Особенности изменений уровня экспрессии рецепторов TNFFα и функционального ответа клеточных линий при стимуляции различными дозами цитокина

TNFa является провоспалительным цитокином, передача сигналов которого осуществляется через рецепторы типа 1 (TNFR1) и типа 2 (TNFR2). TNFR1 обычно опосредует апоптоз, выживание клеток и секрецию цитокинов, в то время как TNFR2 избирательно опосредует выживание клеток и секрецию цитокинов. В некоторых случаях при активации рецепторов происходит изменение функционального ответа клеток на противоположный. Активация сигнальных  путей имеет свои пусковые механизмы, отличающиеся при взаимодействии между разными формами цитокина и разными формами рецепторных комплексов, а также при изменении соотношения различных типов рецепторов. Изучение механизмов регуляции в системе лиганд-рецептор является приоритетной задачей многих исследований. В данной работе показано дозозависимое  влияние TNFa на экспрессию цитокиновых рецепторов и изменение функционального ответа опухолевых клеточных линий различного происхождения. Для этого в исследовании проводили сравнительную оценку экспрессии и ко-экспрессии рецепторов, фаз клеточного цикла и апоптоза клеточных линий без стимуляции и стимулированных TNFa в концентрациях 5 и 50 нг/мл. Было выявлено, что для клеточной линии K562 характерны более выраженные изменения ко-экспрессии рецепторов, которые наблюдались при концентрации TNFa 50 нг/мл по сравнению как с контрольной группой, так и с группой 5 нг/мл. Снижение относительного содержания клеток, экспрессирующих только TNFR1, сочеталось со снижением процента клеток в апоптозе, что подтверждает литературные данные о роли данного рецептора в развитии апоптоза. При этом изменений плотности экспрессии для этой клеточной линии не наблюдалось. Для клеточной линии ZR75-1 наибольшее количество эффектов было выявлено также для концентрации TNFa 50 нг/мл. Увеличение относительного содержания клеток, экспрессирующих только TNFR2, сочеталось с увеличением апоптоза, однако плотность экспрессии данного типа рецептора была низкой, что могло повлиять на переключение сигнальных путей в сторону проапоптотических. Таким образом, наше исследование позволило выявить особенности изменений экспрессии и ко-экспрессии рецепторов TNFa, характерных для клеточных линий различного происхождения, а также изменение функционального ответа клеток в ответ на стимуляцию различными дозами цитокина. Все это позволяет расширить представления о регуляторных механизмах в системе цитокин-рецептор.

1. Cabal-Hierro L., Artime N., Iglesias J., Prado M.A., Ugarte-Gil L., Casado P., Fernández-García B., Darnay B.G., Lazo P.S. A TRAF2 binding independent region of TNFR2 is responsible for TRAF2 depletion and enhancement of cytotoxicity driven by TNFR1. Oncotarget, 2014, Vol. 5, no. 1, pp. 224-236.

2. Fotin-Mleczek M., Henkler F., Samel D., Reichwein M., Hausser A., Parmryd I., Scheurich P., Schmid J.A., Wajant H. Apoptotic crosstalk of TNF receptors: TNF-R2-induces depletion of TRAF2 and IAP proteins and accelerates TNF-R1-dependent activation of caspase-8. J. Cell Sci., 2002, Vol. 115, Pt 13, pp. 2757-2770.

3. Gough P., Myles I.A. Tumor necrosis factor receptors: pleiotropic signaling complexes and their differential effects. Front. Immunol., 2020, Vol. 11, 585880. doi: 10.3389/fimmu.2020.585880.

4. Kalliolias G.D., Ivashkiv L.B. TNF biology, pathogenic mechanisms and emerging therapeutic strategies. Nat. Rev. Rheumatol., 2016, Vol. 12, pp. 49-62.

5. Lo C.H., Huber E.C., Sachs J.N. Conformational states of TNFR1 as a molecular switch for receptor function. Protein Sci., 2020, Vol. 29, no. 6, pp. 1401-1415.

6. Sennikov S.V., Alshevskaya A.A., Zhukova J., Belomestnova I., Karaulov A.V., Lopatnikova J.A. Expression density of receptors as a potent regulator of cell function and property in health and pathology. Int. Arch. Allergy Immunol., 2019, Vol. 178, no. 2, pp. 182-191.

7. van Loo G., Bertrand M.J.M. Death by TNF: a road to inflammation. Nat. Rev. Immunol., 2022. doi: 10.1038/s41577-022-00792-3.

8. You K., Gu H., Yuan Z., Xu X. Tumor necrosis factor alpha signaling and organogenesis. Front. Cell Dev. Biol., 2021, Vol. 9, 727075. doi: 10.3389/fcell.2021.727075.