Влияние окислительного стресса на активность киназы mTOR В CD4+Т-лимфоцитах при аутоиммунном тиреоидите

В настоящее время при изучении аутоиммунных процессов стали обращать внимание на специфические процессы, в которых участвуют митохондрии: это нарушение внутриклеточной передачи сигналов, включая генерацию активированных кислородных метаболитов и выход из митохондрий в цитоплазму белков, активирующих процесс апоптоза. Эти функции митохондрий, как правило, связаны с нарушением их биоэнергетических функций и избыточной продукцией Н₂О₂. В настоящее время активно развивается новое направление – участие митохондрий в иммунном ответе. Поэтому целью данного исследования было изучение динамики факторов апоптоза и аутофагии, связанных с митохондриями CD4⁺Т-клеток при аутоиммунном тиреоидите. Работа выполнена на CD4⁺Т-клетках, полученных от пациентов с АИТ и здоровых доноров методом магнитной сепарации. Для оценки программируемой клеточной гибели I и II типа использовали метод проточной цитометрии. Для анализа белков-маркеров аутофагии – p62, LC3I/II, киназы mTOR и регулятора апоптоза Bcl-2 в CD4⁺Тлимфоцитах пациентов и здоровых доноров использовали вестерн-блоттинг. Состояние митохондрий в CD4⁺Т-лимфоцитах оценивали методом конфокальной микроскопии. На экспериментальной модели в условиях возрастания перекиси Н₂О₂ мы показали, что АФК активируют LC3-белок в клетках пациентов с АИТ и накапливается аутофагический белок-адаптер р62, который регистрируется на внешней митохондриальной мембране. Установлен повышенный уровень митофагосов в CD4⁺Т-клетках пациентов с АИТ. На основе полученных данных можно предположить, что Н₂О₂ вызывает активацию митофагии в CD4⁺T-лимфоцитах пациентов с АИТ, а развитие ОС при избыточной продукции АФК приводит к необратимым повреждениям митохондрий, которые приводят к снижению апоптотической активности и, как следствие, развитию вторичного некроза CD4⁺Т-лимфоцитов при АИТ, делая их цитотоксическими. Накопление таких клеток в ткани ЩЖ может приводить к нарушению апоптоза в тироцитах и, как следствие, ко вторичному некрозу. Результат – развитие аутоиммунного ответа. Полученные данные требуют дополнительных исследований, т. к. выявление в крови пациентов с АИТ CD4⁺Т-лимфоцитов, склонных к апоптозу или к некрозу, может использоваться как диагностический критерий прогноза воспалительного процесса.

1. Архипов С.А., Шкурупий В.А., Зайковская М.В., Ахраменко Е.С., Ильин Д.А. Разнонаправленные эффекты Н2О2 на макрофаги и фибробласты в условиях моделирования окислительного стресса in vitro // Современные наукоемкие технологии, 2010. № 8. С. 76-77.

2. Бра М., Квинан Б., Сузин С.А. Митохондрии в программированной гибели клетки: различные механизмы гибели (обзор) // Биохимия, 2005. Т. 70, № 2. С. 284-293.

3. Буданов А.В. Роль сестринов в регуляции клеточного ответа на стресс // Успехи современной биологии, 2022. Т. 142, № 1. С. 5-24.

4. Буданов А.В. Роль сестринов в регуляции клеточного ответа на стресс // Успехи современной биологии, 2022. Т. 142, № 1. С. 5-24.

5. Вольпе Р. Болезни щитовидной железы / Под ред. Л.И. Бравермана: Пер. с англ. М.: Медицина, 2010. С. 140-172.

6. Гамалей И.А., Клюбин И.В. Перекись водорода как сигнальная молекула // Цитология, 1996. Т. 38, № 12. С. 1233-1247.

7. Жукова С.И., Каннер И.Д., Мамонтова Т.М., Шеломенцева Е.М., Максимов М.Л. Роль Т-регуляторных клеток в аутоиммунном тиреоидите // Медицинский совет, 2020. № 21. С. 152-159.

8. Зенков Н.К., Чечушков А.В., Кожин П.М., Мартинович Г.Г., Кандалинцева Н.В., Меньщикова Е.Б. Аутофагия как механизм защиты при окислительном стрессе // Бюллетень сибирской медицины, 2019. Т. 18, № 2. С. 195-214.

9. Кандрор В.И. Аутоиммунные заболевания щитовидной железы и апоптоз // Проблемы эндокринологии, 2002. Т.48, № 1. С. 45-48.

10. Кормош Н.Г. Физиологическая роль активных форм кислорода (субклеточный уровень) – взгляд клинициста // Российский биотерапевтический журнал, 2011. Т. 10, № 4. С. 29-35.

11. Нуралиева Н.Ф., Юкина М.Ю., Трошина Е.А. Основы иммунопатогенеза аутоиммунных тиреопатий и сахарного диабета 1 типа // Доктор. Ру, 2019. № 4 (159). С. 49-53.

12. Потапнев М.П. Апоптоз клеток иммунной системы и его регуляция цитокинами // Иммунология, 2002. Т. 23, № 4. С. 237-243.

13. Рыбакова А.А., Платонова Н.М., Трошина Е.А. Оксидативный стресс и его роль в развитии аутоиммунных заболеваний щитовидной железы // Проблемы эндокринологии, 2019. Т. 65, № 6. С. 451-457.

14. Трошина Е.А. Хронический аутоиммунный тиреоидит – «сигнальное заболевание» в составе мультиорганного аутоиммунного синдрома // Проблемы эндокринологии, 2023. Т. 69, № 4. С. 4-10.

15. Тюкавин А.И., Сучков С.В. Молекулярные механизмы функционирования клетки в норме и патологии // Формулы Фармации, 2022. Т. 4, № 4. C. 26-40.

16. Уразова О.И., Кравец Е.Б., Новицкий В.В., Рогалева А.В., Будкина Т.Е., Синюкова О.А., Недосекова Ю.В., Кузнецова В.Н. Апоптоз лимфоцитов крови у больных аутоиммунными тиреопатиями // Медицинская иммунология, 2008. Т. 10, № 2-3. С. 187-192. doi: 10.15789/1563-0625-2008-2-3-187-192.

17. Фрейдлин И.С., Маммедова Д.Т., Старикова Э.А. Роль аутофагии при инфекциях // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова, 2019. Т. 105, № 12. С. 1486-1501.

18. Часовских Н.Ю., Рязанцева Н.В., Новицкий В.В. Апоптоз и окислительный стресс. Томск: Печатная мануфактура, 2009. 148 с.

19. Ates I., Arikan M.F., Altay M., Yilmaz F.M., Yilmaz N., Berker D., Guler S. The effect of oxidative stress on the progression of Hashimoto’s thyroiditis. Arch. Physiol. Biochem., 2018, Vol. 124, no. 4, pp. 351-356.

20. Bermann M., Magee M., Koenig R.J., Kaplan M.M., Arscott P., Maastricht J., Johnson J., Baker J.R. Differential autoantibody responses to thyroid peroxidase in patients with Graves’ disease and Hashimoto’s thyroiditis. J. Clin. Endocrinol. Metab., 1993, Vol. 77, no. 4, pp. 1098-1101.

21. Bjørkøy G., Lamark T., Brech A., Outzen H., Perander M., Øvervatn A., Stenmark H., Johansen T. p62/ SQSTM1 forms protein aggregates degraded by autophagy and has a protective effect on huntingtin-induced cell death. J. Cell Biol., 2005, Vol. 171, no. 4, pp. 603-614.

22. Czabotar P.E., Lessene G., Strasser A., Adams J.M. Control of apoptosis by the BCL-2 protein family: implications for physiology and therapy. Nat. Rev. Mol. Cell Biol., 2014, Vol. 15, no. 1, pp. 49-63.

23. Filomeni G., De Zio D., Cecconi F. Oxidative stress and autophagy: the clash between damage and metabolic needs. Cell Death Differ. 2015, Vol. 22, no. 3, pp. 377-388.

24. Green D.R. The end and after: how dying cells impact the living organism. Immunity, 2011, Vol. 35, no. 4, pp. 441-444.

25. Hailey D.W., Rambold A.S. Mitochondria supply membranes for autophagosome biogenesis during starvation. Cell, 2010, Vol. 141, no. 4, pp. 656-667.

26. Hu H., Tian M., Ding C., Yu S. The C/EBP homologous protein (CHOP) transcription factor functions in endoplasmic reticulum stress-induced apoptosis and microbial infection. Front. Immunol., 2019, Vol. 9, 3083. doi: 10.3389/fimmu.2018.03083.

27. Jiang P., Mizushima N. Autophagy and human diseases. Cell Res., 2014, Vol. 24, no. 1, pp. 69-79.

28. Kaminskyy V., Zhivotovsky B. Proteases in autophagy. Biochim. Biophys. Acta, 2012, Vol. 1824, no. 1, pp. 44-50.

29. Kim I., Rodriguez-Enriquez S., Lemasters J.J. Selective degradation of mitochondria by mitophagy. Arch. Biochem. Biophys., 2007, Vol. 462, no. 2, pp. 245-253.

30. Kochman J., Jakubczyk K., Bargiel P., Janda-Milczarek K. The influence of oxidative stress on thyroid diseases. Antioxidants, 2021, Vol. 10, no. 9, 1442. doi: 10.3390/antiox10091442.

31. Kroemer G., Reed J.С. Mitochondrial control of cell death. Nat. Med, 2000, Vol. 6, no. 5, pp. 513-519.

32. Kumar A.V., Mills J., Lapierre L.R. Selective autophagy receptor p62/SQSTM1, a pivotal player in stress and aging. Front. Cell Dev. Biol., 2022, Vol. 10, 793328. doi: 10.3389/fcell.2022.793328.

33. Mizushima N. The role of the Atg1/ULK1 complex in autophagy regulation. Curr. Opin. Cell Biol., 2010, Vol. 22, no. 2, pp. 132-139.

34. Ornatowski W., Lu Q., Yegambaram M., Garcia A.E., Zemskov E.A., Maltepe E., Fineman J.R., Wang T., Black S.M. Complex interplay between autophagy and oxidative stress in the development of pulmonary disease. Redox Biol., 2020, Vol. 36, 101679. doi: 10.1016/j.redox.2020.101679.

35. Palazzo F.F., Hammond L.J., Goode A.W., Mirakian R. Death of the autoimmune thyrocyte: is it pushed or does it jump? Thyroid, 2000, Vol. 10, no. 7, pp. 561-572.

36. Peter C., Wesselborg S., Herrmann M., Lauber K. Dangerous attraction: phagocyte recruitment and danger signals of apoptotic and necrotic cells. Apoptosis, 2010, Vol. 15, no. 9, pp. 1007-1028.

37. Pohl S.Ö., Agostino M., Dharmarajan A., Pervaiz S. Cross talk between cellular redox state and the antiapoptotic protein Bcl-2. Antioxid. Redox Signal., 2018, Vol. 29, no. 13, pp. 1215-1236.

38. Pua H.H., Guo J., Komatsu M., He Y.W. Autophagy is essential for mitochondrial clearance in mature T lymphocytes. J. Immunol., 2009, Vol. 182, no. 7, pp. 4046-4055.

39. Pyzik A., Grywalska E., Matyjaszek-Matuszek B., Roliński J. Immune disorders in Hashimoto’s thyroiditis: what do we know so far? J. Immunol. Res., 2015, Vol. 2015, no. 1, 979167. doi: 10.1155/2015/979167.

40. Rambold A.S., Lippincott-Schwartz J. Mechanisms of mitochondria and autophagy crosstalk. Cell Cycle, 2011, Vol. 10, no. 23, pp. 4032-4038.

41. Reth M. Hydrogen peroxide as second messenger in lymphocyte activation. Nat. Immunol., 2002, Vol. 3, no. 12, pp. 1129-1134.

42. Roth S., Dröge W. Regulation of T-cell activation and T-cell growth factor (TCGF) production by hydrogen peroxide. Cell. Immunol., 1987, Vol. 108, no. 2, pp. 417-424.

43. Ruggeri R.M., Campennì A., Giuffrida G., Casciaro M., Barbalace M.C., Hrelia S., Trimarchi F., Cannavò S., Gangemi S. Oxidative stress as a key feature of autoimmune thyroiditis: an update. Minerva Endocrinol., 2020, Vol. 45, no. 4, pp. 326-344.

44. Rui Y.N., Le W. Selective role of autophagy in neuronal function and neurodegenerative diseases. Neurosci. Bull., 2015, Vol. 31, no. 4, 379-381.

45. Saeki K., Yuo A., Okuma E., Yazaki Y., Susin S.A., Kroemer G., Takaku F. Bcl-2 down-regulation causes autophagy in a caspase-independent manner in human leukemic HL60 cells. Cell Death Differ., 2000, Vol. 7, no. 12, pp. 1263-1269.

46. Santaguida M.G., Gatto I., Mangino G., Virili C., Stramazzo I., Fallahi P., Antonelli A., Segni M., Romeo G., Centanni M. BREG cells in Hashimoto’s thyroiditis isolated or associated to further organ-specific autoimmune diseases. Clin. Immunol., 2017, Vol. 184, pp. 42-47.

47. Seong S.Y., Matzinger P. Hydrophobicity: an ancient damage-associated molecular pattern that initiates innate immune responses. Nat. Rev. Immunol., 2004, Vol. 4, no. 6, pp. 469-478.

48. Sies H. Strategies of antioxidant defense. Eur. J. Biochem., 1993, Vol. 215. no. 2, pp. 213-219.

49. Singh R., Letai A., Sarosiek K. Regulation of apoptosis in health and disease: the balancing act of BCL-2 family proteins. Nat. Rev. Mol. Cell Biol., 2019, Vol. 20, no. 3, pp. 175-193.

50. Stone J.R., Collins T. The role of hydrogen peroxide in endothelial proliferative responses. Endothelium, 2002, Vol. 9, no. 4, pp. 231-238.

51. van Parijs L., Biuckians A., Abbas A.K. Functional roles of Fas and Bcl-2-regulated apoptosis of T lymphocytes. J. Immunol., 1998, Vol. 160, no. 5, pp. 2065-2071.

52. Walsh C.M., Edinger A.L. The complex interplay between autophagy, apoptosis, and necrotic signals promotes T-cell homeostasis. Immunol. Rev., 2010, Vol. 236, no. 1, pp. 95-109.

53. Weichhart T. mTOR as regulator of lifespan, aging, and cellular senescence: a mini-review. Gerontology, 2018, Vol. 64, no. 2, pp. 127-134.

54. Zitvogel L., Kepp O., Kroemer G. Decoding cell death signals in inflammation and immunity. Cell, 2010, Vol. 140, no. 6, pp. 798-804.