Роль комплекса IL-33/ST2 в модуляции иммунного ответа при инфекционном эндокардите (обзор литературы)

Процесс воспаления, который сопровождает немалое количество патологических состояний организма, является одним из формирующих комплекс симптомов инфекционного эндокардита факторов. Компоненты иммунной системы, участвующие в воспалительном ответе, могут являться маркерами, определяющими развитие и прогноз заболевания, а также могут быть потенциальными терапевтическими мишенями. К таким компонентам относятся цитокины IL-33, sST2 и рецепторный комплекс IL-33/ST2, принимающие активное участие в модулировании воспалительной реакции. На настоящий момент роль этих биологически активных молекул достаточно хорошо описана для различных патологий, связанных с деструкцией тканей, в том числе и при сердечно-сосудистых заболеваниях, но не для патогенеза инфекционного эндокардита.
Данный обзор направлен на анализ имеющейся информации о патогенезе инфекционного эндокардита, роли IL-33 и ST2 в формировании воспалительного ответа при различных патологических процессах и экспрессии генов, кодирующих эти белки под воздействием различных факторов.

IL-33, ST2, интерлейкин, инфекционный эндокардит, сердечно-сосудистые заболевания, секреция белка, экспрессия гена

1. Naghavi M. Mortality and causes of death collaborators. Global, regional, and national age-sex specific all-cause and cause-specific mortality for 240 causes of death, 1990-2013: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2013. Lancet. 2015; 385 (9963): 117-171. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(14)61682-2.

2. Данилов А.И., Козлов Р.С., Козлов С.Н., Дехнич А.В. Практика ведения пациентов с инфекционным эндокардитом в Российской Федерации. Антибиотики и химиотерапия. 2017; 62 (1-2): 30-34. https://doi.org/10.24411/0235-2990-2017-00027.

3. Milovanovic M., Volarevic V., Radosavljevic G., Jovanovic I., Pejnovic N., Arsenijevic N., Lukic M.L. IL-33/ST2 axis in inflammation and immunopathology. Immunologic Research. 2012; 52 (1-2): 89-99. https://doi.org/10.1007/s12026-012-8283-9.

4. Liu X., Hammel M., He Y., Tainer J.A., Jeng U.S., Zhang L., Wang S., Wang X. Structural insights into the interaction of IL-33 with its receptors. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2013; 110 (37): 14918-14923. https://doi.org/10.1073/pnas.1308651110. Bulletin of Siberian Medicine. 2020; 19 (2): 120-131

5. Kakkar R., Lee R.T. The IL-33/ST2 pathway: therapeutic target and novel biomarker. Nat. Rev. Drug Discov. 2008; 7 (10): 827-840. https://doi.org/10.1038/nrd2660.

6. Резник И.И., Идов Э.М., Кисляк С.В., Зайцев Л.Н., Беллина Е.С. Современный инфекционный эндокардит: клинико-морфологическая эволюция, взаимосвязь с антифосфолипидным синдромом. Архив внутренней медицины. 2013; 1 (9): 49-59. https://doi.org/10.20514/2226-6704-2013-0-1-49-59.

7. Стасев А.Н., Рутковская Н.В., Кокорин С.Г., Левадин Ю.В. Сальмонелезный эндокардит митрального клапана: клиническое наблюдение. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2017; 6 (2): 123-126. https://doi.org/10.17802/2306-1278-2017-2-123-126. (2)

8. Понасенко А.В., Кутихин А.Г., Хуторная М.В., Южалин А.Е., Рутковская Н.В., Головкин А.С. Связь полиморфизмов гена TREM-1 с инфекционным эндокардитом. Инфекция и иммунитет. 2015; 5 (4): 331-338. https://doi.org/10.15789/2220-7619-2015-4-331-338.

9. Рахматулина М.Р., Барышков К.В., Абудуев Н.К. Проявлений гонококковой инфекции и тактика терапии заболевания с учетом антибиотикочувствительности N. gonorrhoeae в Архангельской области. Вестник дерматологии и венерологии. 2014; 6: 100-106. https://doi.org/10.25208/0042-4609-2014-0-6-100-106.

10. Gaca J.G., Sheng S., Daneshmand M.A., O’Brien S., Rankin J.S., Brennan J.M., Hughes G.C., Glower D.D., Gammie J.S., Smith P.K. Outcomes for endocarditis surgery in North America: a simplified risk scoring system. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 2011; 141: 98-106. https://doi.org/10.1016/j.jtcvs.2010.09.016.

11. Понасенко А.В., Головкин А.С., Григорьев Е.В. Значение системы комплемента и С5а субъединицы при формировании системного воспалительного ответа в послеоперационном периоде протезирования клапанов сердца пациентов с инфекционным эндокардитом. Фундаментальные исследования. 2014; 1 (10): 141-146.

12. Scully I.L., Timofeyeva Y., Keeney D., Matsuka Y.V., Severina E., McNeil L.K., Nanra J., Hu G., Liberator P.A., Jansen K.U., Anderson A.S. Demonstration of the preclinical correlate of protection for Staphylococcus aureus clumping factor A in a murine model of infection. Vaccine. 2015; 33 (41): 5452-5457. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2015.08.029.

13. Holland T.L., Baddour L.M., Bayer A.S., Hoen B., Miro J.M., Fowler V.G. Infective endocarditis. Nat. Rev. Dis. Primers. 2016; 2: 16059. https://doi.org/10.1038/nrdp.2016.59.

14. Golovkin A.S., Ponasenko A.V., Yuzhalin A.E., Salakhov R.R., Khutornaya M.V., Kutikhin A.G., Rutkovskaya N.V., Savostyanova Y.Y., Barbarash L.S. An association between single nucleotide polymorphisms within TLR and TREM-1 genes and infective endocarditis. Cytokine. 2015; 71 (1): 16-21. https://doi.org/10.1016/j.cyto.2014.08.001.

15. Moreau K., Clemenceau A., Le Moing V., Messika-Zeitoun D., Andersen P.S., Bruun N.E., Skov R.L., Couzon F., Bouchiat C., Erpelding M.L., van Belkum A., Bossé Y., Duval X., Vandenesch F. Human genetic susceptibility to native valve Staphylococcus aureus endocarditis in patients with S. aureus bacteremia: Genome-Wide Association Study. Front. Microbiol. 2018; 9: 640. https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.00640.

16. Sponheim J., Pollheimer J., Olsen T., Balogh J., Hammarström C., Loos T., Kasprzycka M., Sørensen D.R., Nilsen H.R., Küchler A.M., Vatn M.H., Haraldsen G. Inflammatory bowel disease-associated interleukin-33 is preferentially expressed in ulceration-associated myofibroblasts. Am. J. Pathol. 2010; 177 (6): 2804-2815. https://doi.org/10.2353/ajpath.2010.100378.

17. Liew F.Y., Pitman N.I., McInnes I.B. Disease-associated functions of IL-33: the new kid in the IL-1 family. Nat. Rev. Immunol. 2010; 10 (2): 103-110. https://doi.org/10.1038/nri2692.

18. Nile C.J., Barksby E., Jitprasertwong P., Preshaw P.M., Taylor J.J. Expression and regulation of interleukin-33 in human monocytes. Immunology. 2010; 130 (2): 172-180. https://doi.org/10.1111/j.1365-2567.2009.03221.x.

19. Angeles-Martínez J., Posadas-Sánchez R., Llorente L., Alvarez-León E., Ramírez-Bello J., Villarreal-Molina T., Lima G., Cardoso-Saldaña G., Rodríguez-Pérez J.M., Pérez-Hernández N., Fragoso J.M., Posadas-Romero C., Vargas-Alarcón G. The rs7044343 polymorphism of the interleukin 33 gene is associated with decreased risk of developing premature coronary artery disease and central obesity, and could be involved in regulating the production of IL-33. PLoS One. 2017; 12 (1): e0168828. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0168828.

20. Колобов В.В. Интерлейкин-33 - ключевой посредник в реализации иммунного ответа. Цитокины и воспаление. 2011; 10 (3): 5-9.

21. De la Fuente М., MacDonald T.T., Hermoso M.A. The IL-33/ST2 axis: Role in health and disease. Cytokine Growth Factor Rev. 2015; 26 (6): 615-623. https://doi.org/10.1016/j.cytogfr.2015.07.017.

22. Mann D.L. The emerging role of innate immunity in the heart and vascular system: for whom the cell-tolls. Circ. Res. 2011; 108 (9): 1133-1145. https://doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.110.226936.

23. Lott J.M., Sumpter T.L., Turnquist H.R. New dog and new tricks: evolving roles for IL-33 in type 2 immunity. J. Leukoc. Biol. 2015; 97 (6): 1037-1048. https://doi.org/10.1189/jlb.3RI1214-595R.

24. Verri W.A., Souto F.O., Vieira S.M., Almeida S.C.L., Fukada S.Y., Xu D., Alves- Filho J.C., Cunha T.M., Guerrero A.T., Mattos-Guimaraes R.B., Oliveira F.R., Teixeira M.M., Silva J.S., McInnes I.B., Ferreira S.H., Louzada-Junior P., Liew F.Y., Cunha F.Q. IL- 33 induces neutrophil migration in rheumatoid arthritis and is a target of anti-TNF therapy. Ann. Rheum. Dis. 2010; 69 (9): 1697-1703. https://doi.org/10.1136/ard.2009.122655.

25. Cui G., Qi H., Gundersen M.D., Yang H., Christiansen I., Sørbye S.W., Goll R., Florholmen J. Dynamics of the IL-33/ST2 network in the progression of human colorectal adenoma to sporadic colorectal cancer. Cancer Immunol. Immunother. 2015; 64 (2): 181-190. https://doi.org/10.1007/s00262-014-1624-x.

26. Fu A.K., Hung K.W., Yuen M.Y., Zhou X., Mak D.S., Chan I.C., Cheung T.H., Zhang B., Fu W.Y., Liew F.Y., Ip N.Y. IL-33 ameliorates Alzheimer’s disease-like pathology and cognitive decline. PNAS. 2016; 113 (19): e2705-2713. https://doi.org/10.1073/pnas.1604032113.

27. Theoharides T.C., Zhang B., Kempuraj D., Tagen M., Vasiadi M., Angelidou A., Alysandratos K.D., Kalogeromitros D., Asadi S., Stavrianeas N., Peterson E., Leeman S., Conti P IL-33 augments substance p-induced VEGF secretion from human mast cells and is increased in psoriatic skin. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2010; 107 (9): 4448-4453. https://doi.org/10.1073/pnas.1000803107.

28. Queiroz G.A., Costa R.S., Alcantara-Neves N.M., Barreto M.L., Carneiro V.L., Figueredo C.A. IL33 and IL1RL1 variants are associated with asthma and atopy in a Brazilian population. Int. J. Immunogenet. 2017; 44 (2): 51-61. https://doi.org/10.1111/iji.12306. https://doi.org/10.1111/iji.12306.

29. Дылева Ю.А., Груздева О.В., Акбашева О.Е., Учасова Е.Г., Барбараш О.Л. Физиологическая и патофизиологическая роль стимулирующего фактора роста ST2. Клиническая лабораторная диагностика. 2017; 62 (10): 599-605. https://doi.org/10.18821/0869-2084-2017-62-10-599-605.

30. Sponheim J., Pollheimer J., Olsen T., Balogh J., Hammarstrome C., Loos T., Kasprzycka M., Sørensen D.R., Nilsen H.R., Küchler A.M., Vatn M.H., Haraldsen G. Inflammatory bowel disease-associated interleukin-33 is preferentially expressed in ulceration-associated myofibroblasts. Am. J. Pathol. 2010; 177 (6): 2804-2815. https://doi.org/10.2353/ajpath.2010.100378.

31. Molofsky A.B., Savage A.K., Locksley R.M. Interleukin-33 in tissue homeostasis, injury, and inflammation. Immunity. 2015; 42 (6): 1005-1019. https://doi.org/10.1016/j.immuni.2015.06.006.

32. Sawada H., Naito Y., Hirotani S., Akahori H., Iwasaku T., Okuhara Y., Miki K., Eguchi A., Mitsuno M., Miyamoto Y., Ohyanagi M., Tsujino T., Masuyama T. Expression of interleukin-33 and ST2 in nonrheumatic aortic valve stenosis. International Journal of Cardiology. 2013; 168 (1): 529-630. https://doi.org/10.1016/j.ijcard.2012.12.059.

33. Demyanets S., Speidl W.S., Tentzeris I., Jarai R., Katsaros K.M., Farhan S., Krychtiuk K.A., Wonnerth A., Weiss T.W., Huber K., Wojta J. Soluble ST2 and interleukin-33 levels in coronary artery disease: relation to disease activity and adverse outcome. PLoS One. 2014; 9 (4): e95055. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0095055.

34. Mok M.Y., Huang F.P., Ip W.K., Lo Y., Wong F.Y., Chan E.Y., Lam K.F., Xu D. Serum levels of IL-33 and soluble ST2 and their association with disease activity in systemic lupus erythematosus. Rheumatology (Oxford). 2010; 49 (3): 520-527. https://doi.org/10.1093/rheumatology/kep402.

35. Hong Y.S., Moon S.J., Joo Y.B., Jeon C.H., Cho M.L., Ju J.H., Oh H.J., Heo Y.J., Park S.H., Kim H.Y., Min J.K. Measurement of interleukin-33 (IL-33) and IL-33 receptors (sST2 and ST2L) in patients with rheumatoid arthritis. Journal of Korean Medical Science. 2011; 26 (9): 1132-1139. https://doi.org/10.3346/jkms.2011.26.9.1132.

36. Demyanets S., Kaun C., Pentz R., Krychtiuk K., Rauscher S., Pfaffenberger S., Zuckermann A., Aliabadi A., Gröger M., Maurer G., Huber K., Wojta J. Components of the interleukin-33/ST2 system are differentially expressed and regulated in human cardiac cells and in cells of the cardiac vasculature. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 2013; 60: 16-26. https://doi.org/10.1016/j.yjmcc.2013.03.020.

37. Jans C., Boleij A. The road to infection: Host-microbe interactions defining the pathogenicity of Streptococcus bovis/ Streptococcus equinus complex members. Front. Microbiol. 2018; 9: 603. https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.00603.

38. Xu J., Zheng J., Song P., Zhou Y., Guan S. IL-33/ST2 pathway in a bleomycin- induced pulmonary fibrosis model. Mol. Med. Rep. 2016; 14 (2): 1704-1708. https://doi.org/10.3892/mmr.2016.5446.

39. Akimoto M., Hayashi J.-I., Nakae S., Saito H., Takenaga K.. Interleukin-33 enhances programmed oncosis of ST2L-positive low-metastatic cells in the tumour microenvironment of lung cancer. Cell Death Dis. 2016; 7: e2057. https://doi.org/10.1038/cddis.2015.418.

40. Salmond R.J., Mirchandani A.S., Besnard A.G., Bain C.C., Thomson N.C., Liew F.Y. IL-33 induces innate lymphoid cell-mediated airway inflammation by activating mammalian target of rapamycin. J. Allergy Clin. Immunol. 2012; 130 (5): 1159-1166. https://doi.org/10.1016/j.jaci.2012.05.018.

41. Hong K., Lee Y., Lee S., Hong S., Bae S., Hong J., Bae S., Hong J., Choi J., Jhun H., Kwak A., Kim E., Jo S., Kang T., Cho Y.S., Kim Y.G., Kim S. The inhibitory function of FcST2 depends on cell type; IL-1RAcP and ST2 are necessary but insufficient for IL-33 activity. Immunol. Res. 2013; 56 (1): 122-130. https://doi.org/10.1007/s12026-013-8388-9.

42. Bulek K., Swaidani S., Qin J., Lu Y., Gulen M.F., Herjan T., Min B., Kastelein R.A., Aronica M., Kosz-Vnenchak M., Li X. The essential role of single Ig IL-1 receptor-related molecule/Toll IL-1R8 in regulation of Th2 immune response. J. Immunol. 2009; 182 (5): 2601-2609. https://doi.org/10.4049/jimmunol.0802729.

43. Reichenbach D.K., Schwarze V., Matta B.M., Tkachev V., Lieberknecht E., Liu Q., Koehn B.H., Pfeifer D., Taylor P.A., Prinz G., Dierbach H., Stickel N., Beck Y., Warncke M., Junt T., Schmitt-Graeff A., Nakae S., Follo M., Wertheimer T., Schwab L., Devlin J., Watkins S.C., Duyster J., Ferrara J.L., Turnquist H.R., Zeiser R., Blazar B.R. The IL-33/ST2 axis augments effector T-cell responses during acute GVHD. Blood. 2015; 125 (20): 3183-3192. https://doi.org/10.1182/blood-2014-10-606830.

44. Imai Y., Yasuda K., Sakaguchi Y., Haneda T., Mizutani H., Yoshimoto T., Nakanishi K., Yamanishi K. Skin-specific expression of IL-33 activates group 2 innate lymphoid cells and elicits atopic dermatitis-like inflammation in mice. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2013; 110 (34): 13921-13926. https://doi.org/10.1073/pnas.1307321110.

45. Miller J.E., Monsanto S.P., Ahn S.H., Khalaj K., Fazleabas A.T., Young S.L., Lessey B.A., Koti M., Tayade C. Interleukin-33 modulates inflammation in endometriosis. Sci. Rep. 2017; 7 (1): 17903. https://doi.org/10.1038/s41598-017-18224-x.

46. Kearley J., Silver J.S., Sanden C., Liu Z., Berlin A.A., White N., Mori M., Pham T.H., Ward C.K., Criner G.J., Marchetti N., Mustelin T., Erjefalt J.S., Kolbeck R., Humbles A.A. Cigarette smoke silences innate lymphoid cell function and facilitates an exacerbated type I interleukin-33-dependent response to infection. Immunity. 2015; 42 (3): 566-579. https://doi.org/10.1016/j.immuni.2015.02.011.

47. Barbour M., Allan D., Xu H., Pei C., Chen M., Niedbala W., Fukada S.Y., Besnard A.G., Alves-Filho J.C., Tong X., Forrester J.V., Liew F.Y., Jiang H.R. IL-33 attenuates the development of experimental autoimmune uveitis. Eur. J. Immunol. 2014; (44): 3320-3329. https://doi.org/10.1002/eji.201444671.

48. Pascual-Figal D.A., Januzzi J.L. The biology of ST2: the International ST2 Consensus Panel. Am. J. Cardiol. 2015; 115 (7): 3B-7B. https://doi.org/10.1016/j.amjcard.2015.01.034.

49. Sanchez-Mas J., Lax A., Asensio-López Mdel C., Fernandez-Del Palacio M.J., Caballero L., Santarelli G., Januzzi J.L., Pascual-Figal D.A. Modulation of IL-33/ST2 system in postinfarction heart failure: correlation with cardiac remodelling markers. Eur. J. Clin. Inves. 2014; 44 (7): 643-651. https://doi.org/10.1111/eci.12282.

50. Ho J.E., Chen W.Y., Chen M.H., Larson M.G., McCabe E.L., Cheng S., Ghorbani A., Coglianese E., Emilsson V., Johnson A.D., Walter S., Franceschini N., O’Donnell C.J.; CARDIoGRAM Consortium; CHARGE Inflammation Working Group, Dehghan A., Lu C., Levy D., Newton-Cheh C.; CHARGE Heart Failure Working Group, Lin H., Felix J.F., Schreiter E.R., Vasan R.S., Januzzi J.L., Lee R.T., Wang T.J. Common genetic variation at the IL1RL1 locus regulates IL-33/ST2 signaling. J. Clin. Invest. 2013; 123 (10): 4208-4218. https://doi.org/10.1172/JCI67119.

51. Yang J.H., Wu F.Q., Wen Q., Zhang W.C., Wang Y.E., Xiong X., Su Y.W., Cheng L.X. Association of IL33/ST2 signal pathway gene polymorphisms with myocardial infarction in a Chinese Han population. J. Huazhong. Univ. Sci Technology Med. Sci. 2015; 35 (1): 16-20. https://doi.org/10.1007/s11596-015-1382-9.

52. Schwartz C., O’Grady K., Lavelle E.C., Fallon P.G. Interleukin 33: an innate alarm for adaptive responses beyond Th2 immunity-emerging roles in obesity, intestinal inflammation, and cancer. Eur. J. Immunol. 2016; 46 (5): 1091-1100. https://doi.org/10.1002/eji.201545780.

53. Chen Y., Qian J. Increased serum levels of IL-33 and soluble ST2 in neonates with human cytomegalovirus infection. J. Med. Virol. 2018; 90 (8): 1383-1388. https://doi.org/10.1002/jmv.25187.

54. Yanagisawa K., Naito Y., Kuroiwa K., Arai T., Furukawa Y., Tomizuka H., Miura Y., Kasahara T., Tetsuka T., Tominaga S. The expression of ST2 gene in helper T cells and the binding of ST2 protein to myeloma-derived RPMI8226 cells. The Journal of Biochemistry. 1997; 121 (1): 95-103. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.jbchem.a021577.

55. Zhu J., Carver W. Effects of interleukin-33 on cardiac fibroblast gene expression and activity. Cytokine. 2012; 58 (3): 368-379. https://doi.org/10.1016/j.cyto.2012.02.008.

56. Shao D., Perros F., Caramori G., Meng C., Dormuller P., Chou P.C., Church C., Papi A., Casolari P., Welsh D., Peacock A., Humbert M., Adcock I.M, Wort S.J. Nuclear IL-33 regulates soluble ST2 receptor and IL-6 expression in primary human arterial endothelial cells and is decreased in idiopathic pulmonary arterial hypertension. Biochemical and Biophysical Research Communications. 2014; 451 (1): 8-14. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2014.06.111.

57. Veeraveedu P.T., Sanada S., Okuda K., Fu H.Y., Matsuzaki T., Araki R., Yamato M., Yasuda K., Sakata Y., Yoshimoto T., Minamino T. Ablation IL-33 gene exacerbate myocardial remodeling in mice with heart failure induced by mechanical stress. Biochemical Pharmacology. 2017; 138: 73-80. https://doi.org/10.1016/j.bcp.2017.04.022.

58. Reverchon F., Mortaud S., Sivoyon M., Maillet I., Laugeray A., Palomo J., Montécot C., Herzine A., Meme S., Meme W., Erard F., Ryffel B., Menuet A., Quesniaux V.F.J. Quesniaux IL-33 receptor ST2 regulates the cognitive impairments associated with experimental cerebral malaria. PLoS Pathog. 2017; 13 (4): e1006322. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1006322.