tibljТуберкулез и болезни легкихTuberculosis and Lung Diseases2075-12302542-1506Медицинские знания и технологии10.58838/2075-1230-2024-102-6-48-56tiblj-1850Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESРоль кальдесмона CaD, интегрина αV, тканевого ингибитора металлопротеиназ TIMP-1 в молекулярных механизмах развития туберкулеза легкихThe Role of Caldesmon CaD, Integrin αV, Tissue Inhibitor of Metalloproteinases TIMP-1 in Molecular Mechanisms of Pulmonary Tuberculosis Developmenthttps://orcid.org/0000-0001-6981-2531МаркеловаА. Ю.MarkelovaA. Yu.

Маркелова Анастасия Юрьевна - лаборант-исследователь лаборатории молекулярной нейроиммуноэндокринологии отдела трансляционной биомедицины, студент Высшей школы биомедицинских систем и технологий ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»

191036, г. Санкт-Петербург, Лиговский пр., д. 2-4

Тел: +7 (812) 775-75-50

Anastasia Yu. Markelova - Laboratory Researcher of Laboratory of Molecular Neuroimmunoendocrinology, Department of Translational Biomedicine, Student of Institute of Biomedical Systems and Biotechnology, Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University

2-4 Ligovsky Ave., St. Petersburg, 191036

Phone: +7 (812) 775-75-50

info@spbniif.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6981-2531ЛеонтьеваД. О.LeontievaD. O.

Леонтьева Дарья Олеговна - лаборант-исследователь лаборатории молекулярной патологии отдела трансляционной биомедицины, научный сотрудник лаборатории клеточной патологии АННО ВО НИЦ «Санкт-Петербургский институт биорегуляции и геронтологии»

191036, г. Санкт-Петербург, Лиговский пр., д. 2-4

Тел: +7 (812) 775-75-50

Darya O. Leontieva - Laboratory Researcher of Laboratory of Molecular Pathology, Department of Translational Biomedicine, Researcher of Cellular Pathology Laboratory, St. Petersburg Institute of Bioregulation and Gerontology

2-4 Ligovsky Ave., St. Petersburg, 191036

Phone: +7 (812) 775-75-50

info@spbniif.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8134-5104МироноваЕ. С.MironovaE. S.

Миронова Екатерина Сергеевна - к. б. н., руководитель лаборатории молекулярной нейроиммуноэндокринологии отдела трансляционной биомедицины, старший научный сотрудник лаборатории молекулярных механизмов старения АННО ВО НИЦ «Санкт-Петербургский институт биорегуляции и геронтологии»

191036, г. Санкт-Петербург, Лиговский пр., д. 2-4

Тел: +7 (812) 775-75-50

Ekaterina S. Mironova - Candidate of Biological Sciences, Head of Laboratory of Molecular Neuroimmunoendocrinology, Department of Translational Biomedicine, Senior Researcher of Laboratory of Aging Molecular Mechanisms, St. Petersburg Institute of Bioregulation and Gerontology

2-4 Ligovsky Ave., St. Petersburg, 191036

Phone: +7 (812) 775-75-50

katerina.mironova@gerontology.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9518-2916ЗубареваТ. С.ZubarevaT. S.

Зубарева Татьяна Станиславовна - к. б. н., руководитель лаборатории молекулярной патологии отдела трансляционной биомедицины, старший научный сотрудник лаборатории клеточной патологии АННО ВО НИЦ «Санкт-Петербургский институт биорегуляции и геронтологии»

191036, г. Санкт-Петербург, Лиговский пр., д. 2-4

Тел: +7 (812) 775-75-50

Tatiana S. Zubareva - Candidate of Biological Sciences, Head of Laboratory of Molecular Pathology, Department of Translational Biomedicine, Senior Researcher of Cellular Pathology Laboratory, St. Petersburg Institute of Bioregulation and Gerontology

2-4 Ligovsky Ave., St. Petersburg, 191036

Phone: +7 (812) 775-75-50

tz66@bk.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8698-7904КрыловаЮ. С.KrylovaYu. S.

Крылова Юлия Сергеевна - к. м. н., старший научный сотрудник лаборатории молекулярной патологии отдела трансляционной биомедицины, ассистент кафедры патологической анатомии ФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. И.П. Павлова» МЗ РФ

191036, г. Санкт-Петербург, Лиговский пр., д. 2-4

Тел: +7 (812) 775-75-50

Yulia S. Krylova - Candidate of Medical Sciences, Senior Researcher of Laboratory of Molecular Pathology, Department of Translational Biomedicine, Assistant of Pathological Anatomy Department, Pavlov First St. Petersburg State Medical University, Russian Ministry of Health

2-4 Ligovsky Ave., St. Petersburg, 191036

Phone: +7 (812) 775-75-50

emerald2008@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4385-9643ЯблонскийП. К.YablonskiyP. K.

Яблонский Петр Казимирович - д. м. н., профессор, заслуженный врач РФ, директор, заведующий кафедрой госпитальной хирургии ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет»

191036, г. Санкт-Петербург, Лиговский пр., д. 2-4

Тел: +7 (812) 775-75-50

Petr K. Yablonskiy - Doctor of Medical Sciences, Professor, Honored Doctor of Russia, Director, Head of Hospital Surgery Department, St. Petersburg University

2-4 Ligovsky Ave., St. Petersburg, 191036

Phone: +7 (812) 775-75-50

info@spbniif.ruФГБУ «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт фтизиопульмонологии» МЗ РФ; ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»РоссияSt. Petersburg Research Institute of Phthisiopulmonology, Russian Ministry of Health; Peter the Great St. Petersburg Polytechnic UniversityRussian FederationФГБУ «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт фтизиопульмонологии» МЗ РФ; АННО ВО НИЦ «Санкт-Петербургский институт биорегуляции и геронтологииРоссияSt. Petersburg Research Institute of Phthisiopulmonology, Russian Ministry of Health; St. Petersburg Institute of Bioregulation and GerontologyRussian FederationФГБУ «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт фтизиопульмонологии» МЗ РФ; ФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. И.П. Павлова» МЗ РФРоссияSt. Petersburg Research Institute of Phthisiopulmonology, Russian Ministry of Health; Pavlov First St. Petersburg State Medical University, Russian Ministry of HealthRussian FederationФГБУ «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт фтизиопульмонологии» МЗ РФ; ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университетРоссияSt. Petersburg Research Institute of Phthisiopulmonology, Russian Ministry of Health; St. Petersburg UniversityRussian Federation20241712202410264856Copyright © Маркелова А.Ю., Леонтьева Д.О., Миронова Е.С., Зубарева Т.С., Крылова Ю.С., Яблонский П.К., 20242024Маркелова А.Ю., Леонтьева Д.О., Миронова Е.С., Зубарева Т.С., Крылова Ю.С., Яблонский П.К.Markelova A.Y., Leontieva D.O., Mironova E.S., Zubareva T.S., Krylova Y.S., Yablonskiy P.K.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.tibl-journal.com/jour/article/view/1850Цель исследования

Цель исследования: изучение роли белков CaD, интегрина αV и TIMP-1 в развитии туберкулеза легких.

Материалы и методы

Материалы и методы. Материалом для изучения послужили 27 образцов туберкулем легкого. В зависимости от степени воспалительных и репаративных процессов, происходящих в ткани туберкулемы, образцы были разделены на 3 группы. Визуализация таргетных белков проводилась с помощью иммуногистохимического метода исследования. Для количественной оценки проводился подсчет относительной площади экспрессии сигнальных молекул. Статистическая обработка полученных данных проводилась с использованием непараметрических критериев.

Результаты

Результаты. Анализ полученных данных показал повышение уровня экспрессии CaD при эпителизации стенки по сравнению с группой отсутствия соединительнотканной репарации, что связано с участием CaD в процессах, сопутствующих репарации и фиброзированию. При воспалительном процессе в гранулеме обнаружены статистически значимые различия уровней экспрессии интегрина αV между группами 2 и 3. Снижение уровня белка от 2 к 3 группе может быть связано с активацией противовоспалительного медиатора TGFβ1 и индукцией макрофагов М2. Результаты исследования уровня экспрессии TIMP-1 продемонстрировали его участие как в фиброзировании гранулем, так и в формировании соединительнотканного комплекса в очаге воспаления. Полученные данные свидетельствуют, что изученные белки могут рассматриваться в качестве информативных биомаркеров в молекулярной диагностике и оценке прогноза развития туберкулезного процесса в легких.

The objective

The objective: to study the role of CaD proteins, αV integrin and TIMP-1 in the development of pulmonary tuberculosis.

Subjects and Methods

Subjects and Methods. 27 specimens of pulmonary tuberculomas were used for this study. The specimens were divided into 3 goups in accordance with the degree of inflammatory and reparative changes occurring in the tuberculoma tissue. The targeting proteins were visualized by immunohistochemical methods. For quantification, the relative area of expression of signaling molecules was counted. The obtained data were statistically processed based on nonparametric criteria.

Results

Results. Data analysis showed an increased level of CaD expression during wall epithelialisation compared to the group with no connective tissue repair, which was associated with the involvement of CaD in the concomitant repair and fibrosis formation. Statistically significant differences in the expression levels of αV integrin between Groups 2 and 3 were found in the case of granuloma inflammation. The decrease in the protein levels from Group 2 to Group 3 may be due to activation of the anti-inflammatory mediator TGFβ1 and induction of M2 macrophages. The results of testing TIMP-1 expression level demonstrated its involvement both in granuloma fibrosis and formation of connective tissue complex in the inflammation site. The obtained data indicate that the studied proteins can be considered as informative biomarkers in molecular diagnostics and assessment of prognosis of pulmonary tuberculosis development.

туберкулез легкихбиомаркерыкальдесмонинтегрин αVTIMP-1молекулярная диагностикапрогнозpulmonary tuberculosisbiomarkerscaldesmonαV integrinTIMP-1molecular diagnosticsprognosisReferencesПальцев М.А., Аничков Н.М., Рыбакова М.Г. Руководство к практическим занятиям по патологической анатомии. М.: Медицина, 2002. – 896 с.Paltsev M.A., Anichkov N.M., Rybakova M.G. Rukovodstvo k prakticheskim zanyatiyam po patologicheskoy anatomii. [Guide to practical classes in pathological anatomy]. Moscow, Meditsina Publ., 2002, 896 p.Самсонов К.Ю., Мордык А. В., Ароян А.Р., Батищева Т.Л., Иванова О.Г. Репарация легочной ткани при впервые выявленном туберкулезе легких как генетически детерминированный процесс // Туберкулез и болезни легких. – 2020. – Т. 98, №. 8. – С. 7-13. https://doi.org/10.21292/2075-1230-2020-98-8-7-13Samsonov K.Yu., Mordyk A.V., Aroyan A.R., Batischeva T.L., Ivanova O.G. Reparation of lung tissue in newly detected pulmonary tuberculosis as genetically determined process. Tuberculosis and Lung Diseases, 2020, vol. 98, no. 8, pp. 7-13. (In Russ.) https://doi.org/10.21292/2075-1230-2020-98-8-7-13Allard B., Panariti A., Martin J.G. Alveolar macrophages in the resolution of inflammation, tissue repair, and tolerance to infection // Frontiers in immunology.– 2018. – Vol. 9. – Р. 1777. https://doi.org/10.3389/fimmu.2018.01777Allard B., Panariti A., Martin J.G. Alveolar macrophages in the resolution of inflammation, tissue repair, and tolerance to infection. Frontiers in Immunology, 2018, vol. 9, pp. 1777. https://doi.org/10.3389/fimmu.2018.01777Brown N.F., Marshall J.F. Integrin-mediated TGFβ activation modulates the tumour microenvironment // Cancers. – 2019. – Vol. 11, №. 9. – Р. 1221. https://doi.org/10.3390/cancers11091221Brown N.F., Marshall J.F. Integrin-mediated TGFβ activation modulates the tumour microenvironment. Cancers, 2019, vol. 11, no. 9, pp. 1221. https://doi.org/10.3390/cancers11091221Datta M., Via L.E., Kamoun W.S., et al. Anti-vascular endothelial growth factor treatment normalizes tuberculosis granuloma vasculature and improves small molecule delivery // Proceedings of the National Academy of Sciences. – 2015. – Vol. 112, №. 6. – Р. 1827-1832. https://doi.org/10.1073/pnas.1424563112Datta M., Via L.E., Kamoun W.S. et al. Anti-vascular endothelial growth factor treatment normalizes tuberculosis granuloma vasculature and improves small molecule delivery. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2015, vol. 112, no. 6, pp. 1827-1832. https://doi.org/10.1073/pnas.1424563112Grünwald B., Schoeps B., Krüger A. Recognizing the molecular multifunctionality and interactome of timp-1 // Trends in cell biology. – 2019. – Vol. 29, №. 1. – Р. 6-19. https://doi.org/10.1016/j.tcb.2018.08.006Grünwald B., Schoeps B., Krüger A. Recognizing the molecular multifunctionality and interactome of timp-1. Trends in Cell Biology, 2019, vol. 29, no. 1, pp. 6-19. https://doi.org/10.1016/j.tcb.2018.08.006Hegmann T.E., Schulte D.L., Lin J.L., Lin J.J. Inhibition of intracellular granule movement by microinjection of monoclonal antibodies against caldesmon // Cell motility and the cytoskeleton. – 1991. – Vol. 20, № 2. – Р. 109-120. https://doi.org/10.1002/cm.970200204Hegmann T.E., Schulte D.L., Lin J.L., Lin J.J. Inhibition of intracellular granule movement by microinjection of monoclonal antibodies against caldesmon. Cell Motility and the Cytoskeleton, 1991, vol. 20, no. 2, pp. 109-120. https://doi.org/10.1002/cm.970200204Hynes R.O. Integrins: bidirectional, allosteric signaling machines // Cell. – 2002.– Vol. 110, № 6. – Р. 673-687. https://doi.org/10.1016/s0092-8674(02)00971-6Hynes R.O. Integrins: bidirectional, allosteric signaling machines. Cell, 2002, vol. 110, no. 6, pp. 673-687. https://doi.org/10.1016/s0092-8674(02)00971-6Jackson H.W., Defamie V., Waterhouse P., Khokha R. TIMPs: versatile extracellular regulators in cancer // Nature Reviews Cancer. – 2017. – Vol. 17, № 1. – Р. 38-53. https://doi.org/10.1038/nrc.2016.115Jackson H.W., Defamie V., Waterhouse P., Khokha R. TIMPs: versatile extracellular regulators in cancer. Nature Reviews Cancer, 2017, vol. 17, no. 1, pp. 38-53. https://doi.org/10.1038/nrc.2016.115Jiang D., Xiaoxi Huang, Jing Geng, Run Dong, Shuhong Li, Zheng Liu, Chen Wang, Huaping Dai. Pulmonary fibrosis in a mouse model of sarcoid granulomatosis induced by booster challenge with Propionibacterium acnes // Oncotarget. – 2016. – Vol. 7, № 23. – Р. 33703-33714. https://doi.org/10.18632/oncotarget.9397Jiang D., Xiaoxi Huang, Jing Geng, Run Dong, Shuhong Li, Zheng Liu, Chen Wang, Huaping Dai. Pulmonary fibrosis in a mouse model of sarcoid granulomatosis induced by booster challenge with Propionibacterium acnes. Oncotarget., 2016, vol. 7, no. 23, pp. 33703-33714. https://doi.org/10.18632/oncotarget.9397Kelly A., Gunaltay S., McEntee C.P., Shuttleworth E.E., Smedley C., Houston S.A., Fenton T.M., Levison S., Mann E.R., Travis M.A. Human monocytes and macrophages regulate immune tolerance via integrin αvβ8–mediated TGFβ activation // Journal of Experimental Medicine. – 2018. – Vol. 215, № 11. – Р. 2725-2736. https://doi.org/10.1084/jem.20171491Kelly A., Gunaltay S., McEntee C.P., Shuttleworth E.E., Smedley C., Houston S.A., Fenton T.M., Levison S., Mann E.R., Travis M.A. Human monocytes and macrophages regulate immune tolerance via integrin αvβ8–mediated TGFβ activation. Journal of Experimental Medicine, 2018, vol. 215, no. 11, pp. 2725-2736. https://doi.org/10.1084/jem.20171491Malenica I., Adam J., Corgnac S. Integrin-αV-mediated activation of TGF-β regulates anti-tumour CD8 T cell immunity and response to PD-1 blockade // Nature communications. – 2021. – Vol. 12, № 1. – Р. 5209. https://doi.org/10.1038/s41467-021-25322-yMalenica I., Adam J., Corgnac S. Integrin-αV-mediated activation of TGF-β regulates anti-tumour CD8 T cell immunity and response to PD-1 blockade. Nature Communications, 2021, vol. 12, no. 1, pp. 5209. https://doi.org/10.1038/s41467-021-25322-yMayanagi T., Morita T., Hayashi K., Fukumoto K., Sobue K. Glucocorticoid receptor-mediated expression of caldesmon regulates cell migration via the reorganization of the actin cytoskeleton // Journal of Biological Chemistry.– 2008.– Vol. 283, № 45. – Р. 31183-31196. https://doi.org/10.1074/jbc.m801606200Mayanagi T., Morita T., Hayashi K., Fukumoto K., Sobue K. Glucocorticoid receptor-mediated expression of caldesmon regulates cell migration via the reorganization of the actin cytoskeleton. Journal of Biological Chemistry, 2008, vol. 283, no. 45, pp. 31183-31196. https://doi.org/10.1074/jbc.m801606200Nalluri S.M., O'Connor J.W., Virgi G.A., Stewart S.E., Ye D., Gomez E.W. TGFβ1‐ induced expression of caldesmon mediates epithelial–mesenchymal transition // Cytoskeleton. – 2018. – Vol. 75, № 5. – Р. 201-212. https://doi.org/10.1002/cm.21437Nalluri S.M., O'Connor J.W., Virgi G.A., Stewart S.E., Ye D., Gomez E.W. TGFβ1‐ induced expression of caldesmon mediates epithelial–mesenchymal transition. Cytoskeleton, 2018, vol. 75, no. 5, pp. 201-212. https://doi.org/10.1002/cm.21437Sani S., Messe M., Fuchs Q. Biological relevance of RGD‐integrin subtype‐ specific ligands in cancer // ChemBioChem. – 2021. – Vol. 22, № 7. – Р. 1151-1160. https://doi.org/10.1002/cbic.202000626Sani S., Messe M., Fuchs Q. Biological relevance of RGD‐integrin subtype‐ specific ligands in cancer. ChemBioChem., 2021, vol. 22, no. 7, pp. 1151-1160. https://doi.org/10.1002/cbic.202000626Sarmazdeh M.R., Sankaran B., Radisky D., Radisky E. Engineering Tissue Inhibitor of Metalloproteinases‐1 (TIMP‐1) as a Selective Inhibitor of Matrix Metalloproteinase‐3 (MMP‐3) for Therapeutic Targeting // The FASEB Journal. – 2018. – № 32. – Р. 798. https://doi.org/10.1096/fasebj.2018.32.1_supplement.798.7Sarmazdeh M.R., Sankaran B., Radisky D., Radisky E. Engineering Tissue Inhibitor of Metalloproteinases‐1 (TIMP‐1) as a Selective Inhibitor of Matrix Metalloproteinase‐3 (MMP‐3) for Therapeutic Targeting. The FASEB Journal, 2018, no. 32, pp. 798. https://doi.org/10.1096/fasebj.2018.32.1_supplement.798.7Slack R.J., Macdonald S.J.F., Roper J.A., Jenkins R.G., Hatley R.J.D. Emerging therapeutic opportunities for integrin inhibitors // Nature Reviews Drug Discovery.– 2022. – Vol. 21, №. 1. – Р. 60-78. https://doi.org/10.1038/s41573-021-00284-4Slack R.J., Macdonald S.J.F., Roper J.A., Jenkins R.G., Hatley R.J.D. Emerging therapeutic opportunities for integrin inhibitors. Nature Reviews Drug Discovery, 2022, vol. 21, no. 1, pp. 60-78. https://doi.org/10.1038/s41573-021-00284-4Takawale A., Zhang P., Patel V.B., Wang X., Oudit G., Kassiri Z. Tissue inhibitor of matrix metalloproteinase-1 promotes myocardial fibrosis by mediating CD63–integrin β1 interaction // Hypertension. – 2017. – Vol. 69, № 6. – Р. 1092-1103. https://doi.org/10.1161/hypertensionaha.117.09045Takawale A., Zhang P., Patel V.B., Wang X., Oudit G., Kassiri Z. Tissue inhibitor of matrix metalloproteinase-1 promotes myocardial fibrosis by mediating CD63–integrin β1 interaction. Hypertension, 2017, vol. 69, no. 6, pp. 1092-1103. https://doi.org/10.1161/hypertensionaha.117.09045Villeneuve J., Belloc F., Hugues M., Freyburger G., Solanilla A., Lepreux S., Ripoche J. Tissue inhibitor of matrix metalloproteinase‐1 reduces phosphatidylserine exposure on activated and aged platelets // British journal of haematology. – 2010. – Vol. 149, №. 2. – Р. 302-306. https://doi.org/10.1111/j.1365-2141.2009.08047.xVilleneuve J., Belloc F., Hugues M., Freyburger G., Solanilla A., Lepreux S., Ripoche J. Tissue inhibitor of matrix metalloproteinase‐1 reduces phosphatidylserine exposure on activated and aged platelets. British Journal of Haematology, 2010, vol. 149, no. 2, pp. 302-306. https://doi.org/10.1111/j.1365-2141.2009.08047.xYokouchi K., Numaguchi Y., Kubota R., Ishii M., Imai H., Murakami R., Ogawa Y., Kondo T., Okumura K., Ingber D.E., Murohara T. l-Caldesmon regulates proliferation and migration of vascular smooth muscle cells and inhibits neointimal formation after angioplasty // Arteriosclerosis, thrombosis, and vascular biology. – 2006. – Vol. 26, № 10. – Р. 2231-2237. https://doi.org/10.1161/01.atv.0000239441.29687.97Yokouchi K., Numaguchi Y., Kubota R., Ishii M., Imai H., Murakami R., Ogawa Y., Kondo T., Okumura K., Ingber D.E., Murohara T. l-Caldesmon regulates proliferation and migration of vascular smooth muscle cells and inhibits neointimal formation after angioplasty. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology, 2006, vol. 26, no. 10, pp. 2231-2237. https://doi.org/10.1161/01.atv.0000239441.29687.97

The authors declare that there are no conflicts of interest present.