Особенности экспрессии генов противомикробных пептидов и микробиома на уровне слизистой оболочки верхних дыхательных путей при старении

На сегодняшний день во всем мире неуклонно растет доля лиц пожилого и старческого возраста. Важнейшими факторами первой линии иммунной защиты слизистых оболочек верхних дыхательных путей являются β-дефензины, представляющие группу секреторных белков с противомикробной активностью. Целью настоящего исследования явилось изучение экспрессии генов противомикробных пептидов β-дефензинов и состава микробиома слизистых оболочек верхних дыхательных путей у лиц старческого возраста и долгожителей при различных фенотипах старения. В основную группу исследования вошло 67 долгожителей и 49 человек старческого возраста, которые в дальнейшем были поделены на две подгруппы в зависимости от протекания старения (патологическое и успешное старение). Из соскобов носоглотки выделяли нуклеиновые кислоты и методом полимеразной цепной реакции в реальном времени определяли уровни экспрессии генов DEFB1 и DEFB4. Состав микробиоты в мазках носоглотки определяли методом MALDI-TOF масс-спектрометрии.

При анализе экспрессии гена DEFB1 у лиц старческого возраста и долгожителей с успешным и патологическим фенотипом старения не выявлено разницы между группами. Экспрессия гена DEFB4 была увеличена у долгожителей с патологическим старением по сравнению с долгожителями с успешным старением и с группой старческого возраста. Избыточная продукция противомикробных пептидов носит двойственный характер: с одной стороны, они обеспечивают первую линию защиты от микроорганизмов, а с другой – обладают цитотоксичностью в отношении собственных клеток. Повышение экспрессии гена DEFB4 при старении может быть обусловлено увеличением количества патоген-ассоциированных молекулярных паттернов, в качестве которых может выступать собственная микробиота и/или компоненты метаболизма микроорганизмов. При анализе состава микробиоты показано увеличение биоразнообразия у лиц с успешным фенотипом старения по сравнению с патологическим фенотипом. Особое внимание обращает на себя Staphylococcus spp., видовой состав которого зависит от фенотипа старения. В группе патологического старения частота высевания St. aureus достоверно выше, чем в группе успешного старения.

Таким образом, гиперэкспрессия гена DEFB4 и изменение состава микробиоты слизистых оболочек верхних дыхательных путей могут являться одними из механизмов, объясняющих повышение восприимчивости к инфекциям при различных фенотипах старения.

1. Ребриков Д.В., Трофимов Д.Ю. ПЦР в реальном времени: обзор подходов к анализу данных // Прикладная биохимия и микробиология, 2006. Т. 42, № 5. С. 455-463.

2. Шамова О.В., Жаркова М.С., Чернов А.Н., Владимирова Е.В., Сухарева М.С., Комлев А.С., Коченда О.Л., Орлов Д.С. Антимикробные пептиды врожденного иммунитета как прототипы новых средств борьбы с антибиотикорезистентными бактериями // Российский журнал персонализированной медицины, 2021. Т. 1, № 1. С. 146-172.

3. Alan P. Baptist, Sharmilee Nyenhuis. Rhinitis in the elderly. Immunol. Allergy Clin. North Am., 2016, Vol. 36, no. 2, pp. 343-357.

4. Arevalo-Rodriguez I., Smailagic N., Roqué-Figuls M., Ciapponi A., Sanchez-Perez E., Giannakou A., Pedraza O.L., Cosp X.B., Cullum S. Mini-Mental State Examination (MMSE) for the early detection of dementia in people with mild cognitive impairment (MCI). Cochrane Database Syst Rev., 2021, Vol. 7, no. 7, pp. 345-367.

5. Bright J., Claydon M., Soufian M., Gordon D. Rapid typing of bacteria using matrix-assisted laser desorption ionisation time-of-flight mass spectrometry and pattern recognition software. J. Microbiol. Methods, 2002, Vol. 48, no. 2-3, pp. 127-138.

6. Castañeda-Delgado J.E., Frausto-Lujan I., González-Curiel I., Montoya-Rosales A., Serrano C.J., Torres-Juarez F., Enciso-Moreno J.A., Rivas-Santiago B. Differences in cytokine production during aging and its relationship with antimicrobial peptides production. Immunol. Investig., 2017, Vol. 46, no. 1, pp. 48-58.

7. Charlson M., Carrozzino D., Guidi J., Chiara Patierno C. Charlson comorbidity index: a critical review of clinimetric properties. Psychother. Psychosom., 2022, Vol. 91, no. 1, pp. 8-35.

8. Hertz C.J., Wu Q., Porter E.M., Zhang Y.J., Weismüller K., Godowski P.J., Ganz T., Randell S.H., Modlin R.L. Activation of Toll-like receptor 2 on human tracheobronchial epithelial cells induces the antimicrobial peptide human β defensin-2. J. Immunol., 2003, Vol. 171, no. 12, pp. 6820-6826.

9. Ji S., Shin J.E., Kim Y.S., Oh J.E., Min B.M., Choi Y. Toll-like receptor 2 and NALP2 mediate induction of human beta-defensins by fusobacterium nucleatum in gingival epithelial cells. Infect. Immun., 2009, Vol. 77, no. 3, pp. 1044-1052.

10. Kohtaro F., Hiroshi K. Mucosal immunosenescence: new developments and vaccines to control infectious diseases. Trends Immunol., 2009, Vol. 30, no. 7, pp. 334-343.

11. Kumar A., Zhang J., Yu F.S. Toll-like receptor 2-mediated expression of beta-defensin-2 in human corneal epithelial cells. Microbes Infect., 2006, Vol. 8, no. 2, pp. 380-389.

12. Ramírez-Vélez R., de Asteasu M.L.S., Morley J., Cano-Gutierrez C., Izquierdo M. Performance of the short physical performance battery in identifying the frailty phenotype and predicting geriatric syndromes in community-dwelling elderly. J. Nutr. Health Aging, 2020, Vol. 25, no. 2, pp. 209-217.

13. Takiishi T., Fenero C.I.M., Câmara N.O.S. Intestinal barrier and gut microbiota: Shaping our immune responses throughout life. Tissue Barriers, 2017, Vol. 5, no. 4, pp. 234-245.