РОЛЬ ГЕНЕТИЧЕСКИ ОБУСЛОВЛЕННОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ОРГАНИЗМА ТЕПЛОКРОВНЫХ К ГИПОКСИИ В РЕАЛИЗАЦИИ ЭФФЕКТОРНЫХ ФУНКЦИЙ НЕЙТРОФИЛОВ В МОДЕЛИ АДЪЮВАНТ-ИНДУЦИРОВАННОГО РЕВМАТОИДНОГО АРТРИТА

Резюме

       Введение: Гипоксия может выступать одновременно причиной и следствием патогенетических механизмов инфекционных, аутовоспалительных и аутоиммунных процессов. Учитывая, что популяции человека и животных генетически гетерогенны по резистентности организма к недостатку кислорода, современный подход к прогнозированию и терапии заболеваний, связанных с нарушением иммунной регуляции организма, требует учета роли гипоксии в реализации патогенетических механизмов воспаления. Цель исследования: дать оценку особенностям реализации эффекторных функций нейтрофилов в норме и на фоне индуцированного воспалительного процесса у животных с генетически предопределенной высокой и низкой устойчивостью к гипоксии. Материалом для исследования послужили 8 месячные самцы крыс с генетически обусловленной толерантностью к гипоксии (высокоустойчивая линия ВУ/SmY; низкоустойчивая линия НУ/SmY), весом 400-450г. Крысам опытных групп линий ВУ/SmY, НУ/SmY индуцировали развитие иммунных реакций в модели ревматоидного артрита (РА). Через 35 дней отобранную у животных кровь инкубировали с суспензией туши (1:10). Зафиксированные в парах формалина мазки окрашивали 0,5% раствором метиленового синего, анализировали при 400-кратном увеличении микроскопа. Рассчитывали фагоцитарный индекс (ФИ), фагоцитарное число (ФЧ), количество суицидального нетоза с частичной и полной деконденсацией хроматина. Достоверность различий в группах оценивали по критерию Манна-Уитни и t-критерию Стьюдента. Результаты. В контрольных группах животных НУ/SmY и ВУ/SmY ФИ и ФЧ нейтрофилов достоверно не различались (52,5%/49%; 1,68/1,80 соответственно). В опытных группах ФИ нейтрофилов линии НУ/SmY (66 %, p0,05) превышал таковой группы линии ВУ/SmY (56%). При системном воспалении ФИ нейтрофилов в группе низкоустойчивых крыс увеличивался в 1,26 (p0,05) раза, а количество нейтрофилов, захватывающих по 2-8 частиц - в 1,3 (p0,01) раза на фоне здоровых. В опытной группе ВУ/SmY, где зафиксирован 1,81% более эффективных нейтрофилов, способных поглощать от 9 до 12 частиц (p0,01), ФИ был в 1,2 раза ниже такового у линии НУ/SmY. В процесс суицидального нетоза у здоровых крыс ВУ/SmY вовлечено в 1,4 (p0,05) раза нейтрофилов больше, чем у аналогичной группы линии НУ/ SmY. Системное воспаление в группе НУ/SmY вызывало двукратный рост NETs (19,67%), что в 1,7 раза превышало показатели опытной группы ВУ/SmY.

Заключение: У организмов с генетически обусловленной низкой устойчивостью к гипоксии на фоне воспалительного процесса существует большее напряжение на клеточно-опосредованное звено иммунитета в процессе ликвидации флогогена по сравнению с высокоустойчивыми, что может являться причиной развития у них более тяжелых патогенетических форм воспалительных и аутоиммунных заболеваний.

1. Бочкарева Л.А., Недосугова Л.В., Петунина Н.А., Тельнова М.Э., Гончарова Е.В. Некоторые механизмы развития воспаления при сахарном диабете 2 типа. Сахарный диабет. 2021; 24(4):334-341. Bochkareva LA, Nedosugova LV, Petunina NA, Telnova ME, Goncharova EV. Some mechanisms of inflammation development in type 2 diabetes mellitus. Diabetes Mellitus. 2021;24(4):334-341 doi: 10.14341/DM12746

2. Громыко М.В., Грицук А.И. Экспериментальные модели ревматоидного артрита. Проблемы здоровья и экологии. 2012;(2):115-118. Gromyko M.V., Gritsuk A.I. Experimental models of rheumatoid arthritis. Health and Ecology Issues. 2012;(2):115-118. (In Russ.)

3.

4. https://doi.org/10.51523/2708-6011.2012-9-2-22

5. Донина Ж.А., Баранова Е.В., Александрова Н.П. Сравнительная оценка влияния основных медиаторов острофазового ответа (ИЛ-1, ФНО-α и ИЛ-6) на паттерн дыхания и выживаемость крыс при острой нарастающей гипоксии. Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2021;107(8):996-1006. Donina J.A., Baranova E.V., Alexandrova N.P.Comparative Assessment of the Effect of the Main Mediators of Acute Phase Response (IL-1, TNF-α and IL-6) on Breathing Pattern and Survival in Rats with Acute Progressive Hypoxia. I.M. Sechenov Russian Journal of Physiology. 2021;107(8):996-1006. https://doi.org/10.31857/S086981392108004

6. Жапаралиева Ч.О., Мухамедова И.П., Вишневский А. А. Изменения мембран эритроцитов и некоторых морфофункциональных особенностей головного мозга в условиях гипоксической гипоксии в группах крыс с различной устойчивостью к гипоксии // Ульяновский медико-биологический журнал. 2012. №1. -morfofunktsionalnyh-osobennostey-golovnogo-mozga-v-usloviyah-gipoksicheskoy-gipoksii-v (дата обращения: 02.04.2025). Japaralieva Ch.O., Muhamedova I.P., A.A., Vishnevskii I.P.Changes of membranes of erythrocytes and some morphological and functional features of the brain in the conditions of a hypoxemic hypoxemia in groups of rats with different resistance to hypoxia // Ulyanovsk Medical and Biological Journal. 2012. №1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/izmeneniya-membran-eritrotsitov-i-nekotoryh

7. Зарубина И. В. Молекулярные механизмы индивидуальной устойчивости к гипоксии // Обзоры по клинич. фармакол. и лек. терапии. 2005.№1. Zarubina I. V. Molecular mechanisms of individual resistance to hypoxia // Reviews on clinical. pharmacol. and lek. therapy. 2005. №1.e to hypoxia URL: https://cyberleninka.ru/article/n/molekulyarnye-mehanizmy-individualnoy-ustoychivosti-k-gipoksii (дата обращения: 11.03.2025).

8. Литвицкий П. Ф. Гипоксия. Вопросы современной педиатрии. 2016; 15 (1): 45-58. Litvitsky P.F. Hypoxia. Current Pediatrics. 2016;15(1):45-58. (In Russ.) https://doi.org/10.15690/vsp.v15i1.1499

9. Лукьянова Л. Д., Дудченко А. М., Белоусова В. В. Влияние различных концентраций кислорода на содержание АТФ в изолированных гепатоцитах адаптированных и неадаптированных к гипоксии крыс // Бюл. эксперим. биол. и мед. - 1994. - Т. 118, №12. -С. 576—58 Vliianie razlichnykh kontsentratsiĭ kisloroda na soderzhanie ATF v izolirovannykh gepatotsitakh adaptirovannykh i neadaptirovannykh k gipoksii krys [The effect of various concentration of oxygen on ATP level in isolated hepatocytes in rats adapted and not adapted to hypoxia]. Biull Eksp Biol Med. 1994 Dec;118(12):576-81. Russian. PMID: 7703447.

10. Медведев, А. Н. Способ исследования поглотительной фазы фагоцитоза / А. Н. Медведев, А. Н. Маянский, В. В. Чаленко // Лабораторное дело. – 1991. – №2. – с. 19-20с. – EDN ZAVONB. Medvedev, A. N. Method of studying the absorption phase of phagocytosis / A. N. Medvedev, A. N. Mayansky, V. V. Chalenko // Laboratory business. – 1991. – No. 2. – pp. 19-20. – EDN ZAVONB.

11. Нестерова И.В., Чудилова Г.А., Ломтатидзе Л.В. Ковалева С.В, Чапурина В.Н., Тетерин Ю.В. Расчетный индекс нейтрофильных гранулоцитов в дифференциальной диагностике степени тяжести бактериальных инфекционно-воспалительных заболеваний. Эффективная фармакотерапия. 2024; 20 (38): 34–44. I.V. Nesterova, MD, PhD, Prof., G.A. Chudilova, DBS, L.V. Lomtatidze, PhD, S.V. Kovaleva, MD, PhD, V.N. Chapurina, PhD, Yu.V. Teterin Nesterova I.V., Chudilova G.A., Lomtatidze L.V. and others. The calculated index of neutrophilic granulocytes in the differential diagnosis of the severity of bacterial infectious and inflammatory diseases. Effective pharmacotherapy. 2024; 20 (38): 34–44. DOI 10.33978/2307-3586-2024-20-38-34-44

12. Овсепян Л.М., Карагезян К.Г., Мелкумян А.В, Захарян Г.В. Взаимосвязь окислительного фосфорилирования и процесса перекисного окисления липидов в митохондриальной фракции головного мозга при гипоксии.// Биохимия. – 2006. – Т. 34. – С. 76–79. Hovsepyan L.M., Karagezyan K.G., Melkumyan A.V., Zakharyan G.V. The relationship between oxidative phosphorylation and lipid peroxidation in the mitochondrial fraction of the brain during hypoxia.// Biochemistry. - 2006. – Vol. 34. – pp. 76-79. http://elib.sci.am/2006_4/10/10r.htm

13. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Часть первая / под редакцией А. Н. Миронова – М.: Гриф и К, 2012. — 944 с. – С. 68.

14. Guidelines for conducting preclinical studies of medicines. Part one / edited by A. N. Mironov, Moscow: Grif and K, 2012. 944 p. – p. 68.

15. Cramer T, Yamanishi Y, Clausen BE, Förster I, Pawlinski R, Mackman N, Haase VH, Jaenisch R, Corr M, Nizet V, Firestein GS, Gerber HP, Ferrara N, Johnson RS. HIF-1alpha is essential for myeloid cell-mediated inflammation. Cell. 2003 Mar 7;112(5):645-57. - doi: 10.1016/s0092-8674(03)00154-5.

16. Devraj G, Beerlage C, Brüne B, Kempf VA. Hypoxia and HIF-1 activation in bacterial infections. Microbes Infect. 2017;19(3):144–156. - doi: 10.1016/j.micinf.2016.11.003.

17. .Fensterheim BA, Guo Y, Sherwood ER, Bohannon JK. The Cytokine Response to Lipopolysaccharide Does Not Predict the Host Response to Infection. J Immunol. 2017 Apr 15;198(8):3264-3273. - doi: 10.4049/jimmunol.1602106

18. Gierlikowska B, Stachura A, Gierlikowski W and Demkow U (2021) Phagocytosis, Degranulation and Extracellular Traps Release by Neutrophils—The Current Knowledge, Pharmacological Modulation and Future Prospects. Front. Pharmacol. 12:666732. - doi: 10.3389/fphar.2021.666732

19. Greer SN, Metcalf JL, Wang Y, Ohh M. The updated biology of hypoxia-inducible factor. EMBO J. 2012 May 30;31(11):2448-60. - doi: 10.1038/emboj.2012.125.

20. Hirota K. Involvement of hypoxia-inducible factors in the dysregulation of oxygen homeostasis in sepsis. Cardiovasc Hematol Disord Drug Targets. 2015;15(1):29-40. - doi: 10.2174/1871529x15666150108115553.

21. Hochachka PW. Mechanism and evolution of hypoxia-tolerance in humans. J Exp Biol. 1998 Apr;201(Pt 8):1243-54. - doi: 10.1242/jeb.201.8.1243.

22. Jantsch J, Wiese M, Schödel J, Castiglione K, Gläsner J, Kolbe S, Mole D, Schleicher U, Eckardt KU, Hensel M, Lang R, Bogdan C, Schnare M, Willam C. Toll-like receptor activation and hypoxia use distinct signaling pathways to stabilize hypoxia-inducible factor 1α (HIF1A) and result in differential HIF1A-dependent gene expression. J Leukoc Biol. 2011 Sep;90(3):551-62. - doi: 10.1189/jlb.1210683.

23. Kiers H.D., Scheffer G.-J., van der Hoeven J.G., Eltzschig H.K., et al. Immunologic Consequences of hypoxia during critical illness. Anesthesiology. 2016; 125 (1): 237-49. - doi: 10.1097/ ALN.0000000000001163

24. Peyssonnaux C, Datta V, Cramer T, Doedens A, Theodorakis EA, Gallo RL, Hurtado-Ziola N, Nizet V, Johnson RS. HIF-1alpha expression regulates the bactericidal capacity of phagocytes. J Clin Invest. 2005 Jul;115(7):1806-15. - doi: 10.1172/JCI23865.

25. Song D, Li LS, Arsenault PR, Tan Q, Bigham AW, Heaton-Johnson KJ, Master SR, Lee FS. Defective Tibetan PHD2 binding to p23 links high altitude adaption to altered oxygen sensing. J Biol Chem. 2014 May 23;289(21):14656-65. - doi: 10.1074/jbc.M113.541227.

26. Uribe-Querol E and Rosales C (2020) Phagocytosis: Our Current Understanding of a Universal Biological Process. Front. Immunol. 11:1066. - doi: 10.3389/fimmu.2020.01066

27. Wang JS, Chiu YT. Systemic hypoxia enhances exercise-mediated bactericidal and subsequent apoptotic responses in human neutrophils. J Appl Physiol (1985). 2009 Oct;107(4):1213-22. - doi: 10.1152/japplphysiol.00316.2009.

28. Xiu Q, Kong C, Gao Y, Gao Y, Sha J, Cui N, Zhu D. Hypoxia regulates IL-17A secretion from nasal polyp epithelial cells. Oncotarget. 2017 Oct 31;8(60):102097-102109. - doi: 10.18632/oncotarget.22189

29. Zagórska A, Dulak J. HIF-1: the knowns and unknowns of hypoxia sensing. Acta Biochim Pol. 2004;51(3):563-85. - PMID: 15448722.