Особенности экспрессии генов TLR4 и MMP9 у детей, модифицированной антигеном SARS-CoV-2 и бенз(а)пиреном

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Введение. Экспозиция химическими и биологическими средовыми факторами сопряжена с риском реализации генетической предрасположенности к развитию астении и онкоассоциированных болезней, что определяет актуальность поиска генетических индикаторных маркёров ранних нарушений уровня транскрипции мРНК, ассоциированного с определёнными аллелями полиморфных генов в условиях современных вызовов и угроз здоровью населения.

Цель работы — характеристика особенностей экспрессии генов TLR4 и MMP9, модифицированной антигеном SARS-CoV-2 и бенз(а)пиреном
у детей.

Материалы и методы. Проведён анализ полиморфизма генов MMP9 Gln279Arg (rs17576), TLR4 A8595G (rs1927911), а также относительного нормализованного уровня экспрессии транскриптов MMP9 Hs00234579_m1 (20q13.12), TLR4 Hs00152939_m1 (9q33.1) в культуре клеток цельной крови детей и подростков (возрастной диапазон от 10 до 16 лет). Был изучен полиморфизм как спонтанный, так и индуцированный 24-часовой инкубацией бенз(а)пиреном и вакцинными антигенами (на примере SARS-CoV-2, 1 ± 0,5 • 1011 частиц).

Результаты. Установлено, что бенз(а)пирен оказывает потенцирующий эффект на экспрессию MMP9 и угнетающий на TLR4, сочетание экспозиции бенз(а)пиреном с вакцинными антигенами SARS-CoV-2 in vitro приводило к разнонаправленным эффектам в зависимости от генотипа (полиморфизма) исследуемых генов. Показана способность бенз(а)пирена и антигенов SARS-CoV-2 модифицировать in vitro экспрессию кандидатных генов MMP9, TLR4, что позволяет рассматривать гены и продукты их экспрессии MMP9 Hs00234579_m1 и TLR4 Hs00152939_m1
в качестве индикаторных для задач ранней диагностики астении и онкопролиферативных состояний.

Ограничения исследования. Ограничения на проведение исследований заключаются в ограниченности выборки и объёма экспериментального исследования.

Заключение. Результаты экспериментальных исследований in vitro показали способность бенз(а)пирена и SARS-CoV-2 модифицировать экспрессию генов матриксной металлопротеиназы MMP9 Gln279Arg (rs17576) и толл-подобного рецептора TLR4 A8595G (rs1927911), что позволяет рассматривать транскрипты Hs00234579_m1 и Hs00152939_m1 в качестве критериев формирования астении в условиях течения вирусных инфекций (SARS-CoV-2) в связи с активацией фермента, разрушающего внеклеточный матрикс для обладателей AA дикого и AG гетерозиготного генотипов гена MMP9 Gln279Arg. В случае гетерозиготного АG-генотипа гена TLR4 A8595G сочетание бенз(а)пирена и SARS-CoV-2 (26-й серотип) приводит к формированию иммуносупрессии, что фенотипически может сопровождаться развитием онкопролиферативных процессов. Транскрипты MMP9 Hs00234579_m1 и TLR4 Hs00152939_m1 рекомендуются в качестве маркёров ранних нарушений, ассоциированных с экспозицией
SARS-CoV-2 + бенз(а)пирен.

Соблюдение этических стандартов. Исследование выполнено с соблюдением этических требований Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации (ред. 2000 г.) и протокола Конвенции Совета Европы о правах человека и биомедицине (1999 г.). Исследование одобрено Локальным этическим комитетом ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (протокол № 23 от 20.12.2021 г.). Было получено информированное согласие участников исследования.

Участие авторов:
Зайцева Н.В. — концепция и дизайн исследования, написание и редактирование текста;
Долгих О.В. — концепция и дизайн исследования, написание и редактирование текста;
Летюшев А.Н. — концепция и дизайн исследования, написание и редактирование текста;
Казакова О.А. — сбор и обработка материала, статистическая обработка, написание и редактирование текста;
Ганич Т.С. — сбор и обработка материала.
Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Поступила: 03.04.2024 / Поступила после доработки: 25.04.2024 / Принята к печати: 19.06.2024 / Опубликована: 17.07.2024

Об авторах

Нина Владимировна Зайцева

ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Автор, ответственный за переписку.
Email: znv@fcrisk.ru
ORCID iD: 0000-0003-2356-1145

Академик РАН, доктор мед. наук, профессор, науч. руководитель ФБУН «ФНЦ МПТ УРЗН», 614045, Пермь, Россия

e-mail: znv@fcrisk.ru

Россия

Олег Владимирович Долгих

ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: oleg@fcrisk.ru
ORCID iD: 0000-0003-4860-3145

Доктор мед. наук, зав. отд. иммунобиологических методов диагностики ФБУН «ФНЦ МПТ УРЗН», 614045, Пермь, Россия

e-mail: oleg@fcrisk.ru

Россия

Александр Николаевич Летюшев

ФГБОУ ДПО «Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования»
Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: rmapo@rmapo.ru
ORCID iD: 0000-0002-4185-9829

Канд. мед. наук, доцент каф. организации санитарно-эпидемиологической службы ФГБОУ ДПО «Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования», 125993, Москва, Россия

e-mail: rmapo@rmapo.ru

Россия

Ольга Алексеевна Казакова

ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: chakina2011@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-0114-3930

Канд. биол. наук, ст. науч. сотр. — зав. лаб. иммуногенетики ФБУН «ФНЦ МПТ УРЗН», 614045, Пермь, Россия

e-mail: chakina2011@yandex.ru

Россия

Татьяна Сергеевна Ганич

ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: tatka.kuleshova@yandex.ru

Мл. науч. сотр. лаб. иммуногенетики отдела иммунобиологических методов диагностики ФБУН «ФНЦ МПТ УРЗН», 614045, Пермь, Россия

e-mail: tatka.kuleshova@yandex.ru

Россия

Список литературы

  1. Сидоров П.И., Новикова И.А. Способ скрининговой оценки факторов здоровья. Гигиена и санитария. 2010; 89(2): 85–9. https://elibrary.ru/mrmheh
  2. Мажаева Т.В., Дубенко С.Э., Чернова Ю.С., Носова И.А. Молекулярно-генетические аспекты риска здоровью во взаимосвязи с неблагоприятными условиями окружающей среды и питанием (систематический обзор). Анализ риска здоровью. 2022; (4): 186–97. https://doi.org/10.21668/health.risk/2022.4.18 https://elibrary.ru/celovn
  3. Маснавиева Л.Б., Кудаева И.В. Влияние ингаляционной нагрузки формальдегидом на уровень цитокинов у подростков промышленных центров. Анализ риска здоровью. 2020; (2): 110–6. https://doi.org/10.21668/health.risk/2020.2.12 https://elibrary.ru/ubokyc
  4. Никонова А.А., Файзулоев Е.Б., Грачева А.В., Исаков И.Ю., Зверев В.В. Генетическое разнообразие и эволюция биологических свойств коронавируса SARS-CoV-2 в условиях глобального распространения. Acta Naturae. 2021; (3): 77–89. https://doi.org/10.32607/actanaturae.11337
  5. Jing N., Fang B., Li Z., Tian A. Exogenous activation of cannabinoid-2 receptor modulates TLR4/MMP9 expression in a spinal cord ischemia reperfusion rat model. J. Neuroinflammation. 2020; 17(1): 101. https://doi.org/10.1186/s12974-020-01784-7
  6. Шишкина В.В., Антакова Л.Н., Золотарева С.Н., Атякшин Д.А. Матриксные металлопротеиназы в ремоделировании внеклеточного матрикса; молекулярные, клеточные и тканевые аспекты. Журнал анатомии и гистопатологии. 2022; 11(3): 93–108. https://doi.org/10.18499/2225-7357-2022-11-3-93-108
  7. Augoff K., Hryniewicz-Jankowska A., Tabola R., Stach K. MMP9: A tough target for targeted therapy for cancer. Cancers (Basel). 2022; 14(7): 1847. https://doi.org/10.3390/cancers14071847
  8. Kondakova E.V., Ilina V.M., Ermakova L.M., Krivonosov M.I., Kuchin K.V., Vedunova M.V. New genetically determined markers of the functional state of the cardiovascular system. Genes (Basel). 2023; 14(1): 185. https://doi.org/10.3390/genes14010185
  9. Wei Y., Zhao L., He W., Yang J., Geng C., Chen Y., et al. Benzo[a]pyrene promotes gastric cancer cell proliferation and metastasis likely through the Aryl hydrocarbon receptor and ERK-dependent induction of MMP9 and c-myc. Int. J. Oncol. 2016; 49(5): 2055–63. https://doi.org/10.3892/ijo.2016.3674
  10. Wang Y., Shi L., Li J., Li L., Wang H., Yang H. Involvement of p38 MAPK pathway in benzo(a)pyrene-induced human hepatoma cell migration and invasion. Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 2019; 26(35): 35838–45. https://doi.org/10.1007/s11356-019-06733-3
  11. Jiang H., Li H. Prognostic values of tumoral MMP2 and MMP9 overexpression in breast cancer: a systematic review and meta-analysis. BMC Cancer. 2021; 21(1): 149. https://doi.org/10.1186/s12885-021-07860-2
  12. Buttacavoli M., Di Cara G., Roz E., Pucci-Minafra I., Feo S., Cancemi P. Integrated multi-omics investigations of metalloproteinases in colon cancer: focus on MMP2 and MMP9. Int. J. Mol. Sci. 2021; 22(22): 12389. https://doi.org/10.3390/ijms222212389
  13. Vaez H., Soraya H., Garjani A., Gholikhani T. Toll-like receptor 4 (TLR4) and AMPK Relevance in Cardiovascular Disease. Adv. Pharm. Bull. 2023; 13(1): 36–47. https://doi.org/10.34172/apb.2023.004
  14. Pandey N.O., Chauhan A.V., Raithatha N.S., Patel P.K., Khandelwal R., Desai A.N., et al. Association of TLR4 and TLR9 polymorphisms and haplotypes with cervical cancer susceptibility. Sci. Rep. 2019; 9(1): 9729. https://doi.org/10.1038/s41598-019-46077-z
  15. Pan S., Guan Y., Ma Y., Cui Q., Tang Z., Li J., et al. Advanced glycation end products correlate with breast cancer metastasis by activating RAGE/TLR4 signaling. BMJ Open Diabetes Res. Care. 2022; 10(2): e002697. https://doi.org/10.1136/bmjdrc-2021-002697
  16. Pastille E., Faßnacht T., Adamczyk A., Ngo Thi Phuong N., Buer J., Westendorf A.M. Inhibition of TLR4 signaling impedes tumor growth in colitis-associated colon cancer. Front. Immunol. 2021; 12: 669747. https://doi.org/10.3389/fimmu.2021.669747
  17. Huang W.L., Xu Y., Wan S.P. Association of Toll-like 4 receptor gene polymorphism (rs4986790, rs4986791) with the risk of urinary tract infection: A systematic review and meta-analysis. Kaohsiung J. Med. Sci. 2020; 36(3): 206–11. https://doi.org/10.1002/kjm2.12158
  18. Su W., Zha S., Wang Y., Shi W., Xiao G., Chai X., et al. Benzo[a]pyrene exposure under future ocean acidification scenarios weakens the immune responses of blood clam, Tegillarca granosa. Fish Shellfish Immunol. 2017; 63: 465–70. https://doi.org/10.1016/j.fsi.2017.02.046
  19. Chen J., He X., Song Y., Tu Y., Chen W., Yang G. Sporoderm-broken spores of Ganoderma lucidum alleviates liver injury induced by DBP and BaP co-exposure in rat. Ecotoxicol. Environ. Saf. 2022; 241: 113750. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2022.113750
  20. Aboudounya M.M., Heads R.J. COVID-19 and toll-like receptor 4 (TLR4): SARS-CoV-2 may bind and activate TLR4 to increase ACE2 expression, facilitating entry and causing hyperinflammation. Mediators Inflamm. 2021; 2021: 8874339. https://doi.org/10.1155/2021/8874339

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Зайцева Н.В., Долгих О.В., Летюшев А.Н., Казакова О.А., Ганич Т.С., 2024


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 37884 от 02.10.2009.