Влияние коротких пептидных фрагментов ТБГ на цитокиновый профиль крыс Wistar при аллогенной трансплантации в эксперименте in vivo

Трофобластический бета-1-гликопротеин (ТБГ, PSG) – белок плаценты с плейотропными биологическими эффектами, в частности иммунорегуляторным и иммуносупрессивным потенциалом. Применение рекомбинантного ТБГ способно оказывать терапевтический эффект в экспериментах на животных с индуцированными аутоиммунными заболеваниями. В последнее время поиск биологических эффектов коротких линейных пептидов (short linear motifs, SLiMs) является новой стратегией создания фармакологических препаратов. В первичной структуре различных PSG выявлены тетрапептидные участки: YQCE, YECE и YACS, которые являются SLiMs с иммуномодулирующей активностью. Целью исследования является оценка перспектив применения пептидных фрагментов ТБГ в качестве фармакологического препарата для модуляции трансплантационного иммунитета. В работе использовали оригинальную модель реакции «хозяин против трансплантата» на крысах-самцах Wistar без предварительного кондиционирования костного мозга (КМ) у реципиентов. Животным вводили коктейль пептидных фрагментов ТБГ на фоне аллогенной трансплантации клеток КМ в динамическом эксперименте, оценивая цитокиновый профиль как интегральный показатель иммунного ответа. Уровень цитокинов оценивали мультиплексным методом при помощи набора Bio-Plex ProTM Rat 23-Plex. Статистическую обработку данных проводили, используя двухфакторный дисперсионный анализ и post-hoc тест Тьюки для множественных сравнений. Показано, что в группе животных, которым вводили только КМ, наблюдалось увеличение концентрации провоспалительных цитокинов IFNγ, IL-1α, IL-1β, IL-18, а также уровня G-CSF, GM-CSF и IL-7. В группе животных, которым вводили КМ + пептиды ТБГ наблюдалось повышение IFNγ, IL-6, TNFα, которое снижалось к концу эксперимента, и фиксировалось повышение уровня противовоспалительных цитокинов IL-4 и IL-13 в сыворотке крови животных на 14-е сутки. Помимо этого, введение пептидов ТБГ приводило к повышению уровня IL-2, M-CSF, МСР-1 и RANTES также на 14-е сутки от начала эксперимента и постепенному снижению их уровня к концу эксперимента, в то время как в контрольной группе сохранялась выраженная тенденция к увеличению концентраций этих и других цитокинов. Таким образом, показано, что применение пептидов ТБГ в процессе развития иммунного ответа на аллотрансплантат ускоряет нормализацию концентраций подавляющего большинства исследованных цитокинов, что свидетельствует об иммунофармакологическом потенциале этих пептидов. Полученные данные могут использоваться для разработки фармакологического препарата на основе исследуемых пептидов для коррекции дисбаланса иммунитета.

1. Зурочка А.В., Гриценко В.А., Зурочка В.А., Добрынина М.А., Черешнев В.А. Гранулоцитарно-макрофагальный колониестимлирующий фактор (ГМ-КСФ) и его синтетические аналоги: иммунологические эффекты и клиническое применение. Екатеринбург: УрО РАН, 2021. 288 с.

2. Молдогазиева Н.Т., Терентьев А.А., Антонов М.Ю., Казимирский А.Н., Шайтан К.В. Корреляция между биологической активностью и конформационно-динамическими свойствами тетра- и пентапептидных фрагментов фетоплацентарных белков // Биохимия, 2012. Т. 77, № 5. С. 583-602.

3. Посисеева Л.В., Назаров С.Б., Татаринов Ю.С. Трофобласт-специфический бета-гликопротеин в акушерстве и гинекологии. Иваново: Иваново, 2004. 240 с.

4. Раев М.Б., Литвинова Л.С., Юрова К.А., Хазиахматова О.Г., Дунец Н.А., Тимганова В.П., Бочкова М.С., Храмцов П.В., Заморина С.А. Роль трофобластического β1-гликопротеина в регуляции цитокинового и хемокинового профиля интактных мононуклеарных клеток // Доклады академии наук, 2017. Т. 475, № 3. С. 349-352.

5. Тимганова В.П., Бочкова М.С., Раев М.Б., Храмцов П.В., Заморина С.А. Иммунорегуляторный потенциал трофобластического β1-гликопротеина // Медицинская иммунология, 2021. Т. 23, № 3. С. 455-468. doi: 10.15789/1563-0625-IPO-2170.

6. Angell Y., Holford M., Moos W.H. Building on success: a bright future for peptide therapeutics. Protein. Pept. Lett., 2018, Vol. 25, no. 12, pp. 1044-1050.

7. Blois S.M., Sulkowski G., Tirado-González I., Warren J., Freitag N., Klapp B., Rifkin D., Fuss I., Strober W., Dveksler G. Pregnancy-specific glycoprotein 1 (PSG1) activates TGF-β and prevents dextran sodium sulfate (DSS)induced colitis in mice. Mucosal Immunol., 2014, Vol. 7, pp. 348-358.

8. Boieri M., Shah P., Dressel R., Inngjerdingen M. The role of animal models in the study of hematopoietic stem cell transplantation and GvHD: A historical overview. Front. Immunol., 2016, Vol. 7, 333. doi: 10.3389/fimmu.2016.00333.

9. Chen D., Tang T.-X., Deng H., Yang X.-P., Tang Z.-H. Interleukin-7 Biology and its effects on immune cells: mediator of generation, differentiation, survival, and homeostasis. Front. Immunol., 2021, Vol. 12, 747324. doi: 10.3389/fimmu.2021.747324.

10. Conti P., DiGioacchino M. MCP-1 and RANTES are mediators of acute and chronic inflammation. Allergy Asthma Proc., 2001, Vol. 22, no. 3, pp. 133-137.

11. Davidson C., Verma N.D., Robinson C.M., Plain K.M., Tran G.T., Hodgkinson S.J., Hall B.M. IL-13 prolongs allograft survival: association with inhibition of macrophage cytokine activation. Transpl. Immunol., 2007, Vol. 17, no. 3, pp. 178-186.

12. Duffy A.M., Bouchier-Hayes D.J., Harmey J.H. Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) and its role in non-endothelial cells: autocrine signalling by VEGF. In: Madame Curie bioscience database [Internet]. Austin (TX): Landes Bioscience, 2000-2013.

13. Falcón C.R., Martínez F.F., Carranza F., Cervi L., Motrán C.C. In vivo expression of recombinant pregnancyspecific glycoprotein 1a inhibits the symptoms of collagen-induced arthritis. Am. J. Reprod. Immunol., 2014, Vol. 72, no. 6, pp. 527-533.

14. Fixe P., Praloran V. M-CSF. Haematopoietic growth factor or inflammatory cytokine. Cytokine, 1998, Vol. 10, no. 1, pp. 32-37.

15. Fleury S., Li J., Simeoni E., Fiorini E., von Segesser L.K., Kappenberger L., Vassalli G. Gene transfer of RANTES and MCP-1 chemokine antagonists prolongs cardiac allograft survival. Gene Ther., 2006, Vol. 13, pp. 1104-1109.

16. Ha C.T., Wu J.A., Irmak S., Lisboa F.A., Dizon A.M., Warren J.W., Ergun S., Dveksler G.S. Human pregnancy specific beta-1-glycoprotein 1 (PSG1) has a potential role in placental vascular morphogenesis. Biol. Reprod., 2010, Vol. 83, no. 1, pp. 27-35.

17. Hardt F., Claësson M.H. Graft-versus-host reactions mediated by spleen cells from amyloidotic and nonamyloidotic mice. Transplantation, 1971, Vol. 12, no. 1, pp. 36-39.

18. Henden A.S., Hill G.R. Cytokines in graft-versus-host disease. J. Immunol., 2015, Vol. 194, no. 10, pp. 4604-4612.

19. Jones K., Bryant S., Luo J., Kiesler P., Koontz S., Warren J., Malech H., Kang E., Dveksler G. Recombinant pregnancy-specific glycoprotein 1 has a protective role in a murine model of acute graft-versus-host disease. Biol. Blood Marrow Transplant., 2019, Vol. 25, no. 2, pp. 193-203.

20. Khan N.A., Susa D., van den Berg J.W., Huisman M., Ameling M.H., van den Engel S., Roest H.P., IJzermans J.N.M., Dik W.A., Benner R., de Bruin R.W.F. Amelioration of renal ischaemia-reperfusion injury by synthetic oligopeptides related to human chorionicgonadotropin. Nephrol. Dial. Transplant., 2009, Vol. 24, no. 9, pp. 2701-2708.

21. Koreth J., Matsuoka K., Kim H.T., McDonough S.M., Bindra B., Alyea E.P. 3rd, Armand P., Cutler C., Ho V.T., Treister N.S., Bienfang D.C., Prasad S., Tzachanis D., Joyce R.M., Avigan D.E., Antin J.H., Ritz J., Soiffer R.J. Interleukin-2 and regulatory T cells in graft-versus-host disease. N. Engl. J. Med., 2011, Vol. 365, no. 22, pp. 2055-2066.

22. Le Meur Y., Leprivey-Lorgeot V., Mons S., José M., Dantal J., Lemauff B., Aldigier J.-C., Leroux-Robert C., Praloran V. Serum levels of macrophage-colony stimulating factor (M-CSF): a marker of kidney allograft rejection. Nephrol. Dial. Transplant., 2004, Vol. 19, Iss. 7, pp. 1862-1865.

23. Liu L., Zhang Z.-C. Short linear motifs (SLiMs): New functionally diverse modules regulating proteinprotein interactions. Prog. Biochem. Biophys., 2017, Vol. 44, no. 2, pp. 129-138.

24. Mesfin F.B., Andersen T.T., Jacobson H.I., Zhu S., Bennett J.A. Development of a synthetic cyclized peptide derived from alpha-fetoprotein that prevents the growth of human breast cancer. J. Pept. Res., 2001, Vol. 58, no. 3, pp. 246-256.

25. Mesfin F.B., Bennett J.A., Jacobson H.I., Zhu S., Andersen T.T. Alpha-fetoprotein-derived antiestrotrophic octapeptide. Biochim. Biophys. Acta., 2000, Vol. 1501, no. 1, pp. 33-43.

26. Moldogazieva N.T., Mokhosoev I.M., Terentiev A.A. Pregnancy-Specific β1-Glycoproteins: combined biomarker roles, structure/function relationships and implications for drug design. Curr. Med. Chem., 2017, Vol. 24, no. 3, pp. 245-267.

27. Ogonek J., Juric M.K., Ghimire S., Varanasi P.R., Holler E., Greinix H., Weissinger E. Immune reconstitution after allogeneic hematopoietic stem cell transplantation. Front. Immunol., 2016. Vol. 7, 507. doi: 10.3389/fimmu.2016.00507.

28. Persico M., Di Dato A., Orteca N., Fattorusso C., Novellino E., Andreoli M., Ferlini C. From protein communication to drug discovery. Curr. Top. Med. Chem., 2015, Vol. 15, no. 20, pp. 2019-2031.

29. Praloran V., Gascan H., Papin S., Chevalier S., Trossaert M., Boursier M.C. Inductible production of macrophage colony stimulating factor (CSF-1) by malignant and normal human T cells. Leukemia, 1990, Vol. 4, pp. 411-414.

30. Ratnasothy K., Jacob J., Tung S., Boardman D., Lechler R.I., Sanchez-Fueyo A., Martinez-Llordella M., Lombardi G. IL-2 therapy preferentially expands adoptively transferred donor-specific Tregs improving skin allograft survival. Am. J. Transplant., 2019, Vol. 19, no. 7, pp. 2092-2100.

31. Ryan A.J., Squires S., Strutt H.L., Johnson R.T. Camptothecin cytotoxicity in mammalian cells is associated with the induction of persistent double strand breaks in replicating DNA. Nucleic. Acids Res., 1991, Vol. 19, no. 12, pp. 3295-3300.

32. Schreiber M., Weigelt M., Karasinsky A., Anastassiadis K., Schallenberg S., Petzold C., Bonifacio E., Kretschmer K., Hommel A. Inducible IL-7 hyperexpression influences lymphocyte homeostasis and function and increases allograft rejection. Front. Immunol., 2019, Vol. 10, 742. doi: 10.3389/fimmu.2019.00742.

33. Sekine Y., Yasufuku K., Heidler K.M., Cummings O.W., van Rooijen N., Fujisawa T., Brown J., Wilkes D.S. Monocyte chemoattractant protein-1 and RANTES are chemotactic for graft infiltrating lymphocytes during acute lung allograft rejection. Am. J. Respir. Cell. Mol. Biol., 2000, Vol. 23, no. 6, pp. 719-726.

34. Striz I. Cytokines of the IL-1 family: recognized targets in chronic inflammation underrated in organ transplantations. Clin. Sci., 2017, Vol. 131, no. 17, pp. 2241-2256.

35. Sun K., Li M., Sayers T.J., Welniak L.A., Murphy W.J. Differential effects of donor T-cell cytokines on outcome with continuous bortezomib administration after allogeneic bone marrow transplantation. Blood, 2008, Vol. 112, no. 4, pp. 1522-1529.

36. Turner M.D., Nedjai B., Hurst T., Pennington D.J. Cytokines and chemokines: At the crossroads of cell signalling and inflammatory disease. Biochim. Biophys. Acta., 2014, Vol. 43, no. 11, pp. 2563-2582.

37. van den Berg H.R., Khan N.A., van der Zee M., Bonthuis F., IJzermans J.N., Dik W.A., Boardman D., Lechler R.I., Sanchez-Fueyo A., Martinez-Llordella M., Lombardi G. Synthetic oligopeptides related to the β-Subunit of human chorionic gonadotropin attenuate inflammation and liver damage after (trauma) hemorrhagic shock and resuscitation. Shock, 2009, Vol. 31, no. 3, pp. 285-291.

38. van Groenendael R., Beunders R., Hofland J., Morshuis W.J., Kox M., van Eijk L.T., Pickkers P. The safety, tolerability, and effects on the systemic inflammatory response and renal function of the human chorionic gonadotropin hormone-derivative EA-230 following on-pump cardiac surgery (The EASI Study): protocol for a randomized, double-blind, placebo-controlled phase 2 Study. JMIR Res. Protoc., 2019, Vol. 8, no. 2, e11441. doi: 10.2196/11441.

39. Vogelsang G.B., Hess A.D., Friedman K.J., Santos G.W. Therapy of chronic Graft-v-Host disease in a rat model. Blood, 1989, Vol. 74, Iss. 1, pp. 507-511. doi: 10.1182/blood.V74.1.507.507.

40. Weigt S.S., Palchevskiy V., Belperio J.A. Inflammasomes and IL-1 biology in the pathogenesis of allograft dysfunction. J. Clin. Invest., 2017, Vol. 127, no. 6, pp. 2022-2029.

41. Wu J., Xie A., Chen W. Cytokine regulation of immune tolerance. Burns Trauma, 2014, Vol. 2, no. 1, pp. 11-17.

42. Yoo S.K., Mehdi S.F., Pusapati S., Mathur N., Anipindi M., Lunenfeld B., Lowell B., Yang H., Metz C.N., Khan S.A., Leroith D., Roth J. Human chorionic gonadotropin and related peptides: candidate anti-inflammatory therapy in early stages of sepsis. Front. Immunol., 2021, Vol. 12, 714177. doi: 10.3389/fimmu.2021.714177.

43. Yue X.T., Wei X.X., Jia W.H., Mao H., Chen W.R., Gu H.H., Wu J.Q., Li D.P., Xu K.L., Huang Y.H. Effects of regulatory dendritic cells on graft-versus-host disease and graft-versus-leukemia in mice after allogeneic bone marrow transplantation. Int. J. Clin. Exp., 2018, Vol. 11, no. 8, pp. 7800-7810.