Влияние сапозина D на бактериостатическую функцию макрофагов при экспериментальной туберкулезной инфекции

Протекция при туберкулезной инфекции во многом определяется способностью тканевых макрофагов организма хозяина ограничивать рост и распространение микобактерий. Способные к размножению внутри макрофагов хозяина микобактерии выработали ряд защитных механизмов, препятствующих слиянию фагосом с лизосомами, избегая тем самым разрушительного воздействия лизосомальных ферментов. Сапозины представляют собой небольшие, кислые, термостабильные, не обладающие ферментативной активностью гликолипопротеины, участвующие в качестве кофакторов в процессах деградации гликосфинголипидов с короткими олигосахаридными головными группами. Сапозины A, B, C и D образуются в кислых эндосомах в результате расщепления исходной молекулы просапозина. Влияние сапозинов на иммунный ответ человека на микобактериальную инфекцию обусловлено их участием в процессе презентации антигенов микобактерий на молекулах CD1. В предварительных исследованиях методом электронной микроскопии нами было обнаружено повреждающее действие сапозина D на мембрану Mycobacterium tuberculosis в кислой среде. Эти данные позволили нам предположить, что сапозин D является важным компонентом защиты от туберкулезной инфекции. Цель исследования — изучение влияния дефицита сапозина D на формирование противотуберкулезного иммунного ответа и на способность макрофагов подавлять рост M. tuberculosis. Материалы и методы. Работу проводили на интерстициальных легочных макрофагах и макрофагах перитонеального экссудата мышей родительской линии C57BL/6 и дефицитной по гену сапозина D линии C57BL/6-SapD-/-. Результаты. В результате проведенных исследований было установлено, что макрофаги мышей линии C57BL/6 дикого типа, как интерстициальные легочные, так и перитонеального экссудата, контролируют рост микобактерий in vitro значительно более эффективно, чем макрофаги, дефицитные по гену SAPD. Для изучения возможности компенсации дефицита сапозина D в макрофагах перитонеального экссудата мышей C57BL/6-SapD-/- на основе лентивирусного вектора была создана генетическая конструкция, содержащая искусственный ген сапозина D. Заражение дефицитных по гену SAPD перитонеальных макрофагов экспрессионным вектором приводило к компенсации дефицита сапозина D в этих клетках и восстановлению их бактерицидной функции. Механизм действия всех известных на сегодня лекарств объясняется влиянием на различные пути метаболизма микобактерий (ингибиция биосинтеза жирных кислот, арабиногалактана, пептидогликана и биосинтеза белка; ингибиция ДНК-зависимых процессов, протоновых насосов и цитохром Р450-зависимых монооксигеназ). Выводы. Показано, что дефицит сапозина D препятствует активации бактерицидной функции макрофагов in vitro. Наше исследование может являться предпосылкой биологического обоснования возможности использования генетической конструкции на основе гена природного белка человека, а именно сапозина D, в качестве нового противотуберкулезного препарата.

1. Еремеев В.В., Апт А.С. Сапозин-подобные белки в противоинфекционном иммунном ответе // Инфекция и иммунитет. 2012. Т. 2, № 3. C. 597—602. doi: 10.15789/2220-76192012-3-597-602

2. Шепелькова Г.С., Евстифеев В.В., Апт А.С. Исследование молекулярных механизмов патогенеза туберкулеза в экспериментальных моделях // Туберкулез и болезни легких. 2012. Т. 89, № 7. С. 3—11.

3. Шепелькова Г.С., Майоров К.Б., Евстифеев В.В., Апт А.С. Взаимодействие Т-лимфоцитов CD4+CD27hi и CD4+CD27lD с макрофагами при туберкулезной инфекции у мышей // Туберкулез и болезни легких. 2015. № 12. С. 57—60.

4. Collins H.L., Kaufmann S.H.E. The many faces of host response to tuberculosis. Immunology, 2001, vol. 103, no. 1, pp. 1—9. doi: 10.1046/j.1365-2567.2001.01236.x

5. Hoffman J.A., Kafatos F.C., Janeway C.A., Ezekowitz R.A. Phylogenetic perspectives in innate immunity. Science, 1999, vol. 284, no. 5418, pp. 1313-1318. doi: 10.1126/science.284.5418.1313

6. Kishimoto Y., Hiraiwa M., O'Brien J.S. Saposins: structure, function, distribution, and molecular genetics. J. Lipid Res., 1992, vol. 33, no. 9, pp. 1255-1267.

7. Kolter T., Winau F., Schaible U.E., Leippe M., Sandhoff K. Lipid-binding proteins in membrane digestion, antigen presentation, and antimicrobial defense. J. Biol. Chem., 2005, vol. 280, no. 50, pp. 41125- 41128. doi: 10.1074/jbc.R500015200

8. Lyadova I.V., Eruslanov E.B., Khaidukov S.V., Yeremeev V.V., Majorov K.B., Pichugin A.V., Nikonenko B.V., Kondratieva T.K., Apt A.S. Comparative analysis of T lymphocytes recovered from the lungs of mice genetically susceptible, resistant, and hyperresistant to Mycobacterium tuberculosis-triggered disease. J. Immunol., 2000, vol. 165, no. 10, pp. 5921—5931. doi: 10.4049/jimmunol.165.10.5921

9. MacMicking, J.D., North R.J., LaCourse R., Mudqett J.S., Shah S.K., Nathan C.F. Identification of nitric oxide synthase as a protective locus against tuberculosis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1997, vol. 94, no. 10, pp. 5243—5248. doi 10.1073/pnas.94.10.5243

10. Majorov K.B., Lyadova I.V., Kondratieva T.K., Eruslanov E.B., Rubakova E.I., Orlova M.O., Mischenko V.V., Apt A.S. Different innate ability of I/St and A/Sn mice to combat virulent Mycobacterium tuberculosis: phenotypes expressed in lung and extrapul-monary macrophages. Infect. Immun, 2003, vol. 71, no. 2, pp. 697—707. doi: 10.1128/iai.71.2.697-707.2003

11. Matsuda J., Kido M., Tadano-Aritomi K., Ishizuka I., Tominaga K., Toida K., Takeda E., Suzuki K., Kuroda Y. Mutation in sa-posin D domain of sphingolipid activator protein gene causes urinary system defects and cerebellar Purkinje cell degeneration with accumulation of hydroxy fatty acid-containing ceramide in mouse. Hum. Mol. Genet., 2004, vol. 13, no. 21, pp. 2709—2723. doi: 10.1093/hmq/ddh281

12. McShane H., Jacobs W.R., Fine P.E., Reed S.G., McMurray D.N., Behr M., Williams A., Orme I.M. BCG: myths, realities, and the need for alternative vaccine strategies. Tuberculosis (Edinb), 2012, vol. 92, no. 3, pp. 283—288. doi: 10.1016/j.tube.2011.12.003

13. Nikonenko B.V., Averbakh M.M. Jr., Lavebratt C., Schurr E., Apt A.S. Comparative analysis of mycobacterial infections in susceptible I/St and resistant A/Sn inbred mice. J. Immunol, 2000, vol. 165, no. 10,pp. 5921—5931. doi: 10.4049/jimmunol.165.10.5921

14. WHO. Global Tuberculosis report 2019. Geneva: WHO, 2019. URL: https://www.who.int/tb/publications/global_report/ru/ (16.11.2020)

15. Winau F., Schwierzeck V., Hurwitz R., Remmel N., Sieling P.A., Modlin R.L., Porcelli S.A., Brinkmann V., Sugita M., Sandhoff K., Kaufmann S.H., Schaible U.E. Saposin C is required for lipid presentation by human CD1b. Nat. Immunol., 2004, vol. 5, no. 2, pp. 169-174. doi:10.1038/ni1035

16. Young D.B., Perkins M.D., Duncan K., Barry C.E. 3rd. Confronting the scientific obstacles to global control of tuberculosis. J. Clin. Invest., 2008, vol. 118, no. 4, pp. 1255-1265. doi: 10.1172/JCI34614