Роль дефенсинов в биологии опухолей. Часть 1.
May 25, 2023
Абстрактный:
Дефензины долгое время считались просто антимикробными пептидами. На протяжении многих лет было обнаружено больше связанных с иммунитетом функций как для -дефенсинов, так и для подсемейств -дефензинов. Этот обзор дает представление о роли дефензинов в противоопухолевом иммунитете. Поскольку дефензины присутствуют и по-разному экспрессируются при определенных типах рака, исследователи начали выяснять их роль в микроокружении опухоли. Было показано, что пептиды нейтрофилов человека обладают прямым онколитическим действием за счет пермеабилизации клеточной мембраны. Кроме того, дефензины могут вызывать повреждение ДНК и индуцировать апоптоз опухолевых клеток. В микроокружении опухоли дефенсины могут действовать как хемоаттрактанты для субпопуляций иммунных клеток, таких как Т-клетки, незрелые дендритные клетки, моноциты и тучные клетки.
Кроме того, активируя лейкоциты-мишени, дефензины генерируют провоспалительные сигналы. Более того, в различных моделях сообщалось об иммуноадъювантных эффектах. Таким образом, действие дефензинов выходит за рамки их прямого антимикробного эффекта, т. е. лизиса микробов, внедряющихся на поверхности слизистых оболочек. Вызывая усиление провоспалительных сигнальных событий, лизис клеток (с образованием антигенов), а также привлечение и активацию антигенпрезентирующих клеток, дефензины могут играть важную роль в активации адаптивной иммунной системы и создании противоопухолевого иммунитета и, таким образом, могут способствуют успеху иммунотерапии.
Нацеливание на лейкоциты — это новый подход в лечении рака и иммунных заболеваний, который может активировать иммунную систему и, таким образом, повысить иммунитет. Таргетная лейкоцитарная терапия направлена на избирательную активацию иммунных клеток, таких как Т-клетки, В-клетки и естественные клетки-киллеры, и направляет их на атаку раковых клеток или инородных тел в организме для достижения цели лечения.
Ключом к целенаправленной терапии лейкоцитами является стимуляция реакции иммунной системы и принятие соответствующих мер для обеспечения минимального воздействия на атакуемые клетки. Во время этого процесса иммунные клетки запускаются и выделяют цитокины и катализаторы, химические вещества, которые активируют реакцию других иммунных клеток, что приводит к усилению воспаления в организме, что повышает иммунитет.
Следовательно, таргетная лейкоцитарная терапия может активировать иммунную систему организма, повышать иммунитет и взаимодействовать с иммунной системой организма для достижения лучших терапевтических эффектов. Видно, что нужно уделить особое внимание повышению иммунитета. Цистанхе позволяет значительно повысить иммунитет. Зола мяса содержит различные биологически активные компоненты, такие как полисахариды, два гриба, хуан ли и др. Эти ингредиенты могут стимулировать иммунную систему различных типов клеток и повышать их иммунную активность.
Нажмите Польза цистанхе для здоровья
Ключевые слова:
дефенсины; биология опухоли; иммунные клетки.
1. Введение
Дефенсины представляют собой семейство небольших катионных пептидов, содержащих шесть остатков цистеина, соединенных тремя внутримолекулярными дисульфидными связями, при этом в их структуре преобладает центральный -лист [1,2]. Обнаружено три подсемейства. Лерер и его коллеги идентифицировали первые -дефенсины млекопитающих из гранулоцитов кролика в 1984 г. Позже, в 1985 г., они сообщили о первых последовательностях дефенсинов человека, которые они первоначально называли пептидами-антибиотиками, полученными из нейтрофилов, или пептидами нейтрофилов человека (HNP) [3,4]. ]. Они также ввели термин «дефенсины» для высокородственных пептидов HNP-1 to 3, основываясь на их антибактериальных, противовирусных и противогрибковых свойствах, усиливающих защиту хозяина [4].
Позднее был обнаружен HNP-4 с тем же цистеиновым остовом, что и другие миелоидные HNP, но с немного другой последовательностью и значительно более гидрофобными аминокислотами [5]. Только около 2 процентов от общего содержания дефенсинов нейтрофилов составляют HNP-4, что, вероятно, является причиной того, что они были упущены из виду при открытии первых трех HNP [6]. Не у всех млекопитающих есть лейкоцитарные -дефензины, так как они обнаружены только у приматов, кроликов и некоторых других видов грызунов [2].
В связи с этим важно отметить, что у мышей отсутствуют дефенсины нейтрофилов [7]. Следовательно, исследование роли нейтрофильных дефензинов на мышиных моделях возможно только на трансгенных мышах. Однако мышиные кишечные клетки Панета продуцируют дефензины, которые также называют криптами [8]. Подобно нейтрофильным дефензинам, кишечные крипты обладают противомикробными свойствами, но мышиные крипты значительно превосходят по численности группу из четырех миелоидных дефензинов человека [9,10]. Примерно в то время, когда были обнаружены мышиные крипты, также было обнаружено, что клетки Панета человека секретируют два β-дефенсина: дефенсин 5 человека и дефенсин 6 человека (HD-5 и HD-6), обладающие общими свойствами. с миелоидными -дефенсинами [11,12]. HD-5 и HD-6 завершают группу из шести известных -дефенсинов человека.
Следующим идентифицированным подсемейством были -дефензины. Несмотря на то, что их название предполагает, что они возникли после -дефенсинов, -дефенсины намного старше в эволюционном масштабе, поскольку гены -дефензины (DEFA) происходят от генов -дефенсинов (DEFB), и оба семейства, по-видимому, произошли от общего пре-дефенсина. ген дефензина млекопитающих [13,14]. Человеческие β-дефензины также более многочисленны, так как было идентифицировано почти 40 генов человеческих β-дефенсинов [15,16]. Интересно, что р-дефенсины впервые были обнаружены в слизистой оболочке трахеи коров [17], а дополнительные р-дефензины были выделены из бычьих нейтрофилов [18]. В 1995 г., через десять лет после первого описания -дефензинов у человека, был выделен первый человеческий -дефенсин: человеческий -дефенсин-1 или hBD-1 [19]. С тех пор было обнаружено больше -дефензинов, и все они экспрессируются в эпителиальных тканях и/или слизистых оболочках, обеспечивая противомикробную защиту в местах, которые почти постоянно контактируют с микроорганизмами [16].
Следующим идентифицированным подсемейством были -дефензины. Несмотря на то, что их название предполагает, что они возникли после -дефенсинов, -дефенсины намного старше в эволюционном масштабе, поскольку гены -дефензины (DEFA) происходят от генов -дефенсинов (DEFB), и оба семейства, по-видимому, произошли от общего пре-дефенсина. ген дефензина млекопитающих [13,14]. Человеческие β-дефензины также более многочисленны, так как было идентифицировано почти 40 генов человеческих β-дефенсинов [15,16]. Интересно, что р-дефенсины впервые были обнаружены в слизистой оболочке трахеи коров [17], а дополнительные р-дефензины были выделены из бычьих нейтрофилов [18]. В 1995 г., через десять лет после первого описания -дефензинов у человека, был выделен первый человеческий -дефенсин: человеческий -дефенсин-1 или hBD-1 [19]. С тех пор было обнаружено больше -дефензинов, и все они экспрессируются в эпителиальных тканях и/или слизистых оболочках, обеспечивая противомикробную защиту в местах, которые почти постоянно контактируют с микроорганизмами [16].
В целом структура дефенсинов человека характеризуется трехцепочечным антипараллельным листом, удерживаемым на месте тремя дисульфидными связями [1,21,22] (рис. 1). В дефенсинах эти дисульфидные связи образуются между остатками цистеина 1–6, 2–4 и 3–5, а в -дефенсинах — между остатками цистеина 1–5, 2–4 и 3–6, что приводит к несколько иной структуре. [2].
Вскоре после их открытия был сделан вывод, что дефензины действуют в первую очередь как антимикробные средства, но уже тогда предполагалось, что дефензины также могут играть роль в воспалении, повреждении тканей и других процессах [26].
В настоящее время дефенсины включены в семейство аларминов. Алармины были тщательно изучены в контексте их роли защитников первой линии, защищающих хозяина. Это белки или пептиды, которые действуют как инициаторы разнообразных процессов, связанных с иммунитетом [27]. Они принадлежат к более широкому семейству DAMP (молекулярные паттерны, связанные с повреждением) и могут быть подразделены в зависимости от их происхождения: некоторые происходят из гранул, такие как дефенсины, кателицидин и нейротоксин, полученный из эозинофилов; некоторые имеют ядерное происхождение, например группа высокой подвижности 1; а некоторые происходят из цитоплазмы, например, белки теплового шока [27]. Большинство аларминов, полученных из гранул, также известны как антимикробные пептиды или АМП, и в эту подгруппу входят дефензины.
В нормальных условиях врожденная и адаптивная иммунные системы работают вместе, чтобы защитить нас от угроз, не связанных с самим собой, таких как бактерии и вирусы. Однако, хотя рак возникает из «собственных» клеток, наша иммунная система может распознавать и убивать злокачественные клетки из-за их измененного антигенного состава и биологического поведения [28,29]. Генетическая нестабильность раковых клеток является основным источником опухолеспецифических антигенов [29]. Кроме того, эпигенетические аномалии, изменяющие экспрессию генов, также играют важную роль в развитии рака и могут вызывать транскрипцию генов, обычно ограниченную развитием плода во взрослой жизни [29,30]. Помимо того, что они являются антигенными, многие опухоли пытаются ускользнуть от иммунной системы, создавая среду, подавляющую иммунитет.
Поэтому ясно, что взаимодействие между иммунной системой и опухолевыми клетками является сложным, и с появлением иммунотерапии не следует упускать из виду важность противоопухолевого иммунитета и возможного ускользания от иммунитета. Здесь мы резюмируем потенциальную роль дефензинов в микроокружении опухоли (TME), так как все больше и больше данных указывают на функции, связанные с иммунитетом, помимо простой антимикробной активности.
2. Прямое воздействие на опухолевые клетки.
Во-первых, по аналогии с антимикробным действием р-дефензины могут оказывать прямое цитотоксическое действие на опухолевые клетки. Возможные механизмы действия варьируются от прямого физического взаимодействия с мембраной до активации путей гибели клеток (рис. 2). HNP-1 to 3 индуцирует гибель клеток в клетках A549 и Jurkat T-клетках, связанную с повреждением митохондрий и другими неустановленными путями, с признаками активации каспазы-3/-7 [31,32]. Кроме того, HNP-1 накапливались в эндоплазматическом ретикулуме до активации каспазы-3 в клетках A549 [33]. Когда рекомбинантный HNP-1 экспрессировался в клетках A549, он вызывал значительное ингибирование роста из-за (вероятно сходного) механизма апоптоза, запускаемого внутриклеточным HNP-1. Эта противоопухолевая активность также была доказана in vivo, поскольку у мышей, получавших эукариотическую экспрессионную плазмиду, кодирующую HNP-1, наблюдался апоптоз опухолевых клеток, снижение плотности микрососудов и усиление лимфоцитарной инфильтрации [34].
В биомеханическом исследовании клеток PC-3 Гаспар и его коллеги продемонстрировали цитотоксичность HNP-1, вызывающую морфологические модификации, связанные с проницаемостью мембраны [35]. Они предположили двухэтапный процесс повреждения клетки: во-первых, мембрана проницаема, позволяя HNP проникать в клетку, а затем происходит повреждение ДНК, поскольку HNP могут индуцировать одноцепочечные разрывы ДНК [35,36]. В зависимости от концентрации дефенсина разрушение мембраны может быть вызвано димеризацией HNP-1, когда гидрофобная сторона димера обращена к липидным цепям мембраны, а полярная сторона образует водную пору, вызывая утечку клеток [37]. ]. Относительная «селективность» ГНЧ в отношении мембран раковых клеток может быть объяснена обогащением фосфатидилсерином мембран раковых клеток, что делает их более анионными и повышает вероятность взаимодействия с катионными ГНЧ [35,38]. Высокие локальные концентрации HNP-1 (более или равные 10 мкг/мл) также оказывали цитотоксическое действие на кератиноциты, первичные эпителиальные клетки и фибробласты [39,40].
Точно так же воздействие на клетки плоскоклеточной карциномы полости рта высоких концентраций HNP-1 приводило к онколитическому эффекту [41]. дефенсины, очищенные из нейтрофилов, также продемонстрировали синергетический противоопухолевый эффект при введении с антибиотиком низином, индуцируя апоптоз в клеточных линиях предстательной железы (PC-3) и колоректального рака (HCT-116) [42]. . Дефенсины, происходящие из нейтрофилов, не только цитотоксичны, но и -дефенсин 5, который в основном экспрессируется в клетках Панета, влияет на жизнеспособность опухолевых клеток. Пролиферация клеток рака толстой кишки и способность к образованию колоний были значительно снижены из-за сверхэкспрессии DEFA5. У голых мышей сверхэкспрессия этого гена подавляла рост опухоли. Механизмы, лежащие в основе его противоопухолевого эффекта, включают фосфоинозитид 3-киназу, поскольку DEFA5 напрямую связывается с ее сигнальным комплексом, что приводит к задержке клеточного роста и метастазированию [43]. Интересно, что hBD-1 может изменять передачу сигнала рецептора 2 эпидермального фактора роста человека (HER2), а полученный из мочи hBD-1 способен подавлять рост рака мочевого пузыря [44].
В клеточных линиях гепатоцеллюлярной карциномы человека (ГЦК) экспрессия hBD-1 резко снижена, и восстановление его экспрессии эффективно подавляет пролиферацию клеток и способность к образованию колоний. При тестировании на модели гепатоцеллюлярной карциномы голых мышей экспрессия hBD-1 ингибировала рост опухоли, индуцируя деградацию белка и стресс эндоплазматического ретикулума (ER), и это впоследствии активировало путь N-концевой киназы c-Jun (JNK), который опосредовал ингибирующий эффект hBD-1 [45]. Кроме того, сообщалось, что hBD-2 и -3 содержат онколитический мотив, который связывается с фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфатом. Это взаимодействие имеет решающее значение для опосредования цитолиза опухолевых клеток, и эксперименты с hBD-2 показали, что дефенсин убивает опухолевые клетки посредством острой литической гибели клеток вместо апоптоза [46,47]. Другие исследования подтвердили это, поскольку клетки аденокарциномы A549, обработанные hBD-3, демонстрировали немедленное повреждение клеточной мембраны.
Более того, Defb14, мышиный гомолог hBD-3, способен значительно снижать рост опухоли карциномы легкого Льюиса у мышей при непрерывном введении [48]. hBD-5 также продемонстрировал многообещающую противораковую эффективность in vivo на модели рака толстой кишки, индуцированного 1,2-диметилгидразином. Наблюдалось снижение параметров опухоли, очаги аберрантных крипт и увеличение скорости апоптоза на фоне инфильтрации опухоли нейтрофильными гранулоцитами. В толстой кишке мышей, получавших лечение hBD{8}}, даже было обнаружено восстановление нормальной архитектуры. hBD-5 больше связывается с раковыми клетками из-за измененной текучести их клеточных мембран, в конечном итоге не затрагивая здоровые клетки-хозяева [49]. Несмотря на то, что θ-дефенсины обнаружены только у некоторых видов обезьян Старого Света, их способность убивать опухолевые клетки нельзя игнорировать. Аналоги θ-дефензина, богатые серином, показали большую цитотоксичность в отношении клеточных линий рака молочной железы, чем в отношении нормальных эпителиальных клеток молочной железы.
Что еще более важно, аналоги оказывали синергический эффект на лечение цисплатином и гидрохлоридом доксорубицина клеточной линии трижды негативного рака молочной железы [50]. Антимикробные пептиды есть не только у животных. PvD1 является примером дефенсин-подобного антимикробного пептида, обнаруженного в фасоли обыкновенной (Phaseolus vulgaris), который, по-видимому, также обладает некоторой прямой противораковой активностью [51,52]. Пептид оказывал различное действие на нормальные клетки по сравнению с опухолевыми клетками, поскольку он был способен проникать внутрь клеток опухоли молочной железы и вызывать апоптотические события. Подобно другим дефензинам, PvD1 взаимодействует с мембранами и иногда вызывает их разрушение. Кроме того, PvD1 модулирует межклеточную адгезию. Это может быть интересным способом предотвращения адгезии раковых клеток к здоровым тканям и подавления метастатического распространения [52].
For more information:1950477648nn@gmail.com
