ssmuБюллетень сибирской медициныBulletin of Siberian Medicine1682-03631819-3684Siberian State Medical University, the Ministry of Healthcare of the Russian Federation10.20538/1682-0363-2019-1-201-210ssmu-2184Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL PAPERSРоль эпителиальных клеток в патогенезе атопииThe role of epithelial cells in atopy pathogenesishttps://orcid.org/0000-0002-3079-4089КазимирскийА. Н.KazimirskyA. N.

Казимирский Александр Николаевич, доктор биологических наук, доцент, ведущий научный сотрудник, отдел молекулярных технологий

117997, г. Москва, ул. Островитянова, 1

Kazimirsky Alexander N., Associate Professor, DBSc, Leading Researcher, Department of Molecular Technologies

1, Ocrovityuninоv Str., Moscow, 117997

alnica10@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8524-0019СалмасиЖ. М.SalmasiJ. M.

Салмаси Жан Мустафаевич, доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой патофизиологии и клинической патофизиологии

117997, г. Москва, ул. Островитянова, 1

Salmasi Jean M., DM, Professor, Head of the Department of Pathophysiology and Clinical Pathophysiology

1, Ocrovityuninоv Str., Moscow, 117997

https://orcid.org/0000-0003-2010-3296ПорядинГ. В.PoryadinG. V.

Порядин Геннадий Васильевич, доктор медицинских наук, профессор, член-корреспондент РАН, кафедра патофизиологии и клинической патофизиологии

117997, г. Москва, ул. Островитянова, 1

Poryadin Gennady V., DM, Professor, Сorresponding Мember of Russian Academy Science, Department of Pathophysiology and Clinical Pathophysiology

1, Ocrovityuninоv Str., Moscow, 117997

https://orcid.org/0000-0003-1757-8389СвитичО. А.SvitichO. A.

Свитич Оксана Анатольевна, доктор медицинских наук, профессор, член-корреспондент РАН, кафедра иммунологии, РНИМУ имени Н.И. Пирогова

117997, г. Москва, ул. Островитянова, 1

Svitich Oksana A., DM, Professor, Сorresponding Мember of Russian Academy Science, Department of Immunology

1, Ocrovityuninоv Str., Moscow, 117997

https://orcid.org/0000-0003-0870-6000БрагвадзеБ. Г.BragvadzeB. G.

Брагвадзе Белла Гелаевна, ассистент, кафедра иммунологии

117997, г. Москва, ул. Островитянова, 1

Bragvadze Bella G., Assistant, Department of Immunology

1, Ocrovityuninоv Str., Moscow, 117997

АлексееваА. А.AlekseevaA. A.

Алексеева Анна Александровна, кандидат медицинских наук, заведующая отделением восстановительного лечения детей с аллергическими болезнями и заболеваниями органов дыхания

117997, г. Москва, Ломоносовский пр., 2/1

Alekseeva Anna A., PhD, Head of the Department of Rehabilitation Treatment of Children with Allergic and Respiratory Diseases

2/1, Lomonosovskiy Av., Moscow, 117997

https://orcid.org/0000-0003-1271-3078ГанковскаяЛ. В.GankovskayaL. V.

Ганковская Людмила Викторовна, доктор медицинских наук, профессор, заведующая кафедрой иммунологии

117997, г. Москва, ул. Островитянова, 1

Gankovskaya Lyudmila V., DM, Professor, Head of the Department of Immunology

1, Ocrovityuninоv Str., Moscow, 117997

Российский национальный исследовательский медицинский университет (РГИМУ) имени Н.И. ПироговаРоссияPirogov Russian National Research Medical University (RNRMU)Russian FederationНациональный научно-практический центр здоровья детей (ННПЦЗД)РоссияNational Scientific and Practical Center of Children’s Health (NSPCCH)Russian Federation201916052019181201210Copyright © Казимирский А.Н., Салмаси Ж.М., Порядин Г.В., Свитич О.А., Брагвадзе Б.Г., Алексеева А.А., Ганковская Л.В., 20192019Казимирский А.Н., Салмаси Ж.М., Порядин Г.В., Свитич О.А., Брагвадзе Б.Г., Алексеева А.А., Ганковская Л.В.Kazimirsky A.N., Salmasi J.M., Poryadin G.V., Svitich O.A., Bragvadze B.G., Alekseeva A.A., Gankovskaya L.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://bulletin.ssmu.ru/jour/article/view/2184Цель

Цель. Исследование механизмов развития атопии и построение модели иммунопатогенеза атопических заболеваний.

Материалы и методы

Материалы и методы. Определение поверхностных рецепторов лимфоцитов периферической крови у больных атопической бронхиальной астмой и атопическим дерматитом с помощью моноклональных антител методом непрямой иммунофлуоресценции. Также у больных атопической бронхиальной астмой с помощью полимеразной цепной реакции в режиме реального времени оценивали экспрессию генов, кодирующих toll-подобные рецепторы (TLRs) TLR2, TLR4 и TLR9 клетками воздухоносного эпителия, а методом иммуноферментного анализа определяли содержание цитокинов TSLP, IL-33, IL-4 и TGFβ (eBioscience) в смывах с воздухоносных путей.

Результаты

Результаты. При обострении атопических заболеваний в лимфоцитах периферической крови развивается интенсивный активационный процесс с нарушением активационного апоптоза лимфоцитов, направленный на образование плазматических клеток, способных развивать интенсивный синтез IgE. Для поиска сигналов, которые могли бы объяснить механизм перестройки В-клеточного звена иммунной системы при атопии, исследовали клетки эпителия воздухоносных путей у группы больных атопической бронхиальной астмой и обнаружили увеличение экспрессии генов, кодирующих TLR2, TLR4, TLR9 в 6,3 и 2,5 раза соответственно. Вместе с повышенной экспрессией генов TLRs у больных с бронхиальной астмой выявлено повышенное содержание цитокинов TSLP и IL-33, секретируемых эпителиальными клетками воздухоносных путей. Эти цитокины обладают иммунорегуляторным действием – активируют антигенпрезентирующие функции, формируют Th2-тип иммунного ответа, способствуют выработке цитокинов (IL-4, IL-9, IL-13) и обусловливают развитие аллергического типа воспаления.

Заключение

Заключение. Мы предполагаем, что основным звеном патогенеза атопических заболеваний является нарушение взаимодействия TLRs с соответствующими лигандами, вызванное спонтанной димеризацией TLRs под влиянием малонового диальдегида. Поступление медленно метаболизирующихся димеров TLRs в клетки эпителия является сигналом для активации генома, что ведет к синтезу аллергических цитокинов IL-33 и TSLP. Таким образом, главный путь иммунопатогенеза атопических заболеваний представляет патологическое функциональное взаимодействие эпителиальных клеток и В-лимфоцитов периферической крови.

Aim

Aim. The study of the mechanisms of atopic disease formation and a model of immunopathogenesis of the atopic diseases.

Methods

Methods. Determination of surface lymphocytes receptors in peripheral blood of atopic bronchial asthma and atopic dermatitis patients with the help of monoclonal antibodies using the indirect immunofluorescence method. Expression of genes encoding TLR2, TLR4 and TLR9 receptors of airborne epithelial cells by real-time polymerase chain reaction, as well as determination of cytokine TSLP, IL-33, IL-4 and TGFβ (eBioscience) in airway flushes in atopic asthma patients and healthy people.

Results

Results. During the exacerbation of atopic diseases in peripheral blood lymphocytes, an intensive activation process develops with impaired lymphocytes activating apoptosis aimed at the formation of plasma cells capable of developing intensive IgE synthesis. To search for signals that could explain the mechanism of rearrangement of the B-cell part of the immune system during atopy, the epithelium cells of the airways were examined in a group of patients with atopic asthma and found an increase in gene expression coding for TLR2, TLR4, TLR9 in 6, 3 and 2.5 times respectively. Along with increased expression of TLRs genes in patients with bronchial asthma, an increased content of TSLP and IL-33 cytokines secreted by epithelial cells of the airways was detected. These cytokines have an immunoregulatory action - their nearby antigen presenting functions format the Th2 type of immune response, promote the production of cytokines (IL-4, IL-9, IL-13) and cause the development of an allergic type of inflammation.

Conclusion

Conclusion. We suppose that the main link in pathogenesis is a disruption of the interaction of TLRs with the corresponding ligands caused by spontaneous dimerization of TLRs under the malonic dialdehyde influence. The intake of slowly metabolized dimers of TLRs into epithelial cells is a signal for genome activation, which leads to the synthesis of allergic cytokines IL-33 and TSLP. Thus, the main immunopathogenesis pathway of atopic diseases is the pathological functional interaction between epithelial cells and peripheral blood B-lymphocytes.

атопияTLRsIL-33TSLPCD-антигеныatopyTLRsIL-33TSLPCD antigensReferencesHammad H., Chieppa M., Perros F., Willart M.A., Germain R.N., Lambrecht B.N. House dust mite allergen induces asthma via Toll-like receptor 4 triggering of airway structural cells. Nat. Med. 2009; 15 (4): 410–416. DOI: 10.1038/nm.1946.Hammad H., Chieppa M., Perros F., Willart M.A., Germain R.N., Lambrecht B.N. House dust mite allergen induces asthma via Toll-like receptor 4 triggering of airway structural cells. Nat. Med. 2009; 15 (4): 410–416. DOI: 10.1038/nm.1946.Ребриков Д.В. (ред.). NSG. Высокопроизводительное секвенирование. М.: БИНОМ, 2014: 234.Rebrikov D.V. (red.). NSG. High throughput sequencing technologies. Moscow: BINOM Publ., 2014: 234 (in Russ.)].Sánchez-Zauco N., Del Rio-Navarro B., Gallardo-Casas C., Del Rio-Chivardi J., Muriel-Vizcaino R., Rivera-Pazos C., Huerta-Yepez S., Cruz-Lуpez M., Maldonado-Bernal C. High expression of Toll-like receptors 2 and 9 and Th1/ Th2 cytokines profile in obese asthmatic children. Allergy Asthma Proc. 2014; 35 (3): 34–41. DOI: 10.2500/aap.2014.35.3749.Sánchez-Zauco N., Del Rio-Navarro B., Gallardo-Casas C., Del Rio-Chivardi J., Muriel-Vizcaino R., Rivera-Pazos C., Huerta-Yepez S., Cruz-Lуpez M., Maldonado-Bernal C. High expression of Toll-like receptors 2 and 9 and Th1/ Th2 cytokines profile in obese asthmatic children. Allergy Asthma Proc. 2014; 35 (3): 34–41. DOI: 10.2500/aap.2014.35.3749.Tsybikov N.N., Petrisheva I., Fefelova E.V., Kuznik B., Magen E. Expression of TLR2 and TLR4 on peripheral blood monocytes during exacerbation of atopic dermatitis. Allergy Asthma Proc. 2015; 36 (6): e140–145. DOI: 10.2500/aap.2015.36.3901.Tsybikov N.N., Petrisheva I., Fefelova E.V., Kuznik B., Magen E. Expression of TLR2 and TLR4 on peripheral blood monocytes during exacerbation of atopic dermatitis. Allergy Asthma Proc. 2015; 36 (6): e140–145. DOI: 10.2500/aap.2015.36.3901.Ruprecht C.R., Lanzavecchia A. Toll-like receptor stimulation as a third signal required for activation of human naive B cells. Eur. J. Immunol. 2006; 36 (4): 810–816.Ruprecht C.R., Lanzavecchia A. Toll-like receptor stimulation as a third signal required for activation of human naive B cells. Eur. J. Immunol. 2006; 36 (4): 810–816.Manjarrez-Orduсo N., Moreno-Garcнa M.E., Fink K., Santos-Argumedo L. CD38 cross-linking enhances TLR-induced B cell proliferation but decreases IgM plasma cell differentiation. Eur. J. Immunol. 2007; 37 (2): 358–367.Manjarrez-Orduсo N., Moreno-Garcнa M.E., Fink K., Santos-Argumedo L. CD38 cross-linking enhances TLR-induced B cell proliferation but decreases IgM plasma cell differentiation. Eur. J. Immunol. 2007; 37 (2): 358–367.Cayrol C., Girard J.P. IL-33: an alarmin cytokine with crucial roles in innate immunity, inflammation and allergy. Curr. Opin. Immunol. 2014; 31: 31–37. DOI: 10.1016/j.coi.2014.09.004.Cayrol C., Girard J.P. IL-33: an alarmin cytokine with crucial roles in innate immunity, inflammation and allergy. Curr. Opin. Immunol. 2014; 31: 31–37. DOI: 10.1016/j.coi.2014.09.004.Poryadin G.V., Zhuravleva N.E., Salmasi J.M., Kazimirsky A.N., Semenova L.Y., Polner S.A., Chervinskaya T.A. Immunological mechanisms of recovery from an acute stage in patients with atopic bronchial asthma. Russ. J. Immunol. 2002; 7 (3): 259–264 (in Russ.).Poryadin G.V., Zhuravleva N.E., Salmasi J.M., Kazimirsky A.N., Semenova L.Y., Polner S.A., Chervinskaya T.A. Immunological mechanisms of recovery from an acute stage in patients with atopic bronchial asthma. Russ. J. Immunol. 2002; 7 (3): 259–264 (in Russ.).Салмаси Ж.М., Порядин Г.В., Алиева З.О., Казимирский А.Н. Характеристика поверхностных рецепторов лимфоцитов крови больных атопическим дерматитом. Аллергология и иммунология. 2004; 5 (1) 54–70.Salmasi Zh.M., Poryadin G.V., Aliyeva Z.O., Kazimirsky A.N. Features of the surface receptors of blood lymphocytes in patients with atopic dermatitis. Allergologiya i immunologiya. 2004; 5 (1): 54–70 (in Russ.).Порядин Г.В., Салмаси Ж.М., Казимирский А.Н., Семенова Л.Ю. Иммунопатогенез формирования атопических заболеваний. Бюллетень сибирской медицины. 2017; 16 (4): 233–241.Poryadin G.V. Salmasi Zh.M. Kazimirsky A.N. Semenova L.Yu. Immunopathogenesis of the formation of atopic diseases. Bulletin Siberian Medicine. 2017; 16 (4) 233–241 (in Russ.).Polumuri S.K., Jayakar G.G., Shirey K.A., Roberts Z.J., Perkins D.J., Pitha P.M., Vogel S.N. Transcriptional regulation of murine IL-33 by TLR and non-TLR agonists. J. Immunol. 2012; 189 (1): 50–60. DOI: 10.4049/jimmunol.1003554.Polumuri S.K., Jayakar G.G., Shirey K.A., Roberts Z.J., Perkins D.J., Pitha P.M., Vogel S.N. Transcriptional regulation of murine IL-33 by TLR and non-TLR agonists. J. Immunol. 2012; 189 (1): 50–60. DOI: 10.4049/jimmunol.1003554.Li B., Sun M., Gao F., Liu W., Yang Y., Liu H., Cheng Y., Liu C., Cai J. Up-regulated expression of miR- 23a/b targeted the pro-apoptotic Fas in radiation-induced thymic lymphoma. Cell Physiol. Biochem. 2013; 32 (6): 1729–1740. DOI: 10.1159/000356607.Li B., Sun M., Gao F., Liu W., Yang Y., Liu H., Cheng Y., Liu C., Cai J. Up-regulated expression of miR- 23a/b targeted the pro-apoptotic Fas in radiation-induced thymic lymphoma. Cell Physiol. Biochem. 2013; 32 (6): 1729–1740. DOI: 10.1159/000356607.Futamura K., Orihara K., Hashimoto N., Morita H., Fukuda S., Sagara H., Matsumoto K., Tomita Y., Saito H., Matsuda A. beta2-Adrenoceptor agonists enhance cytokine-induced release of thymic stromal lymphopoietin by lung tissue cells. Int. Arch. Allergy Immunol. 2010; 152 (4): 353–361. DOI: 10.1159/000288288.Futamura K., Orihara K., Hashimoto N., Morita H., Fukuda S., Sagara H., Matsumoto K., Tomita Y., Saito H., Matsuda A. beta2-Adrenoceptor agonists enhance cytokine-induced release of thymic stromal lymphopoietin by lung tissue cells. Int. Arch. Allergy Immunol. 2010; 152 (4): 353–361. DOI: 10.1159/000288288.Into T., Horie T., Inomata M., Gohda J., Inoue J.I., Murakami Y., Niida S. Basal autophagy prevents autoactivation or enhancement of inflammatory signals by targeting monomeric MyD88. Sci. Rep. 2017; Apr. 21, 7 (1): 1009. DOI: 10.1038/s41598-017-01246-w.Into T., Horie T., Inomata M., Gohda J., Inoue J.I., Murakami Y., Niida S. Basal autophagy prevents autoactivation or enhancement of inflammatory signals by targeting monomeric MyD88. Sci. Rep. 2017; Apr. 21, 7 (1): 1009. DOI: 10.1038/s41598-017-01246-w.Nikolić J., Nešić A., Čavić M., Đorđević N., Anđelković U., Atanasković-Marković M., Drakulić B., Gavrović-Jankulović M. Effect of malondialdehyde on the ovalbumin structure and its interactions with T84 epithelial cells. Biochim. Biophys. Acta. 2017; Feb. 1861 (2): 126–134. DOI: 10.1016/j.bbagen.2016.11.021.Nikolić J., Nešić A., Čavić M., Đorđević N., Anđelković U., Atanasković-Marković M., Drakulić B., Gavrović-Jankulović M. Effect of malondialdehyde on the ovalbumin structure and its interactions with T84 epithelial cells. Biochim. Biophys. Acta. 2017; Feb. 1861 (2): 126–134. DOI: 10.1016/j.bbagen.2016.11.021.Kazimirskii A.N., Poryadin G.V., Salmasi Z.M., Semenova L.Y. Endogenous Regulators of the Immune System (sCD100, Malonic Dialdehyde, and Arginase). Bull. Exp. Biol. Med. 2018; Mar. 164 (5): 693–700. DOI: 10.1007/s10517-018-4061-6.Kazimirskii A.N., Poryadin G.V., Salmasi Z.M., Semenova L.Y. Endogenous Regulators of the Immune System (sCD100, Malonic Dialdehyde, and Arginase). Bull. Exp. Biol. Med. 2018; Mar. 164 (5): 693–700. DOI: 10.1007/s10517-018-4061-6.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.