphys.2021.783891

20. Nguyen T.N., Siddiqui G., Veldhuis N.A., Poole D.P. Diverse Roles of TRPV4 in Macrophages: A Need for Unbiased Profiling // Front. Immunol. 2022. Vol.12. Article number: 828115. https://doi.org/10.3389/fimmu.2021.828115

21. Hornsby E., King H.W., Peiris M., Buccafusca R., Lee W.J., Wing E.S., Blackshaw L.A., Lindsay J.O., Stagg A.J. The cation channel TRPM8 influences the differentiation and function of human monocytes // J. Leukoc. Biol. 2022. Vol.112, Iss.3. P.365–381. https://doi.org/10.1002/JLB.1HI0421-181R

22. Naert R., López-Requena A., Talavera K. TRPA1 Expression and Pathophysiology in Immune Cells // Int. J. Mol. Sci. 2021. Vol.22, Iss.21. Article number: 11460. https://doi.org/10.3390/ijms222111460