Роль генетически обусловленной устойчивости организма теплокровных к гипоксии в реализации эффекторных функций нейтрофилов в модели адъювант-индуцированного ревматоидного артрита

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 400-450 г. 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%-ным 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. 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 %, p ≤ 0,05) превышал таковой у группы линии ВУ/SmY (56%). При системном воспалении ФИ нейтрофилов в группе низкоустойчивых крыс увеличивался в 1,26 (p ≤ 0,05) раза, а количество нейтрофилов, захватывающих по 2-8 частиц, – в 1,3 (p ≤ 0,01) раза на фоне здоровых. В опытной группе ВУ/SmY, где зафиксирован 1,81% более эффективных нейтрофилов, способных поглощать от 9 до 12 частиц (p ≤ 0,01), 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 (p ≤ 0,05) 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. 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. Т. 24, № 4. С. 334-341.

2. Громыко М.В., Грицук А.И. Экспериментальные модели ревматоидного артрита // Проблемы здоровья и экологии, 2012, № 2. С. 115-118.

3. 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. Т. 107, № 8. С. 996-1006.

4. 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. С. 57-63.

5. Зарубина И.В. Молекулярные механизмы индивидуальной устойчивости к гипоксии // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии, 2005. Т. 4, № 1. С. 49-51.

6. Литвицкий П.Ф. Гипоксия // Вопросы современной педиатрии, 2016. Т. 15, № 1. С. 45-58.

7. 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 // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, 1994. Т. 118, № 12. С. 576-581.

8. Медведев А.Н., Маянский А.Н., Чаленко В.В. Способ исследования поглотительной фазы фагоцитоза // Лабораторное дело, 1991. № 2. C. 19-20.

9. 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. Т. 20, № 38. С. 34-44.

10. 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.

11. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Часть первая / под ред. А.Н. Миронова. М.: Гриф и К, 2012. 944 с.

12. Cramer T., Yamanishi Y., Clausen B.E., Förster I., Pawlinski R., Mackman N., Haase V.H., Jaenisch R., Corr M., Nizet V., Firestein G.S., Gerber H.P., Ferrara N., Johnson R.S. HIF-1alpha is essential for myeloid cellmediated inflammation. Cell, 2003, Vol. 112, no. 5, pp. 645-657.

13. Devraj G., Beerlage C., Brüne B., Kempf V.A. Hypoxia and HIF-1 activation in bacterial infections. Microbes Infect., 2017, Vol. 19, no. 3, pp. 144-156.

14. Fensterheim B.A., Guo Y., Sherwood E.R., Bohannon J.K. The cytokine response to lipopolysaccharide does not predict the host response to infection. J. Immunol., 2017, Vol. 198, no. 8, pp. 3264-3273.

15. Gierlikowska B., Stachura A., Gierlikowski W., Demkow U. Phagocytosis, degranulation and extracellular traps release by neutrophils – the current knowledge, pharmacological modulation and future prospects. Front. Pharmacol., 2021, Vol. 12, 666732. doi: 10.3389/fphar.2021.666732.

16. Greer S.N., Metcalf J.L., Wang Y., Ohh M. The updated biology of hypoxia-inducible factor. EMBO J., 2012, Vol. 31, no. 11, pp. 2448-2460.

17. Hirota K. Involvement of hypoxia-inducible factors in the dysregulation of oxygen homeostasis in sepsis. Cardiovasc. Hematol. Disord. Drug Targets, 2015, Vol. 15, no. 1, pp. 29-40.

18. Hochachka P.W. Mechanism and evolution of hypoxia-tolerance in humans. J. Exp. Biol., 1998, Vol. 201, no. 8, pp. 1243-1254.

19. Jantsch J., Wiese M, Schödel J., Castiglione K., Gläsner J., Kolbe S., Mole D., Schleicher U., Eckardt K.U., 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, Vol. 90, no. 3, pp. 551-562.

20. Kiers H.D., Scheffer G.-J., van der Hoeven J.G., Eltzschig H.K., Pickkers P., Kox M. Immunologic Consequences of hypoxia during critical illness. Anesthesiology, 2016, Vol. 125, no. 1, pp. 237-249.

21. Peyssonnaux C., Datta V., Cramer T., Doedens A., Theodorakis E.A., Gallo R.L., Hurtado-Ziola N., Nizet V., Johnson R.S. HIF-1alpha expression regulates the bactericidal capacity of phagocytes. J. Clin. Invest., 2005, Vol. 115, no. 7, pp. 1806-1815.

22. Song D., Li L.S., Arsenault P.R., Tan Q., Bigham A.W., Heaton-Johnson K.J., Master S.R., Lee F.S. Defective Tibetan PHD2 binding to p23 links high altitude adaption to altered oxygen sensing. J. Biol Chem., 2014, Vol. 289, no. 21, pp. 14656-14665.

23. Uribe-Querol E., Rosales C. Phagocytosis: our current understanding of a universal biological process. Front. Immunol., 2020, Vol. 11, 1066. doi: 10.3389/fimmu.2020.01066.

24. Wang J.S., Chiu Y.T. Systemic hypoxia enhances exercise-mediated bactericidal and subsequent apoptotic responses in human neutrophils. J. Appl. Physiol., 2009, Vol. 107, no. 4, pp. 1213-1222.

25. 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, Vol. 8, no. 60, pp. 102097-102109.

26. Zagórska A., Dulak J. HIF-1: the knowns and unknowns of hypoxia sensing. Acta Biochim. Pol., 2004, Vol. 51, no. 3, pp. 563-585.