TRPA1-опосредованные эффекты на функциональную активность макрофагов при действии сигаретного дыма и циннамальдегида

Введение. Являясь основной причиной развития ХОБЛ, курение представляет серьезную проблему для здравоохранения. Попадая в дыхательные пути, сигаретный дым вступает в контакт с различными клетками, в том числе макрофагами, на поверхности которых экспрессированы рецепторы TRPA1, чувствительные к основным патогенным соединениям, образующимся при сгорании табака. 
Цель. Изучить функциональную активность каналов TRPA1 на макрофагах в аспекте формирования реакции клеток на сигаретный дым и агонист TRPA1 – циннамальдегид (ЦА). 
Материалы и методы. Экспериментальные условия включали воздействие на макрофаги, дифференцированные из моноцитов, ЦА (100 мкМ), 4% экстракта сигаретного дыма (ЭСД) и 4% ЭСД после предварительной экспозиции с селективным антагонистом TRPA1 (HC-030031 100 мкМ). Концентрацию цитокинов в культуральной среде, экспрессию TRPA1 на поверхности клеток, а также фагоцитарную активность макрофагов анализировали методом проточной цитометрии. 
Результаты. Мы обнаружили, что 60,2 (49,6; 71,8)% клеток экспрессировали TRPA1, и их число возрастало после экспозиции с ЦА. ЭСД значимо угнетал продукцию CXCL10 с 1121,3 (295,7; 3154,6) пг/мл до 187,9 (113,8; 398,3) пг/мл (p=0,04), что частично предотвращалось блокированием TRPA1 (692,4 [428,6; 2916,6] пг/мл, p=0,04). ЦА также вызывал снижение концентрации CXCL10 подобно ЭСД (189,2 [111,7; 311,3] пг/мл, p=0,03). Среди прочих наблюдений было увеличение концентрации IL-1β при действии HC-030031, а также снижение содержания TNF-α, IFN-γ и IL-12p70 при действии ЦА. ЭСД вызывал небольшое угнетение числа фагоцитирующих клеток, которое не предотвращалось блокированием TRPA1. При этом ЦА, напротив, увеличивал фагоцитарную активность макрофагов. Исходная экспрессия TRPA1 имела отрицательную корреляцию с динамикой CXCL10 в ответ на ЭСД и ЦА, но положительную – с числом фагоцитирующих клеток после экспозиции с ЦА (ρ=0,81, p=0,005). 
Заключение. TRPA1, экспрессированные на макрофагах, по-видимому, опосредуют противовоспалительный эффект в аспекте продуцируемых цитокинов, однако, способствуют увеличению фагоцитарной активности клеток. TRPA1 также являются основными рецепторами, участвующими в снижении продукции CXCL10 макрофагами под действием сигаретного дыма. 

1. GBD 2015 Tobacco Collaborators. Smoking prevalence and attributable disease burden in 195 countries and territories, 1990-2015: a systematic analysis from the Global Burden of Disease Study 2015 // Lancet. 2017. Vol.389, Iss.10082. P.1885–1906. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(17)30819-X

2. Халтурина Д.А., Замятнина E.С., Зубкова Т.С. Вклад курения в смертность в России в 2019 году // Демографическое обозрение. 2021. Т.8, №1. С.81–105. https://doi.org/10.17323/demreview.v8i1.12394

3. Hammond E.E., McDonald C.S., Vestbo J., Denning D.W. The global impact of Aspergillus infection on COPD // BMC Pulm. Med. 2020. Vol.20, Iss.1. Article number: 241. https://doi.org/10.1186/s12890-020-01259-8

4. Sanchez-Ramirez D.C., Mackey D. Underlying respiratory diseases, specifically COPD, and smoking are associated with severe COVID-19 outcomes: A systematic review and meta-analysis // Respir. Med. 2020. Vol.171. Article number:106096. https://doi.org/10.1016/j.rmed.2020.106096

5. 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

6. Сугайло И.Ю., Котова О.О., Гассан Д.А., Наумов Д.Е., Афанасьева Е.Ю., Мальцева Т.А. Особенности экспрессии каналов TRPV1, TRPV4, TRPM8 и TRPA1 в макрофагах, полученных из моноцитов больных хронической обструктивной болезнью легких // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2020. Вып.78. С.31–39. https://doi.org/10.36604/1998-5029-2020-78-31-39

7. Lugg S.T., Scott A., Parekh D., Naidu B., Thickett D.R. Cigarette smoke exposure and alveolar macrophages: mechanisms for lung disease // Thorax. 2021. Article number: thoraxjnl-2020-216296. https://doi.org/10.1136/thoraxjnl-2020-216296

8. Todt J.C., Freeman C.M., Brown J.P., Sonstein J., Ames T.M., McCubbrey A.L., Martinez F.J., Chensue S.W., Beck J.M., Curtis J.L. Smoking decreases the response of human lung macrophages to double-stranded RNA by reducing TLR3 expression // Respir. Res. 2013. Vol.14, Iss.1. Article number: 33. https://doi.org/10.1186/1465-9921-14-33

9. 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

10. Гассан Д.А., Котова О.О., Наумов Д.Е., Сугайло И.Ю., Горчакова Я.Г., Синюк А.А. Сравнительная характеристика условий выделения моноцитов методом адгезии для экспериментов in vitro // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2020. Вып.78. С.128–134. https://doi.org/10.36604/1998-5029-2020-78-128-134

11. Stabbert R., Dempsey R., Diekmann J., Euchenhofer C., Hagemeister T., Haussmann H.J., Knorr A., Mueller B.P., Pospisil P., Reininghaus W., Roemer E., Tewes F.J., Veltel D.J. Studies on the contributions of smoke constituents, individually and in mixtures, in a range of in vitro bioactivity assays // Toxicol. In Vitro. 2017. Vol.42. P.222–246. https://doi.org/10.1016/j.tiv.2017.04.003

12. Jin L., Lorkiewicz P., Xie Z., Bhatnagar A., Srivastava S., Conklin D.J. Acrolein but not its metabolite, 3-Hydroxypropylmercapturic acid (3HPMA), activates vascular transient receptor potential Ankyrin-1 (TRPA1): Physiological to toxicological implications // Toxicol. Appl. Pharmacol. 2021. Vol.426. Article number: 115647. https://doi.org/10.1016/j.taap.2021.115647

13. Lin A.H., Liu M.H., Ko H.K., Perng D.W., Lee T.S., Kou Y.R. Lung Epithelial TRPA1 Transduces the Extracellular ROS into Transcriptional Regulation of Lung Inflammation Induced by Cigarette Smoke: The Role of Influxed Ca²⁺ // Mediators Inflamm. 2015. Vol.2015. Article number: 148367. https://doi.org/10.1155/2015/148367

14. Liu M., Guo S., Hibbert J.M., Jain V., Singh N., Wilson N.O., Stiles J.K. CXCL10/IP-10 in infectious diseases pathogenesis and potential therapeutic implications // Cytokine Growth Factor Rev. 2011. Vol.22, Iss.3. P.121–130. https://doi.org/10.1016/j.cytogfr.2011.06.001

15. 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, Iss.3. P.219–224. https://doi.org/10.1080/08923973.2018.1424902

16. Huang H., Wang Y. The protective effect of cinnamaldehyde on lipopolysaccharide induced acute lung injury in mice // Cell. Mol. Biol. (Noisy-le-grand). 2017. Vol.63, Iss.8. P.58–63. https://doi.org/10.14715/cmb/2017.63.8.13

17. Facchinetti F., Amadei F., Geppetti P., Tarantini F., Di Serio C., Dragotto A., Gigli P.M., Catinella S., Civelli M., Patacchini R. Alpha,beta-unsaturated aldehydes in cigarette smoke release inflammatory mediators from human macrophages // Am. J. Respir. Cell. Mol. Biol. 2007. Vol.37, Iss.5. P.617–623. https://doi.org/10.1165/rcmb.2007-0130OC

18. Kim B.H., Lee Y.G., Lee J., Lee J.Y., Cho J.Y. Regulatory effect of cinnamaldehyde on monocyte/macrophagemediated inflammatory responses // Mediators Inflamm. 2010. Vol.2010. Article number: 529359. https://doi.org/10.1155/2010/529359