Эффект капсаицина на дифференцировку моноцитов у больных хронической обструктивной болезнью легких

Введение. Известно, что моноциты и дифференцирующиеся из них макрофаги играют важную роль в развитии хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ). Ранее мы установили, что каналы TRPV1, чувствительные к сигаретному дыму, имеют более высокую экспрессию на моноцитах и макрофагах больных ХОБЛ.
Цель. Исследовать влияние хронической активации TRPV1 на дифференцировку моноцитов в макрофаги in vitro.
Материалы и методы. В исследование были включены 11 больных ХОБЛ и 7 здоровых некуривших добровольцев (контроль). Моноциты получали из мононуклеаров периферической крови методом адгезии к пластику. Культивирование клеток производили на протяжении 10 дней в присутствии гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора (GM-CSF) либо GM-CSF и агониста TRPV1 капсаицина. На 11 день выполняли стимуляцию клеток липополисахаридами (LPS). Экспрессию генов факторов транскрипции STAT1, STAT6, IRF3, JUN, MAF, RELA, цитокинов IL1B, IL6, IL8 и трех референсных генов B2M, RACK1 и HPRT1 оценивали методом количественной ПЦР с обратной транскрипцией. Результаты. Исходно в макрофагах больных ХОБЛ, дифференцированных в присутствии GM-CSF, была увеличена экспрессия STAT1 (в 2,98 раз, p=0,03) и JUN (в 1,6 раз, p=0,02). Стимуляция LPS сопровождалась апрегуляцией IRF3 (в 4,3 раза, p=0,04), RELA (в 1,3 раза, p=0,05) и генов интерлейкинов. На фоне действия LPS макрофаги ХОБЛ отличались более высокой экспрессией IRF3 – в 3,2 раза по сравнению с контролем (p=0,05). Капсаицин также вызывал апрегуляцию IRF3 в клетках больных ХОБЛ в 3,2 раза выше, чем в контрольной группе (p=0,03). Дифференцировка с капсаицином сенсибилизировала макрофаги к действию LPS. При этом экспрессия JUN увеличивалась как в культуре клеток ХОБЛ (в 1,8 раза, p=0,01), так и в контрольной группе (в 2,2 раза, p=0,02), по сравнению с дифференцировкой только с GM-CSF.
Заключение. Полученные результаты свидетельствуют, что в исходном состоянии для макрофагов больных ХОБЛ в большей степени характерна провоспалительная M1 поляризация. Действие LPS, вероятно, приводит к дополнительному сдвигу поляризации в сторону M2b фенотипа по сравнению с контролем, на что указывает увеличение уровня транскриптов IRF3. Капсаицин также способствует M2b поляризации макрофагов ХОБЛ и может усиливать воспалительную реакцию клеток на LPS.

1. Barnes P.J. Alveolar macrophages as orchestrators of COPD // COPD. 2004. Vol.1, Iss.1. P.59–70. https://doi.org/10.1081/COPD-120028701

2. Baßler K., Fujii W., Kapellos T.S., Dudkin E., Reusch N., Horne A., Reiz B., Luecken M.D., Osei-Sarpong C., Warnat- Herresthal S., Bonaguro L., Schulte-Schrepping J., Wagner A., Günther P., Pizarro C., Schreiber T., Knoll R., Holsten L., Kröger C., De Domenico E., Becker M., Händler K., Wohnhaas C.T., Baumgartner F., Köhler M., Theis H., Kraut M., Wadsworth M.H. 2nd, Hughes T.K., Ferreira H.J., Hinkley E., Kaltheuner I.H., Geyer M., Thiele C., Shalek A.K., Feißt A., Thomas D., Dickten H., Beyer M., Baum P., Yosef N., Aschenbrenner A.C., Ulas T., Hasenauer J., Theis F.J., Skowasch D., Schultze J.L. Alveolar macrophages in early stage COPD show functional deviations with properties of impaired immune activation // Front. Immunol. 2022. Vol.13. Article number:917232. https://doi.org/10.3389/fimmu.2022.917232

3. Wohnhaas C.T., Baßler K., Watson C.K., Shen Y., Leparc G.G., Tilp C., Heinemann F., Kind D., Stierstorfer B., Delić D., Brunner T., Gantner F., Schultze J.L., Viollet C., Baum P. Monocyte-derived alveolar macrophages are key drivers of smoke-induced lung inflammation and tissue remodeling // Front. Immunol. 2024. Vol.15. Article number:1325090. https://doi.org/10.3389/fimmu.2024.1325090

4. Наумов Д.Е., Сугайло И.Ю., Котова О.О., Гассан Д.А., Горчакова Я.Г., Шелудько Е.Г. Экспрессия каналов с транзиторным рецепторным потенциалом (TRP) на лейкоцитах периферической крови больных хронической обструктивной болезнью легких // Сибирский журнал клинической и экспериментальной медицины. 2023. Т.38, №4. С.125–132. https://doi.org/10.29001/2073-8552-2023-659

5. Наумов Д.Е., Сугайло И.Ю., Котова О.О., Гассан Д.А., Горчакова Я.Г., Мальцева Т.А. Сравнительная характеристика уровней экспрессии TRP каналов на макрофагах больных хронической обструктивной болезнью легких // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2022. Вып.85. С.37–46. https://doi.org/10.36604/1998-5029-2022-85-37-46

6. Kunde D.A., Yingchoncharoen J., Jurković S., Geraghty D.P. TRPV1 mediates capsaicin-stimulated metabolic activity but not cell death or inhibition of interleukin-1β release in human THP-1 monocytes // Toxicol. Appl. Pharmacol. 2018. Vol.360. P.9–17. https://doi.org/10.1016/j.taap.2018.09.025

7. 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.

8. Li Y., Guo X., Zhan P., Huang S., Chen J., Zhou Y., Jiang W., Chen L., Lin Z. TRPV1 Regulates proinflammatory properties of M1 macrophages in periodontitis via NRF2 // Inflammation. 2024. https://doi.org/10.1007/s10753-024-02024-3

9. Vašek D., Fikarová N., Marková V.N., Honc O., Pacáková L., Porubská B., Somova V., Novotný J., Melkes B., Krulová M. Lipopolysaccharide pretreatment increases the sensitivity of the TRPV1 channel and promotes an anti-inflammatory phenotype of capsaicin-activated macrophages // J. Inflamm. (Lond). 2024. Vol.21, Iss.1. Article number:17. https://doi.org/10.1186/s12950-024-00391-0

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. Benítez-Angeles M., Morales-Lázaro S.L., Juárez-González E., Rosenbaum T. TRPV1: structure, endogenous agonists, and mechanisms // Int. J. Mol. Sci. 2020. Vol.21, Iss.10. Article number:3421. https://doi.org/10.3390/ijms21103421

12. Kievit B., Johnstone A.D., Gibon J., Barker P.A. Mitochondrial reactive oxygen species mediate activation of TRPV1 and calcium entry following peripheral sensory axotomy // Front. Mol. Neurosci. 2022. Vol.15. Article number:852181. https://doi.org/10.3389/fnmol.2022.852181

13. Li H., Jiang T., Li M.Q., Zheng X.L., Zhao G.J. Transcriptional regulation of macrophages polarization by MicroRNAs // Front. Immunol. 2018. Vol.9. Article number:1175. https://doi.org/10.3389/fimmu.2018.01175

14. Guinn Z.P., Petro T.M. Interferon regulatory factor 3 plays a role in macrophage responses to interferon-γ // Immunobiology. 2019. Vol.224, Iss.4. P.565–574. https://doi.org/10.1016/j.imbio.2019.04.004

15. Yanai H., Chiba S., Hangai S., Kometani K., Inoue A., Kimura Y., Abe T., Kiyonari H., Nishio J., Taguchi-Atarashi N., Mizushima Y., Negishi H., Grosschedl R., Taniguchi T. Revisiting the role of IRF3 in inflammation and immunity by conditional and specifically targeted gene ablation in mice // Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 2018. Vol.115, Iss.20. P.5253– 5258. https://doi.org/10.1073/pnas.1803936115

16. Wang L.X., Zhang S.X., Wu H.J., Rong X.L., Guo J. M2b macrophage polarization and its roles in diseases // J. Leukoc. Biol. 2019. Vol.106, Iss.2. P.345–358. https://doi.org/10.1002/JLB.3RU1018-378RR

17. Tugal D., Liao X., Jain M.K. Transcriptional control of macrophage polarization // Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2013. Vol.33, Iss.6. P.1135–1144. https://doi.org/10.1161/ATVBAHA.113.301453

18. Srivastava M., Saqib U., Naim A., Roy A., Liu D., Bhatnagar D., Ravinder R., Baig M.S. The TLR4-NOS1-AP1 signaling axis regulates macrophage polarization // Inflamm. Res. 2017. Vol.66, Iss.4. P.323–334. https://doi.org/10.1007/s00011-016-1017-z

19. Cao S., Liu J., Song L., Ma X. The protooncogene c-Maf is an essential transcription factor for IL-10 gene expression in macrophages // J. Immunol. 2005. Vol.174, Iss.6. P.3484–3492. https://doi.org/10.4049/jimmunol.174.6.3484

20. Mussbacher M., Derler M., Basílio J., Schmid J.A. NF-κB in monocytes and macrophages – an inflammatory master regulator in multitalented immune cells // Front. Immunol. 2023. Vol.14. Article number:1134661. https://doi.org/10.3389/fimmu.2023.1134661

21. Ishii T., Hosoki K., Nikura Y., Yamashita N., Nagase T., Yamashita N. IFN Regulatory factor 3 potentiates emphysematous aggravation by lipopolysaccharide // J. Immunol. 2017. Vol.198, Iss.9. P.3637–3649. https://doi.org/10.4049/jimmunol.1601069

22. Bok E., Chung Y.C., Kim K.S., Baik H.H., Shin W.H., Jin B.K. Modulation of M1/M2 polarization by capsaicin contributes to the survival of dopaminergic neurons in the lipopolysaccharide-lesioned substantia nigra in vivo // Exp. Mol. Med. 2018. Vol.50, Iss.7. P.1–14. https://doi.org/10.1038/s12276-018-0111-4

23. Li J., Wang H., Zhang L., An N., Ni W., Gao Q., Yu Y. Capsaicin affects macrophage anti-inflammatory activity via the MAPK and NF-κB signaling pathways // Int. J. Vitam. Nutr. Res. 2023. Vol.93, Iss.4. P.289–297. https://doi.org/10.1024/0300-9831/a000721

24. Braga Ferreira L.G., Faria J.V., Dos Santos J.P.S., Faria R.X. Capsaicin: TRPV1-independent mechanisms and novel therapeutic possibilities // Eur. J. Pharmacol. 2020. Vol.887. Article number:173356. http s://doi.org/10.1016/j.ejphar.2020.173356