Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
ПАРАТГОРМОН-РОДСТВЕННЫЙ ПРОТЕИН
Курзанов А. Н., Ледванов М. Ю., Быков И. М., Медведев В. Л., Стрыгина Е. А., Бизенкова М. Н., Заболотских Н. В., Ковалев Д. В., Стукова Н. Ю.,
10.6.2. Роль паратгормон-родственного протеина в NO-индуцированных патологических состояниях легочной системы
Дефицит оксида азота (NO) распространен при легочных заболеваниях, но его влияние на ремоделирование легких остается спорным. В легких основным источником NO является эндотелиальная NO-синтаза (eNOS), которая экспрессируется в эндотелиальных и эпителиальных клетках (Barnes P.J., 1995; Gaston B. et al., 1994). Дисфункция легочной системы NO вовлечена во многие формы заболеваний легких. Эндотелиальная дисфункция связана с неспособностью клеток высвобождать NO и обнаруживается при многих формах заболеваний легких, таких как легочная артериальная гипертензия, хроническая обструктивная болезнь легких, застойная сердечная недостаточность и диабет (Amabile N., et al., 1994; Coggins M.P., Bloch K.D., 2007; Barbera L.A., et al., 1994; Kerem A., et al., 2010; Lopez-Lopez J.G. et al., 2008). Однако чрезмерное выделение NO также нарушает поддержание адекватной функции легких. У мышей с дефицитом кавеолина-1 последующая стойкая активация eNOS приводит к нитрированию протеинкиназы G, тем самым ингибируя пути передачи сигналов NO (Zhao Y-Y. et al., 2009). Кроме того, NO уменьшает экспрессию
поверхностно-активных белков в первичных культурах пневмоцитов II типа и в экспериментальной трансплантации легких (Lee J.W. et al., 2005; Valino F. et al., 2004). Ингибирование NOS может восстанавливать функцию легких при определенных условиях, например при травме легких у новорожденных крыс индуцированной гипероксией и при вызванном никелем остром повреждении легкого McDowell S.A., et al., 2003; Yildrim A.O. et al., 2006). Было обнаружено, что ингибирование eNOS восстанавливает генную экспрессию поверхностно-активного вещества сурфактанта.
Центральную роль в структурной адаптации легких играет экспрессия ПТГрП, который связывается с ПТГ/ПТГрП-рецептором, и тем самым активирует аденилатциклазу, а затем цАМФ-зависимую протеинкиназу А. В легких это приводит к увеличению экспрессии рецептора активатора пролиферации пероксисом (PPAR–γ), лептина и белка, ассоциированного с дифференциацией жировой ткани (ADRP), усилению поглощения триглицеридов, являющисхя необходимым субстратом для образования поверхностно-активных веществ и, наконец, ослаблению трансдифференцировки альвеолярных липофибробластов-миофибробластов (Rehan V.K. et al., 2007).
Острое подавление образования NO снижает секрецию белков поверхностно-активных веществ. Высокие уровни NO, однако, уменьшали индуцированную АТФ секрецию ПАВ альвеолярных клеток II типа (Sun P., Wang J., 2003). Поскольку NO и ПТГрП связаны с образованием поверхностно-активных веществ и легочной структуры, предполагается, что NO воздействует на легкие, оказывая влияние на экспрессию ПТГрП и активацию ПТГ/ПТГрП-рецептора.
Сниженная активность NOS распространена во многих формах заболеваний легких и способствует окислительному стрессу и легочному фиброзу (Kalk P. et al., 2008; Kobs R.W., Chesler N.C., 2006; Michaeloudes C. et al., 2011). Связь между низким содержанием NO и оксидативным стрессом представляет собой сложное взаимодействие между продукцией свободных радикалалов NOS и активации локальной ренин-ангиотензиновой системы (RAS) (Sharifi A.M. et al., 2005: Floegel J., Uhlig S., 2010; DeMarco V.G. et al., 2009). RAS – зависимая активация экспрессии трансформирующего фактора роста (TGF-β1) может связывать активацию RAS и фиброз с окислительным стрессом (DeMarco V.G. et al., 2009). С другой стороны, снижение уровня NO способствует образованию поверхностно-активного вещества и уменьшению легочного фиброза (McDowell S.A. et al., 2003; Rehan V.K. et al., 2007). Поэтому неясно, как снижение образования NO влияет на структуру легких и ремоделирование.
Поскольку экспрессия легочного ПТГрП является ключевым регулятором развития легких и легочного фиброза, был исследован эффект хронического дефицита NO на легочную систему ПТГрП и его связь с окислительным стрессом (Brockhoff B., et al. 2017). Авторы в экспериментах на мышах с генетическим дефицитом eNOS, а также мышах, которым вводили Nos-нитроаргинин-метилового эфира (L-NAME) изучали влияние сниженного содержания NO на активацию легочного ПТГрП, трансдифференцировку альвеолярных липофибробластов и миофибробластов и окислительный стресс. В этом исследовании использовали также ингибирование локальной системы RAS с помощью ингибитора ангиотензинпревращающего фермента каптоприла и введение прямого сосудорасширяющего препарата, гидралазина, что приводит к дефициту NO от гемодинамического сосудистого стресса, а также использовали анализ экспрессии эластина в качестве маркера легочного фиброза, поскольку чрезмерное осаждение эластина характеризует хроническое заболевание легких (McCurnin D.C. et al., 2005). Также проанализировали легочную экспрессию коллагена-1 и TGF-β1, взаимно экспрессирующихся в присутствии NO (Vyas-Read S. et al., 2007).
Эпителиально-мезенхимный переход был подтвержден увеличением белка α-гладкой мускулатуры. Авторы проанализировали экспрессию легочной орнитиндекарбоксилазы поскольку этот фермент, ограничивающий скорость метаболизма полиамина, необходим для роста и ремоделирования легочной ткани (Hacker A.D., 1993). В совокупности эти эксперименты были направлены на то, чтобы показать конститутивную репрессивную роль NO, полученного из eNOS, для активации легочной системы ПТГрП.
Введение подопытным мышам L-NAME изменило экспрессию ПТГрП и ПТГ/ПТГрП-рецептора в легких значительно увеличив легочную экспрессию обоих белков. Кроме того, легочная экспрессия мРНК ПТГрП и мРНК ПТГ/ПТГрП-рецептора сильно коррелировала с экспрессией мРНК ее генов-мишеней ADRP и PPARγ. Индуцированное L-NAME увеличение экспрессии мРНК ПТГрП и его соответствующего рецептора было подтверждено на уровне белка. Легочная экспрессия ПТГрП, ПТГ/ПТГрП-рецептора, ADRP и PPARγ достоверно повышалась у мышей с дефицитом Enos. Известно, что введение L-NAME участвует в активации ферментов, которые генерируют активные формы кислорода (ROS), таких как NOX2, p47phox и p67phox. Активация системы ПТГрП первоначально была связана с производством поверхностно-активных веществ (Rehan V.K., et al., 2007). Поскольку ПТГрП ослабляет трансдифференцировку альвеолярных липофибробластов-миофибробластов, на начальной стадии легочного фиброза авторы предположили, что экспрессия ПТГрП, индуцированная L-NAME, подавит экспрессию эластина и, следовательно, фиброз легких.
В присутствии каптоприла уровень экспрессии TGF-β1 был ниже, чем при введении L-NAME. Это позволило предположить, что L-NAME вызывает легочный фиброз посредством активации RAS. Легкое обладает самой высокой активностью в отношении ангиотензинпревращающего фермента по сравнению с аортой, сердцем или почкой. Однако L-NAME не увеличивает свою и без того высокую активность (Sharifi A.M. et al., 2005). Авторы утверждают, что легочная система ПТГрП более тесно связана с ADRP и PPARγ, а не с ингибированием легочного фиброза. Система ПТГрП не ослабляет трансдифференцировку альвеолярного трансэпителиального-миофибробласта, как предполагалось, но в контексте дефицита NO его основной эффект заключается в экспрессии ADRP и PPAR. В то же время активация RAS переопределяет потенциальный антифибротический эффект ПТГрП. Продукция ПТГрП и последующая экспрессия ADRP и PPAR, тот же самый триггер, способствующий легочному фиброзу, хотя дефицит NO увеличивается. Активация RAS-зависимого окислительного стресса может поддержать это последствие дефицита NO, поскольку это сопровождается увеличением экспрессии NOX2, p47phox и p67phox. Основной вывод этого исследования заключается в том, что дефицит NO напрямую увеличивает легочную экспрессию ПТГрП и ПТГ/ПТГрП-рецептора. Этот эффект обнаружен у крыс, получавших L-NAME, и у мышей с дефицитом eNOS. Полученные данные идентифицируют NO в качестве эндогенного ингибитора легочной системы ПТГрП и показывают, что NO подавляет легочную экспрессию ADRP и PPARγ. Оба белка регулируются ПТГрП-зависимым образом. Результаты in vitro показали, что высокие уровни NO подавляют секрецию поверхностно-активных веществ и наоборот и, что этот процесс зависит от системы ПТГрП.