Нетрин-1 активирует экспрессию собственного гена и гена своего рецептора unc5b, но подавляет экспрессию гена ccl19 в макрофагах человека линии THP-1

По данным Всемирной организации здравоохранения, за 2021 год основной причиной инвалидности и смертности людей во всем мире была ишемическая болезнь сердца, на третьем месте по числу смертей – инсульт. Данные сердечно-сосудистые заболевания, в том числе инфаркт миокарда и аневризмы стенки аорты, обусловлены системным хроническим воспалительным процессом под названием атеросклероз. Это заболевание развивается на протяжении десятилетий и характеризуется нарушением целостности эндотелиального слоя сосудов, избыточным накоплением липидов в стенках сосудов, дисфункцией макрофагов и гладкомышечных клеток и развитием воспаления артериальных стенок. Одним из путей регрессии атеросклероза может служить эмиграция макрофагов, нагруженных эфирами холестерола, из атеросклеротической бляшки по лимфатическим сосудам в региональные лимфоузлы и, в дальнейшем, в печень для последующего метаболизма холестерола. Белок нетрин-1 является ингибитором миграции иммунных клеток. Представляет интерес изучение аутокринной/паракринной регуляции экспрессии гена нетрина-1 в макрофагах человека. Понимание этого процесса может являться основой для поиска новых подходов в терапии атеросклероза. Цель исследования – изучить влияние белка нетрина-1 на уровень экспрессии генов ntn1, его рецептора unc5b и хемокина ccl19. Работа выполнена на макрофагах, дифференцированных из линии острой моноцитарной лейкемии человека THP-1. Анализ экспрессии генов ntn1, unc5b, ccl19 на уровне матричной РНК проведен методами обратной транскрипции и количественной полимеразной цепной реакции в режиме реального времени, а на уровне белка анализ сделан методом проточной цитофлуориметрии. Нетрин-1 в концентрации 50 нг/мл индуцировал экспрессию генов ntn1 и unc5b, но подавлял экспрессию гена ccl19 в макрофагах человека. Однако в концентрации 250 нг/мл нетрин-1 приводил к значительному снижению экспрессии собственного гена ntn1. Нетрин-1 оказывает ауторегулирующее влияние на экспрессию своего гена и гена своего рецептора unc5b в макрофагах человека. Подавление нетрином-1 экспрессии хемокина ccl19 в макрофагах может являться одним из путей ингибирования эмиграции макрофагов данным эффектором. Полученные результаты расширяют представление о регуляции экспрессии белков, ответственных за миграцию макрофагов, и в перспективе могут быть использованы для поиска новых мишеней в терапии атеросклероза.

1. Bennett S., Breit S.N. Variables in the isolation and culture of human monocytes that are of particular relevance to studies of HIV. J. Leukoc. Biol., 1994, Vol. 56, no. 3, pp. 236-240.

2. Bobryshev Y.V., Ivanova E.A., Chistiakov D.A., Nikiforov N.G., Orekhov A.N. Macrophages and their role in atherosclerosis: pathophysiology and transcriptome analysis. Biomed Res. Int., 2016, Vol. 2016, 9582430. doi: 10.1155/2016/9582430.

3. Bruikman C.S., Vreeken D., Hoogeveen R.M., Bom M.J., Danad I., Pinto-Sietsma S.J., van Zonneveld A.J., Knaapen P., Hovingh G.K., Stroes E.S.G., van Gils J.M. Netrin-1 and the grade of atherosclerosis are inversely correlated in humans. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol., 2020, Vol. 40, no. 2, pp. 462-472.

4. Castets M., Coissieux M.M., Delloye-Bourgeois C., Bernard L., Delcros J.G., Bernet A., Laudet V., Mehlen P. Inhibition of endothelial cell apoptosis by netrin-1 during angiogenesis. Dev. Cell, 2009, Vol. 16, no. 4, pp. 614-620.

5. Claro V., Ferro A. Netrin-1: Focus on its role in cardiovascular physiology and atherosclerosis. JRSM Cardiovasc. Dis., 2020, Vol. 9, 2048004020959574. doi: 10.1177/2048004020959574.

6. Ding S., Guo X., Zhu L., Wang J., Li T., Yu Q., Zhang X. Macrophage-derived netrin-1 contributes to endometriosis-associated pain. Ann. Transl. Med., 2021, Vol. 9, no. 1, 29. doi: 10.21037/atm-20-2161.

7. Fang Y., Ma K., Huang Y.M., Dang Y., Liu Z., Xu Y., Zheng X.L., Yang X., Huo Y., Dai X. Fibronectin leucine-rich transmembrane protein 2 drives monocyte differentiation into macrophages via the UNC5B-Akt/mTOR axis. Front. Immunol., 2023, Vol. 14, 1162004. doi: 10.3389/fimmu.2023.1162004.

8. Fiorelli S., Cosentino N., Porro B., Fabbiocchi F., Niccoli G., Fracassi F., Capra N., Barbieri S., Crea F., Marenzi G., Cavalca V., Tremoli E., Eligini S. Netrin-1 in atherosclerosis: relationship between human macrophage intracellular levels and in vivo plaque morphology. Biomedicines, 2021, Vol. 9, no. 2, 168. doi.org/10.3390/ biomedicines9020168.

9. Kang H., Li X., Xiong K., Song Z., Tian J., Wen Y., Sun A., Deng X. The entry and egress of monocytes in atherosclerosis: a biochemical and biomechanical driven process. Cardiovasc. Ther., 2021, Vol. 2021, 6642927. doi: 10.1155/2021/6642927.

10. Kappler J., Franken S., Junghans U., Hoffmann R., Linke T., Müller H.W., Koch K.W. Glycosaminoglycan- binding properties and secondary structure of the C-terminus of netrin-1. Biochem. Biophys. Res. Commun., 2000, Vol. 271, no. 2, pp. 287-291.

11. Layne K., Ferro A., Passacquale G. Netrin-1 as a novel therapeutic target in cardiovascular disease: to activate or inhibit? Cardiovasc. Res., 2015, Vol. 107, no. 4, pp. 410-419.

12. Ly N.P., Komatsuzaki K., Fraser I.P., Tseng A.A., Prodhan P., Moore K.J., Kinane T.B. Netrin-1 inhibits leukocyte migration in vitro and in vivo. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2005, Vol. 102, no. 41, pp. 14729-14734.

13. Mogilenko D.A., Dizhe E.B., Shavva V.S., Lapikov I.A., Orlov S.V., Perevozchikov A.P. Role of the nuclear receptors HNF4 alpha, PPAR alpha, and LXRs in the TNF alpha-mediated inhibition of human apolipoprotein A-I gene expression in HepG2 cells. Biochemistry, 2009, Vol. 48, pp. 11950-11960.

14. Mogilenko D.A., Orlov S.V., Trulioff A.S., Ivanov A.V., Nagumanov V.K., Kudriavtsev I.V., Shavva V.S., Tanyanskiy D.A., Perevozchikov A.P. Endogenous apolipoprotein A-I stabilizes ATP-binding cassette transporter A1 and modulates Toll-like receptor 4 signaling in human macrophages. FASEB J., 2012, Vol. 26, pp. 2019-2030.

15. Parthasarathy S., Raghavamenon A., Garelnabi M.O., Santanam N. Oxidized low-density lipoprotein. Methods Mol. Biol., 2010, Vol. 610, pp. 403-417.

16. Ranganathan P.V., Jayakumar C., Mohamed R., Dong Z., Ramesh G. Netrin-1 regulates the inflammatory response of neutrophils and macrophages, and suppresses ischemic acute kidney injury by inhibiting COX-2-mediated PGE2 production. Kidney Int., 2013, Vol. 83, no. 6, pp. 1087-1098.

17. Shavva V.S., Bogomolova A.M., Nikitin A.A., Dizhe E.B., Tanyanskiy D.A., Efremov A.M., Oleinikova G.N., Perevozchikov A.P., Orlov S.V. Insulin-mediated downregulation of apolipoprotein A-I gene in human hepatoma cell line HepG2: the role of interaction between FOXO1 and LXRβ transcription factors. J. Cell. Biochem., 2017, Vol. 118, pp. 382-396.

18. Taylor L., Brodermann M.H., McCaffary D., Iqbal A.J., Greaves D.R. Netrin-1 reduces monocyte and macrophage chemotaxis towards the complement component C5a. PloS One, 2016, Vol. 11, no. 8, e0160685. doi: 10.1371/journal.pone.0160685.

19. van Gils J.M., Derby M.C., Fernandes L.R., Ramkhelawon B., Ray T.D., Rayner K.J., Parathath S., Distel E., Feig J.L., Alvarez-Leite J.I., Rayner A.J., McDonald T.O., O’Brien K.D., Stuart L.M., Fisher E.A., Lacy-Hulbert A., Moore K.J. The neuroimmune guidance cue netrin-1 promotes atherosclerosis by inhibiting the emigration of macrophages from plaques. Nat. Immunol., 2012, Vol. 13, no. 2, pp. 136-143.

20. Xuan W., Qu Q., Zheng B., Xiong S., Fan G.H. The chemotaxis of M1 and M2 macrophages is regulated by different chemokines. J. Leukoc. Biol., 2015, Vol. 97, no. 1, pp. 61-69.

21. Yin Y., Sanes J.R., Miner J.H. Identification and expression of mouse netrin-4. Mech. Dev., 2000, Vol. 96, no. 1, pp. 115-119. 22. Zhang K., An X., Zhu Y., Huang L., Yao X., Zeng X., Liang S., Yu J. Netrin-1 inducing antiapoptotic effect of acute myeloid leukemia cells in a concentration-dependent manner through the Unc-5 netrin receptor B-focal adhesion kinase axis. Cancer Biol. Ther., 2023, Vol. 24, no. 1, 2200705. doi: 10.1080/15384047.2023.2200705.