СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О РОЛИ КАНАЛОВ С ТРАНЗИТОРНЫМ РЕЦЕПТОРНЫМ ПОТЕНЦИАЛОМ В ПАТОГЕНЕЗЕ ХРОНИЧЕСКОЙ ОБСТРУКТИВНОЙ БОЛЕЗНИ ЛЕГКИХ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
https://doi.org/10.36604/1998-5029-2019-74-119-130
Аннотация
В статье проанализированы результаты исследований последних лет, формирующие современную концепцию патогенеза хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ) как заболевания с аутоиммунным компонентом, с акцентом на особую роль бронхиального эпителия и макрофагов в организации первичного иммунного ответа. Большой интерес представляют данные, свидетельствующие о рецепторной функции некоторых каналов с транзиторным рецепторным потенциалом (TRP) по отношению к сигаретному дыму и пылевым частицам – основным этиологическим факторам ХОБЛ. Установлено, что эти каналы могут быть экспрессированы на эпителии и клетках врожденного иммунитета, а также могут оказывать модулирующее влияние на течение воспалительной реакции. В настоящее время изучению возможной роли каналов TRP при ХОБЛ уделяется относительно мало внимания, несмотря на то, что имеющиеся факты указывают на их ключевую роль при данном заболевании, в особенности на его начальных этапах. Настоящий обзор направлен на систематизацию результатов исследований, выполненных в данной области.
Об авторах
И. Ю. Сугайло
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания»
Россия
Россия
аспирант
675000, г. Благовещенск, ул. Калинина, 22
Д. Е. Наумов
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания»
Россия
Россия
канд.мед.наук, зав. лабораторией молекулярных и трансляционных исследований
675000, г. Благовещенск, ул. Калинина, 22
Список литературы
1. Архипов В.В., Архипова Д.Е., Стукалина Е.Ю., Лазарев А.А. Частота встречаемости отдельных фенотипов хронической обструктивной болезни легких в Российской Федерации, их характеристики и подходы к лечению // Практическая пульмонология. 2016. №3. С.20–25.
2. Ефименко Е.В, Ефремова О.А., Ходош Э.М. Диагностические признаки для оценки риска обострений хронической обструктивной болезни легких // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Медицина. Фармация. 2016. Т. 5(226). С.15–20.
3. Котова О.О., Гассан Д.А., Наумов Д.Е., Шелудько Е.Г. Влияние полиморфизмов гена TRPA1 на предрасположенность к формированию бронхиальной астмы // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2019. Вып.73. С.27–33. doi: 10.36604/1998-5029-2019-73-27-33
4. Крысанов К.С. Анализ стоимости хронической обструктивной болезни легких в Российской Федерации // Качественная клиническая практика. 2014. №2. С.51–57.
5. Abbott-Banner K., Poll C., Verkuyl J.M. Targeting TRP channels in airway disorders // Curr. Top. Med. Chem. 2013. Vol.13, №3. P.310–321. doi: 10.2174/1568026611313030008
6. Afonso A.S., Verhamme K.M., Sturkenboom M.C., Brusselle G.G. COPD in the general population: prevalence, incidence and survival // Respir. Med. 2011. Vol.105, №12. P.1872–1884. doi: 10.1016/j.rmed.2011.06.012.
7. Alenmyr L., Uller L., Greiff L., Högestätt E.D., Zygmunt P.M. TRPV4-mediated calcium influx and ciliary activity in human native airway epithelial cells // Basic Clin. Pharmacol. Toxicol. 2014. Vol.114, №2. P.210–216. doi: 10.1111/bcpt.12135
8. Alvarez D.F., King J.A., Weber D., Addison E., Liedtke W., Townsley M.I. Transient receptor potential vanilloid 4-mediated disruption of the alveolar septal barrier: a novel mechanism of acute lung injury // Circ. Res. 2006. Vol.99, №9. P.988–995. doi: 10.1161/01.RES.0000247065.11756.19
9. Aoshiba K., Nagai A. Oxidative stress, cell death, and other damage to alveolar epithelial cells induced by cigarette smoke // Tob. Induc. Dis. 2003. Vol.1, №3. P.219–226. doi: 10.1186/1617-9625-1-3-219
10. Balmes J., Becklake M., Blanc P., Henneberger P., Kreiss K., Mapp C., Milton D., Schwartz D., Toren K., Viegi G., Environmental and Occupational Health Assembly, American Thoracic Society. American Thoracic Society Statement: Occupational contribution to the burden of airway disease // Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2003. Vol.167, №5. P.787–797. doi: 10.1164/rccm.167.5.787
11. Banner K.H., Igney F., Poll C. TRP channels: emerging targets for respiratory disease // Pharmacol. Ther. 2011. Vol.130, №3. P.371–384. doi: 10.1016/j.pharmthera.2011.03.005
12. Barnes P.J., Cosio M.G. Characterization of T lymphocytes in chronic obstructive pulmonary disease // PLoS Med. 2004. Vol.1, №1. P.e20. doi: 10.1371/journal.pmed.0010020
13. 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.9, №12. P.1080–1089. doi: 10.1136/thoraxjnl-2014-205467
14. Belvisi M.G., Birrell M.A. The emerging role of transient receptor potential channels in chronic lung disease // Eur. Respir. J. 2017. Vol.50, №2. P.1601357. doi: 10.1183/13993003.01357-2016
15. Buist A.S., McBurnie M.A., Vollmer W.M., Gillespie S., Burney P., Mannino D.M., Menezes A.M., Sullivan S.D., Lee T.A., Weiss K.B., Jensen R.L., Marks G.B., Gulsvik A., Nizankowska-Mogilnicka E., BOLD Collaborative Research Group. International variation in the prevalence of COPD (the BOLD Study): a population-based prevalence study // Lancet. 2007. Vol.370, №9589. P.741–750. doi: 10.1016/S0140-6736(07)61377-4
16. Clapp P.W., Pawlak E.A., Lackey J.T., Keating J.E., Reeber S.L., Glish G.L., Jaspers I. Flavored e-cigarette liquids and cinnamaldehyde impair respiratory innate immune cell function // Am. J. Physiol. Lung Cell. Mol. Physiol. 2017. Vol.313, №2. P.L278–L292. doi: 10.1152/ajplung.00452.2016
17. Cosio M.G., Saetta M., Agusti A. Immunologic aspects of chronic obstructive pulmonary disease // N. Engl. J. Med. 2009. Vol.360, №23. P.2445–2454. doi: 10.1056/NEJMra0804752
18. Du Q., Liao Q., Chen C., Yang X., Xie R., Xu J. The role of transient receptor potential vanilloid 1 in common diseases of the digestive tract and the cardiovascular and respiratory system // Front. Physiol. 2019. Vol.10. P.1064. doi: 10.3389/fphys.2019.01064
19. Eisner M.D., Anthonisen N., Coultas D., Kuenzli N., Perez-Padilla R., Postma D., Romieu I., Silverman E.K., Balmes J.R., Committee on Nonsmoking COPD, Environmental and Occupational Health Assembly. An official American Thoracic Society public policy statement: Novel risk factors and the global burden of chronic obstructive pulmonary disease // Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2010. Vol.182, №5. P.693–718. doi: 10.1164/rccm.200811-1757ST
20. Embgenbroich M., Burgdorf S. Current concepts of antigen cross-presentation // Front. Immunol. 2018. Vol.9. P.1643. doi: 10.3389/fimmu.2018.01643
21. Fang L., Gao P., Bao H., Tang X., Wang B., Feng Y., Cong S., Juan J., Fan J., Lu K., Wang N., Hu Y., Wang L. Chronic obstructive pulmonary disease in China: a nationwide prevalence study // Lancet. Respir. Med. 2018. Vol. 6, №6. P.421–430. doi: 10.1016/S2213-2600(18)30103-6
22. Fleming J.S., Conway J., Bennett M.J., Tossici-Bolt L., Guy M., Blé F.X., McCrae C., Carlsson M., Bondesson E. Quantitative assessment of mucociliary clearance in smokers with mild-to-moderate chronic obstructive pulmonary disease and chronic bronchitis from planar radionuclide imaging using the change in penetration index // J. Aerosol Med. Pulm. Drug Deliv. 2019. Vol.32, №4. P.175–188. doi: 10.1089/jamp.2017.1441
23. Foster W.M. Mucociliary transport and cough in humans // Pulm. Pharmacol. Ther. 2002. Vol.15, №3. P.277–282. doi: 10.1006/pupt.2002.0351
24. GBD 2017 Causes of Death Collaborators. Global, regional, and national age-sex-specific mortality for 282 causes of death in 195 countries and territories, 1980-2017: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2017 // Lancet. 2018. Vol.392, №10159. P.1736–1788. doi: 10.1016/S0140-6736(18)32203-7
25. Ghany M.F., Makhlouf H.A., Gaber N. Downregulation of regulatory T cells in patients with chronic obstructive pulmonary disease: relation to disease severity // Egypt. J. Chest Dis. Tuberc. 2018. Vol.67, Is.4. P.351–355. doi: 10.4103/ejcdt.ejcdt_63_18
26. Golpe R., Suárez-Valor M., Martín-Robles I., Sanjuán-López P., Cano-Jiménez E., Castro-Añón O., Pérez de Llano L.A. Mortality in COPD patients according to clinical phenotypes // Int. J. Chron. Obstruct. Pulmon. Dis. 2018. №13 P.1433–1439. doi: 10.2147/COPD.S159834
27. Grace M.S., Baxter M., Dubuis E., Birrell M.A., Belvisi M.G. Transient receptor potential (TRP) channels in the airway: role in airway disease // Br. J. Pharmacol. 2014. Vol.171, №10. P.2593–2607. doi: 10.1111/bph.12538
28. Grumelli S., Corry D.B., Song L.Z., Song L., Green L., Huh J., Hacken J., Espada R., Bag R., Lewis D.E., Kheradmand F. An immune basis for lung parenchymal destruction in chronic obstructive pulmonary disease and emphysema // PLoS Med. 2004. Vol.1, №1. P.e8. doi: 10.1371/journal.pmed.0010008
29. Hamanaka K., Jian M.Y., Townsley M.I., King J.A., Liedtke W., Weber D.S., Eyal F.G., Clapp M.M., Parker J.C. TRPV4 channels augment macrophage activation and ventilator-induced lung injury // Am. J. Physiol. Lung Cell. Mol. Physiol. 2010. Vol.299, №3. P.L353–362. doi: 10.1152/ajplung.00315.2009
30. Hasday J.D., Bascom R., Costa J.J., Fitzgerald T., Dubin W. Bacterial endotoxin is an active component of cigarette smoke // Chest. 1999. Vol.115, №3. P.829–835. doi: 10.1378/chest.115.3.829
31. Jubrail J., Kurian N., Niedergang F. Macrophage phagocytosis cracking the defect code in COPD // Biomed. J. 2017. Vol.40, №6. P.305–312. doi: 10.1016/j.bj.2017.09.004
32. Khalil M., Babes A., Lakra R., Försch S., Reeh P.W., Wirtz S., Becker C., Neurath M.F., Engel M.A. Transient receptor potential melastatin 8 ion channel in macrophages modulates colitis through a balance-shift in TNF-alpha and interleukin-10 production // Mucosal Immunol. 2016. Vol.9, №6. P.1500–1513. doi: 10.1038/mi.2016.16
33. Kim M.E., Na J.Y., Lee J.S. Anti-inflammatory effects of trans-cinnamaldehyde on lipopolysaccharide-stimulated macrophage activation via MAPKs pathway regulation // Immunopharmacol. Immunotoxicol. 2018. Vol.40, №3. P.219–224. doi: 10.1080/08923973.2018.1424902
34. Lamb J.G., Romero E.G., Lu Z., Marcus S.K., Peterson H.C., Veranth J.M., Deering-Rice C.E., Reilly C.A. Activation of human transient receptor potential melastatin-8 (TRPM8) by calcium-rich particulate materials and effects on human lung cells // Mol. Pharmacol. 2017. Vol.92, №6. P.653–664. doi: 10.1124/mol.117.109959
35. Li J., Kanju P., Patterson M., Chew W.L., Cho S.H., Gilmour I., Oliver T., Yasuda R., Ghio A., Simon S.A., Liedtke W. TRPV4-mediated calcium influx into human bronchial epithelia upon exposure to diesel exhaust particles // Environ. Health Perspect. 2011. Vol.119, №6. P.784–793. doi: 10.1289/ehp.1002807
36. 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, №3. P.626–634. doi: 10.1016/j.jaci.2011.04.032
37. McGarvey L.P., Butler C.A., Stokesberry S., Polley L., McQuaid S., Abdullah H., Ashraf S., McGahon M.K., Curtis T.M., Arron J., Choy D., Warke T.J., Bradding P., Ennis M., Zholos A., Costello R.W., Heaney L.G. Increased expression of bronchial epithelial transient receptor potential vanilloid 1 channels in patients with severe asthma // J. Allergy Clin. Immunol. 2014. Vol.133, №3. P.704–712. P. e4. doi: 10.1016/j.jaci.2013.09.016
38. Mukhopadhyay I., Gomes P., Aranake S., Shetty M., Karnik P., Damle M., Kuruganti S., Thorat S., Khairatkar-Joshi N. Expression of functional TRPA1 receptor on human lung fibroblast and epithelial cells // J. Recept. Signal. Transduct. Res. 2011. Vol.31, №5. P.350–358. doi: 10.3109/10799893.2011.602413
39. Mukhopadhyay I., Kulkarni A., Khairatkar-Joshi N. Blocking TRPA1 in respiratory disorders: does it hold a promise? // Pharmaceuticals (Basel). 2016. Vol.9, №4. P.E70. doi: 10.3390/ph9040070
40. Nassenstein C., Kwong K., Taylor-Clark T., Kollarik M., Macglashan D.M., Braun A., Undem B.J. Expression and function of the ion channel TRPA1 in vagal afferent nerves innervating mouse lungs // J. Physiol. 2008. Vol.586, №6. P.1595–1604. doi: 10.1113/jphysiol.2007.148379
41. Nie Y., Huang C., Zhong S., Wortley M.A., Luo Y., Luo W., Xie Y., Lai K., Zhong N. Cigarette smoke extract (CSE) induces transient receptor potential ankyrin 1(TRPA1) expression via activation of HIF1α in A549 cells // Free Radic. Biol. Med. 2016. Vol.99. P.498–507. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2016.07.028
42. Nilius B., Owsianik G. The transient receptor potential family of ion channels // Genome Biol. 2011. Vol.12, №3. P.218. doi: 10.1186/gb-2011-12-3-218.
43. 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, №3. P.668–674. doi: 10.1016/j.bbrc.2017.01.173
44. Paulin L.M., Diette G.B., Blanc P.D., Putcha N., Eisner M.D., Kanner R.E., Belli A.J., Christenson S., Tashkin D.P., Han M., Barr R.G., Hansel N.N., SPIROMICS Research Group. Occupational exposures are associated with worse morbidity in patients with chronic obstructive pulmonary disease // Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2015. Vol.191, №5. P.557–565. doi: 10.1164/rccm.201408-1407OC
45. Polverino F., Seys L.J., Bracke K.R., Owen C.A. B cells in chronic obstructive pulmonary disease: moving to center stage // Am. J. Physiol. Lung Cell. Mol. Physiol. 2016. Vol.311, №4. P.L687–L695. doi: 10.1152/ajplung.00304.2016
46. Prasad P., Yanagihara A.A., Small-Howard A.L., Turner H., Stokes A.J. Secretogranin III directs secretory vesicle biogenesis in mast cells in a manner dependent upon interaction with chromogranin A // J. Immunol. 2008. Vol.181, №7. P.5024–5034. doi: 10.4049/jimmunol.181.7.5024
47. Rennard S.I., Vestbo J. COPD: the dangerous underestimate of 15% // Lancet. 2006. Vol.367, №9518. P.1216–1219. doi: 10.1016/S0140-6736(06)68516-4
48. Roh J.S., Sohn D.H. Damage-associated molecular patterns in inflammatory diseases // Immune Netw. 2018. Vol.18, №4. P.e27. doi: 10.4110/in.2018.18.e27
49. Sabnis A.S., Reilly C.A., Veranth J.M., Yost G.S. Increased transcription of cytokine genes in human lung epithelial cells through activation of a TRPM8 variant by cold temperatures // Am. J. Physiol. Lung Cell. Mol. Physiol. 2008. Vol.295, №1. P.L194–200. doi: 10.1152/ajplung.00072.2008
50. Salvi S.S., Barnes P.J. Chronic obstructive pulmonary disease in non-smokers // Lancet. 2009. Vol.374, №9691. P.733–743. doi: 10.1016/S0140-6736(09)61303-9
51. Scheraga R.G., Abraham S., Niese K.A., Southern B.D., Grove L.M., Hite R.D., McDonald C., Hamilton T.A., Olman M.A. TRPV4 mechanosensitive ion channel regulates lipopolysaccharide-stimulated macrophage phagocytosis // J. Immunol. 2016. Vol.196, №1. P.428–436. doi: 10.4049/jimmunol.1501688
52. Schirnhofer L., Lamprecht B., Vollmer W.M., Allison M.J., Studnicka M., Jensen R.L., Buist A.S. COPD prevalence in Salzburg, Austria: results from the burden of obstructive lung disease (BOLD) study // Chest. 2007. Vol.131, №1. P.29–36. doi: 10.1378/chest.06-0365
53. Svartengren M., Falk R., Philipson K. Long-term clearance from small airways decreases with age // Eur. Respir. J. 2005. Vol.26, №4. P.609–615. doi: 10.1183/09031936.05.00002105
54. Tóth B.I., Benko S., Szöllosi A.G., Kovács L., Rajnavölgyi E., Bíró T. Transient receptor potential vanilloid-1 signaling inhibits differentiation and activation of human dendritic cells // FEBS Lett. 2009. Vol.583, №10. P.1619–1624. doi: 10.1016/j.febslet.2009.04.031
55. Wang J., Yang G., Li M., Zhou X. Transient receptor potential melastatin 8 (TRPM8)-based mechanisms underlie both the cold temperature-induced inflammatory reactions and the synergistic effect of cigarette smoke in human bronchial epithelial (16HBE) cells // Front. Physiol. 2019. Vol.10. P.285. doi: 10.3389/fphys.2019.00285
56. 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. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2019.01.004
57. Xing H., Ling J.X., Chen M., Johnson R.D., Tominaga M., Wang C.Y., Gu J. TRPM8 mechanism of autonomic nerve response to cold in respiratory airway // Mol. Pain. 2008. Vol.4. P.22. doi: 10.1186/1744-8069-4-22
58. Xiong M, Wang J, Guo M, Zhou Q, Lu W. TRPM8 genetic variations associated with COPD risk in the Chinese Han population // Int. J. Chron. Obstruct. Pulmon. Dis. 2016. Vol.11. P.2563–2571. doi: 10.2147/COPD.S109026
59. Xu M., Zhang Y., Wang M., Zhang H., Chen Y., Adcock I.M., Chung K.F., Mo J., Zhang Y., Li F. TRPV1 and TRPA1 in lung inflammation and airway hyperresponsiveness induced by fine particulate matter (PM2.5) // Oxid. Med. Cell. Longev. 2019. Vol.2019. P.7450151. doi: 10.1155/2019/7450151
60. Yin P., Jiang C.Q., Cheng K.K., Lam T.H., Lam K.H., Miller M.R., Zhang W.S., Thomas G.N., Adab P. Passive smoking exposure and risk of COPD among adults in China: the Guangzhou Biobank Cohort Study // Lancet. 2007. Vol.370, №9589. P.751–757. doi: 10.1016/S0140-6736(07)61378-6
61. Zhao J.F., Shyue S.K., Kou Y.R., Lu T.M., Lee T.S. Transient receptor potential ankyrin 1 channel involved in atherosclerosis and macrophage-foam cell formation // Int. J. Biol. Sci. 2016. Vol.12, №7. P.812–823. doi: 10.7150/ijbs.15229
62. Zhu G., ICGN Investigators, Gulsvik A., Bakke P., Ghatta S., Anderson W., Lomas D.A., Silverman E.K., Pillai S.G. Association of TRPV4 gene polymorphisms with chronic obstructive pulmonary disease // Hum. Mol. Genet. 2009. Vol.18, №11. P.2053–2062. doi: 10.1093/hmg/ddp111
Рецензия
Для цитирования:
Сугайло И.Ю., Наумов Д.Е. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О РОЛИ КАНАЛОВ С ТРАНЗИТОРНЫМ РЕЦЕПТОРНЫМ ПОТЕНЦИАЛОМ В ПАТОГЕНЕЗЕ ХРОНИЧЕСКОЙ ОБСТРУКТИВНОЙ БОЛЕЗНИ ЛЕГКИХ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ). Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2019;(74):119-130. https://doi.org/10.36604/1998-5029-2019-74-119-130
For citation:
Sugaylo I.Yu., Naumov D.E. MODERN CONCEPTS OF THE ROLE OF TRANSIENT RECEPTOR POTENTIAL CHANNELS IN CHRONIC OBSTRUCTIVE PULMONARY DISEASE PATHOGENESIS (REVIEW). Bulletin Physiology and Pathology of Respiration. 2019;(74):119-130. (In Russ.) https://doi.org/10.36604/1998-5029-2019-74-119-130
Просмотров:
410
Послать статью по эл. почте 