ssmuБюллетень сибирской медициныBulletin of Siberian Medicine1682-03631819-3684Siberian State Medical University, the Ministry of Healthcare of the Russian Federation10.20538/1682-0363-2020-3-83-88ssmu-2987Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL PAPERSИзменение активности лизосомальных цистеиновых протеаз плазмы, моноядерных и полиморфноядерных лейкоцитов крови при болезни АльцгеймераChanges in the activity of lysosomal cysteine proteases of plasma mononuclear and polymorphonuclear blood leukocytes in Alzheimer’s diseasehttps://orcid.org/0000-0002-9719-036XСорокинаМ. Г.SorokinaM. G.

ассистент, кафедра биологической химии с курсом клинической лабораторной диагностики

Россия, 390026 г. Рязань, ул. Высоковольтная, 9

mariyanaaber@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5550-0625ФоминаМ. А.FominaM. A.

канд. мед. наук, доцент, кафедра биологической химии с курсом курсом клинической лабораторной диагностики

Россия, 390026 г. Рязань, ул. Высоковольтная, 9

https://orcid.org/0000-0002-7869-8643ПетровД. С.PetrovD. S.

д-р мед. наук, доцент, зав. кафедрой психиатрии и психотерапии

Россия, 390026 г. Рязань, ул. Высоковольтная, 9

https://orcid.org/0000-0001-7974-2450КоротковаН. В.KorotkovaN. V.

канд. мед. наук, доцент, кафедра биологической химии с курсом клинической лабораторной диагностики

Россия, 390026 г. Рязань, ул. Высоковольтная, 9

Рязанский государственный медицинский университет (РязГМУ) им. акад. И.П. ПавловаРоссияRyazan State Medical UniversityRussian Federation2020071020201938388Copyright © Сорокина М.Г., Фомина М.А., Петров Д.С., Короткова Н.В., 20202020Сорокина М.Г., Фомина М.А., Петров Д.С., Короткова Н.В.Sorokina M.G., Fomina M.A., Petrov D.S., Korotkova N.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/2987Цель

Цель. Изучить уровень активности лизосомальных цистеиновых протеиназ (катепсинов H, B, L) в плазме крови и фракционированных лейкоцитах (полиморфноядерных и моноядерных) пациентов с болезнью Альцгеймера в сравнении с аналогичными показателями у лиц, не имеющих признаков нейродегенерации, как возможный маркер развития и диагностики болезни Альцгеймера.

Материалы и методы

Материалы и методы. Проведено спектрофлуориметрическое исследование уровня активности катепсинов B, L, H в плазме крови и фракционированных лейкоцитах 22 пациентов с диагнозом «Болезнь Альцгеймера» в сравнении с аналогичными показателями 22 пациентов, сопоставимых по полу, возрасту и сопутствующим заболеваниям с пациентами группы наблюдения, но не имеющих  признаков нейродегенерации.

Результаты

Результаты. В плазме крови статистически значимо повышена активность всех трех ферментов, в наибольшей степени – активности катепсина Н. В гомогенатах фракционированных лейкоцитов также отмечается статистически значимое повышение активности катепсинов Н, B, L, при этом как в полиморфноядерных, так и в моноядерных лейкоцитах в наибольшей степени изменяется активность катепсина В, наименьшей –катепсина L. Учитывая имеющиеся данные о повышении активности катепсина В в цереброспинальной жидкости пациентов с болезнью Альцгеймера, можно предположить взаимосвязь между состоянием активности лизосомальных протеиназ в центральной нервной системе и периферических клетках крови.

Заключение

Заключение. Болезнь Альцгеймера ассоциирована с нарастанием активности цистеиновых катепсинов в плазме, полиморфноядерных и моноядерных лейкоцитах периферической крови, что может рассматриваться как один из возможных маркеров развития и диагностики заболевания.

Aim

Aim. To study the level of activity of lysosomal cysteine proteases (cathepsins H, B, L) in blood plasma and fractionated leukocytes (polymorphonuclear and mononuclear) in patients with Alzheimer’s disease in comparison with similar indicators in persons without signs of neurodegeneration as a possible marker of Alzheimer’s disease development and diagnosis.

Materials and methods

Materials and methods. The spectrofluorimetric study of cathepsins B, L, H activity level in plasma and fractionated leukocytes was conducted in 22 patients diagnosed with Alzheimer’s disease in comparison with the same indicators in 22 patients matched by sex, age and associated diseases with patients of the observation group, but having no signs of neurodegeneration.

Results

Results. The activity of all three enzymes, and especially cathepsin H, increased significantly in blood plasma.  A significant increase is also noted in the activity of cathepsins H, B, and L in homogenates of fractionated  leukocytes. At the same time, in both polymorphonuclear and mononuclear leukocytes the greatest degree of changes is demonstrated by the activity of cathepsin B, and the least is the activity of cathepsin L. Given the available data on an increased cathepsin B activity in the cerebrospinal fluid of patients with Alzheimer’s disease, we can assume a correlation between the state of lysosomal proteases activity in the Central nervous system and in the peripheral blood cells.

Conclusion

Conclusion. Alzheimer’s disease is associated with increased activity of cysteine cathepsins in plasma, polymorphonuclear and mononuclear leukocytes of peripheral blood, which can be considered as one of the possible markers of development and diagnosis of the disease.  

болезнь Альцгеймеранейродегенерацияпротеолизцистеиновые катепсиныплазма кровиполиморфноядерные лейкоцитымоноядерные лейкоцитыAlzheimer’s diseaseneurodegenerationproteolysiscysteine cathepsinsblood plasmapolymorphonuclear leukocytesmononuclear leukocytesАвторы выражают признательность за помощь в организации и проведении исследования ректору РязГМУ Р.Е. Калинину, а также проректору по научной работе и инновационному развитию РязГМУ И.А. Сучкову.ReferencesГаврилова С.И. Предементная стадия болезни Альцгеймера: современные подходы к диагностике и фармакотерапии. Доктор.Ру. 2017; 8 (137): 44–49.Gavrilova S. I. The pre-trial stage of Alzheimer’s disease: cUrrent approaches to diagnosis and pharmacotherapy. Neurology Psychiatry. 2017; 8 (137): 44–49 (in Russ.).Бачинская Н.Ю. Болезнь Альцгеймера. Журнал неврологии им. Б.М. Маньковского. 2013; 1: 88–102.Bachinskaja N.Ju. Alzheimer’s disease. Zhurnal Nevrologii im. B.M. Man’kovskogo. 2013; 1: 88–102 (in Russ.).Соколик В.В. Болезнь Альцгеймера: генетическая предрасположенность, биохимические механизмы и психические проявления. Украинский вестник психоневрологии. 2007; 3 (52): 101–105.Sokolik V.V. Alzheimer’s disease: genetic predisposition, biochemical mechanisms and mental manifestations. Ukrainskij Vestnik Psihonevrologii. 2007; 3(52): 101–105 (in Russ.).Cermak S., Kosicek M., Mladenovic-Djordjevic A. at al. Loss of cathepsin B and L leads to lysosomal dysfunction, NPC-like cholesterol sequestration and accumulation of the key Alzheimer’s proteins. PLоS One. 2016; 11 (11): e0167428. DOI: 10.1371/journal.pone.0167428.Cermak S., Kosicek M., Mladenovic-Djordjevic A. Loss of cathepsin B and L leads to lysosomal dysfunction, NPC-like cholesterol sequestration and accumulation of the key Alzheimer’s proteins. PLOS ONE. 2016; 30: 1–17. DOI:10.1371/journal.pone.0167428.Фурман Ю.В., Смахтин М.Ю. Некоторые функции протеолитических ферментов в норме и при патологии. Актуальные проблемы социально-гуманитарного и научно-технического знания. 2017; 4 (13): 3–4.Furman Ju.V., Smahtin M.Ju. Some functions of proteolytic enzymes in health and disease. Biologicheskie Nauki. 2017; 4 (13): 3–4 (in Russ.).Андреева Т.В., Лукив У.Дж., Рогаев Е.И. Биологические основы амилоидоза при болезни Альцгеймера. Биохимия. 2017; 2 (82): 226–246.Andreeva T.V., Lukiv U.Dzh., Rogaev E.I. Biological basis of amyloidosis in Alzheimer’s disease. Biohimija. 2017; 2 (82): 226–246 (in Russ.).Мальцев А.В., Довидченко Н.В., Утешев В.К. Интенсивный синтез белка в нейронах и фосфорилирование белка предшественника бета-амилоида и тау-белка являются пусковыми факторами амилоидоза нейронов и болезни Альцгеймера. Биомедицинская химия. 2013; 2 (59): 144–170. DOI: 10.18097/pbmc20135902144.Mal’cev A.V., Dovidchenko N.V., Uteshev V.K. Intensive protein synthesis in neurons and phosphorylation of the beta-amyloid precursor protein and tau protein are the trigger factors for amyloidosis of neurons and Alzheimer’s disease. Biomedicinskaja Himija. 2013; 2 (59): 144–170 (in Russ.).Stoka V., Turk V., Turk B. Lysosomal cathepsins and their regulation in again and neurodegeneration. Ageing Research Reviews. 2016; 32: 22–37. DOI: 10.1016/j.arr.2016.04.010.Stoka V., Turk V., Turk B. Lysosomal cathepsins and their regulation in again and neurodegeneration. Ageing Research Reviews. 2016; 32: 22–37.Dhanavade M.J., Parulekar R.S., Kamble S.A. Molecular modeling approach to explore the role of cathepsin B from Hordeum vulgare in the degradation of Aβ peptides. Molecular bioSystems. 2016; 1(12): 162–178. DOI: 10.1039/C5MB00718F.Dhanavade M.J., Parulekar R.S., Kamble, S.A. Molecular modeling approach to explore the role of cathepsin B from Hordeum vulgare in the degradation of Aβ peptides. Molecular bioSystems. 2016; 1(12): 162–178.Embury C.M., Dyavarshetty B., Lu Y. Cathepsin B improves ß-Amyloidosis and learning and memory in models of Alzheimer’s disease. Journal of Neuroimmune Pharmacology. 2017; 2 (12): 340–352. DOI: 10.1007/s11481-016-9721-6.Embury C.M., Dyavarshetty B., Lu Y. Cathepsin B improves ß-Amyloidosis and learning and memory in models of Alzheimer’s Disease. Journal of Neuroimmune Pharmacology. 2017; 2 (12): 340–352.Toneff T., Kindy M., Hook V. Brain pyroglutamate amyloid-β is produced by cathepsin protease inhibitor E64d, representing a potential Alzheimer’s disease therapeutic. J. Alzheimers Dis. 2014; 41: 129–149. DOI: 10.3233/JAD-131370.Toneff T., Kindy M., Hook V. Brain pyroglutamate amyloid-β is produced by cathepsin protease inhibitor E64d, representing a potential Alzheimer’s disease therapeutic. J. Alzheimers Dis. 2014; 41: 129–149.Gold M., El Khoury J. β-amyloid, microglia, and the inflammasome in Alzheimer’s disease. Seminars in Immunopathology. 2015; 6 (37): 607–611. DOI: 10.1007/s00281-015-0518-0.Gold M, El Khoury J. β-amyloid, microglia, and the inflammasome in Alzheimer’s disease. Seminars in Immunopathology. 2015; 6(37): 607–611.Новиков Д.К. Новикова В.И. Клеточные методы иммунодиагностики. Минск: Беларусь, 1979: 222.Novikov D.K. Novikova V.I. Cellular Immunodiagnostic Methods. Minsk: Belarus’, 1979: 222 (in Russ.).Короткова Н.В., Фомина М.А. Лизосомальные цистеиновые катепсины L и H плазмы и лейкоцитов крови при заболеваниях вен нижних конечностей: общие тенденции изменения активности и факторов регуляции. Современные проблемы науки и образования. 2014; 6: 1052.Korotkova N.V., Fomina M.A. Lysosomal cysteine cathepsins L and H of plasma and blood leukocytes in diseases of the veins of the lower extremities: general trends in activity and regulation factors. Sovremennye Problemy Nauki i Obrazovanija. 2014; 6 (in Russ.).Фомина М.А., Кудлаева А.М., Рябков А.Н. Влияние L-карнитина in vitro на активность лизосомальных цистеиновых протеиназ и состояние лизосомальных мембран. Российский медико-биологический вестник им. академика И.П. Павлова. 2017; 1 (25): 14–20. DOI: 10.23888/PAVLOVJ2017114-20.Fomina M.A., Kudlaeva A.M., Rjabkov A.N. The effect of L-carnitine in vitro on the activity of lysosomal cysteine proteinases and the state of lysosomal membranes. Rossijskij Mediko-Biologicheskij Vestnik im. Akademika I.P. Pavlova. 2017; 1 (25): 14–20 (in Russ.).Фомина Н.В., Фомина М.А. Оценка связи активности лизосомальных цистеиновых протеиназ плазмы крови и показателей эндотелиальной дисфункции у пациентов с заболеваниями вен нижних конечностей. Наука молодых (Eruditio Juvenium). 2014; 1: 60–67.Fomina N.V., Fomina M.A. Evaluation of the relationship between the activity of lysosomal cysteine proteinases of blood plasma and indicators of endothelial dysfunction in patients with diseases of the lower extremity veins. Nauka Molodyh (EruditioJuvenium). 2014; 1: 60–67 (in Russ.).Barrett A.J., Kirschke Н. Cathepsin B, cathepsin H, cathepsinL. Methods in Enzymol. 1981; 80: 535–561. DOI: 0.1016/s0076-6879(81)80043-2.Barrett A.J., Kirschke Н. Cathepsin B, cathepsin H, cathepsin L. Methods in Enzymol. 1981; 80: 535–561.Цыганкова О.В., Руяткина Л.А., Бондарева З.Г. Лизосомальные ферменты. Новый взгляд на фундаментальные материи с позиций кардиолога. Цитокины и воспаление. 2009; 8 (4): 11–17.Cygankova O.V., Ruyatkina L.A., Bondareva Z.G. Lysosomal enzymes. New look on fundamental matter from the perspective of a cardiologist. Citokiny i Vospalenie. 2009; 4: 11–17 (in Russ.).Горина Я.В., Салмина А.Б., Кувачева Н.В., Комлева Ю.К., Федюкович Л.В., Успенская Ю.А., Морозова Г.А., Демко И.В., Петрова М.М. Нейровоспаление и инсулинорезистентность при болезни Альцгеймера. Сибирское медицинское обозрение. 2014; 4 (88): 11–19.Gorina YA.V., Salmina A.B., Kuvacheva N.V., Komleva Yu.K., Fedyukovich L.V., Uspenskaya YU.A., Morozova G.A., Demko I.V., Petrova M.M. Neuroinflammation and insulin resistance in Alzheimer’s disease. Sibirskoe Medicinskoe Obozrenie. 2014; 4: 11–19 (in Russ.).Tasegian A., Paciotti S., Ceccarini M.R. Origin of α-mannosidase in cerebrospinal fluid. 20th ESGLD Workshop and Graduated Course. Naples, 2015; 121.Tasegian A., Paciotti S., Ceccarini M.R. Origin of α-mannosidase in cerebrospinal fluid. 20th ESGLD Workshop and Graduated Course. Naples, 2015; 121.

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