Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,749

ПРОТЕОМНЫЙ ПРОФИЛЬ СЛИЗИСТОЙ ОБОЛОЧКИ ТОНКОЙ КИШКИ ПРИ НПВП-ИНДУЦИРОВАННОЙ ЭНТЕРОПАТИИ

Атаманян Е.О. 1 Тарасова Г.Н. 1 Сарвилина И.В. 2
1 ГБОУ ВПО «Ростовский государственный медицинский университет» Минздрава России
2 ООО Медицинский центр «Новомедицина»
Изучен протеомный спектр слизистой оболочки тонкой кишки при НПВП-индуцированной энтеропатии. Протеомный анализ проводили с помощью предварительного фракционирования на магнитных микрочастицах и последующей тандемной времяпролетной MALDI-масс-спектрометрии с использованием биоинформационнных алгоритмов. Идентифицированы 34 белка, для которых установлено изменение продукции (для 16 белков – повышение и для 18 – снижение) при указанном заболевании. Среди них можно выделить белки, участвующие в регуляции воспаления, апоптоза, адгезии, транспорта ионов и других процессов. Выявленные различия в протеомном профиле слизистой тонкой кишки, очевидно, имеют патогенетическое значение в формировании и развитии НПВП-индуцированной энтеропатии. Обсуждается возможное значение дифференциально-экспрессирующихся белков в развитии основных нарушений этой патологии. Обнаруженные белки отличия могут служить маркерами НПВП-индуцированной энтеропатии.
протеомный анализ
слизистая оболочка
тонкая кишка
НПВП – индуцированная энтеропатия
1. Говорун В.М., Арчаков А.И. Протеомные технологии в современной биомедицинской науке // Биохимия. – 2002. – № 10. – С. 1341–1359.
2. Громов П.С., Целис Х.Э. От геномики к протеомике // Молекулярная биология. – 2000. – № 4. – C. 597–611.
3. Евсеев М.А. Повреждение кишечной трубки нестероидными противовоспалительными препаратами: клиническое значение, патогенез, возможности профилактики // Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. – 2013. – № 1. – С. 79–87.
4. Каратаев А.Е., Насонова В.А, Энтеропатия, индуцированная нестероидными противоспалительными препаратами // Терапевтический архив. – 2004. – № 2. – С. 79–82.
5. Alper S.L., Sharma A.K. The SLC26 gene family of anion transporters and channels // Mol. Aspects Med. – 2013. – Vol. 34, № 2–3. – P. 494–515.
6. Cao Y., Szabolcs A., Dutta S.K. et al. Neuropilin-1 mediates divergent R-Smad signaling and the myofibroblast phenotype // J. Biol. Chem. – 2010. – Vol. 285, № 41. – P. 31840–31848.
7. Shishodia S., Aggarwal B.B. Nuclear factor-kappaB activation: a question of life or death // J. Biochem. Mol. Biol. – 2002. – Vol. 35, № 1. – P. 28–40.
8. Sunahori K., Yamamura M., Yamana J. et al. The S100A8/A9 heterodimer amplifies proinflammatory cytokine production by macrophages via activation of nuclear factor kappa B and p38 mitogen-activated protein kinase in rheumatoid arthritis // Arthritis Res. Ther. – 2006. – Vol. 8, № 3. – R69.
9. Thiagarajah J.R., Verkman A.S. CFTR pharmacology and its role in intestinal fluid secretion // Curr. Opin. Pharmacol. – 2003. – Vol. 3, № 6. – P. 594–599.

В мировой медицинской литературе представлено огромное количество данных, описывающих побочные эффекты терапии нестероидными противовоспалительными препаратами (НПВП). Хотя токсический потенциал НПВП может быть реализован практически в любом органе и системе, основные побочные эффекты данной группы лекарственных средств закономерно связаны с влиянием на желудочно-кишечный тракт [3]. В тонкой кишке происходит всасывание большей части НПВП при пероральном приеме, что создает условия для локального повреждающего воздействия препаратов и развития НПВП-индуцированной энтеропатии [4].

В настоящее время не вызывает сомнений, что большинство патологических изменений в функционировании клеток, тканей или органов сопровождается отклонением в экспрессии белков – участников конечной стадии передачи информации в клетке [1]. На современном этапе развития молекулярной биологии и медицины наиболее полную информацию о белковом составе исследуемых объектов (протеоме) может дать протеомный анализ. Данный подход подразумевает комплексное изучение протеома методами и технологиями, направленными на одновременное разделение, а также последующую идентификацию и анализ тысячи белков, синтезирующихся в клетке [2]. Использование протеомного анализа в гастроэнтерологии позволяет выяснить ранее неизвестные молекулярные механизмы формирования и развития НПВП-индуцированной энтеропатии, что будет способствовать созданию принципиально новых методов ее прогнозирования и диагностики.

В связи с вышеизложенным целью работы явилось изучение протеомного профиля слизистой оболочки тонкой кишки при НПВП-индуцированной энтеропатии.

Материалы и методы исследования

В течение 2 лет в исследование было включено 20 пациентов с остеоартрозом, принимавших диклофенак в дозе 100 мг/сут в сутки, и верифицированной НПВП-энтеропатией, в возрасте от 25 до 38 лет – 12 (60 %) женщин и 8 (40 %) мужчин. Продолжительность заболевания варьировала от 1 года до 8 лет. Критериями включения в исследование являлись типичные симптомы (боль, чувство «жжения» и тяжести в эпигастральной области), железодефицитная анемия и гипоальбуминемия. Критериями исключения из исследования являлись онкологические заболевания желудочно-кишечного тракта, язвенно-эрозивные повреждения двенадцатиперстной кишки, хирургические операции по поводу заболеваний тонкой кишки в анамнезе, прием антисекреторных и прокинетических лекарственных средств в течение месяца и 15 дней перед включением в исследование. Контрольная группа – 20 практически здоровых лиц. Возраст обследованных колебался в пределах от 37 до 70 лет. Средний возраст пациентов в основной группе – 52,97 ± 2,64 года, в контрольной группе – 36,2 ± 10,2 года. НПВП-энтеропатия верифицирована эндоскопически и морфологически. Материал для общеморфологического и протеомного анализа получали при эндоскопическом исследовании из дистальных отделов двенадцатиперстной кишки.

Для предварительного фракционирования образцов слизистой тонкой кишки использовали стандартные наборы для профилирования, содержащие магнитные микрочастицы с различными поверхностями MB-HIC C8, MB-IMAC Cu, MB-WСХ, согласно методике производителя (Bruker Daltonics, Германия). Подготовка к проведению масс-спектрометрического анализа состояла в следующем: элюаты наносили на стальную мишень AnchorChipTM, после высушивания на воздухе образец покрывали раствором матрицы. В качестве матрицы использовали смесь 2,5-дигидроксибензойной и α-цианогидроксикоричной кислот в смеси метанол/ацетонитрил/вода (5:4:1). Масс-спектры получали с пользованием тандемного MALDI-TOF/TOF (matrix-assisted laser desorption/ ionization time-of-flight mass spectrometry)-масс-спектрометра Ultraflex II (Bruker Daltonics, Германия). Спектры калибровали с помощью внешних стандартов, представляющих смесь белков и пептидов с известными массами (Bruker Daltonics, Германия). Каждый масс-спектр был проанализирован с помощью программ FlexAnalysis 3.0 и ClinProTools 2.1 (Bruker Daltonics, Германия). Идентификацию белков и пептидов проводили путем поиска соответствующих кандидатов в базах данных NCBI и SwissProt/UniProt с использованием программы Mascot Search (v 2.1, Matrix Science, Великобритания). Результаты идентификации белков принимались как достоверные при уровне значимости не менее 95 % и показателе сиквенс-покрытия не менее 60 %.

Достоверность различий между протеомными спектрами слизистой оболочки тонкой кишки пациентов контрольной и основной групп определяли с помощью непараметрического χ2-критерия (программа Statistica версия 6.0.). Достоверными считались различия при p < 0,05.

Результаты исследования и их обсуждение

Сопоставление протеомного профиля слизистой тонкой кишки пациентов контрольной и основной групп позволило выявить ряд белков отличия, присутствие или отсутствие которых имеет место только при НПВП-индуцированной энтеропатии (таблица). Так, в слизистой оболочке тонкой кишки пациентов основной группы установлено появление 16 белков: субъединицы р-65 фактора NF-kB, кальгранулина, фактора некроза опухоли-α (ФНО-α), трансформирующего фактора роста-β (ТФР-β), интерлейкина (ИЛ)-1β, ИЛ-2, ИЛ-6, ИЛ-8, ИЛ-12А, Smad3, PPAR-γ, CFTR, нейропилина 1, β-дефензина-1, HspA8, Hsp27, не обнаруженных у пациентов контрольной группы.

Среди них следует особо выделить транскрипционный фактор NF-kB (субъединица р-65), который контролирует экспрессию ряда генов, участвующих в иммунных и воспалительных реакциях, клеточной адгезии, апоптозе, дифференцировке и пролиферации. Известно, что активация транскрипционного ядерного фактора NF-kB является ключевым моментом в индукции синтеза провоспалительных медиаторов, таких как ИЛ-1β, ИЛ-2, ИЛ-6, ИЛ-8, ИЛ-12А и ФНО-α [7]. Сопряженное с возрастанием уровня NF-kB увеличение экспрессии вышеуказанных цитокинов, установленное нами при НПВП-индуцированной энтеропатии, способствует развитию воспалительных процессов в слизистой тонкой кишки. Активации и перемещению в ядро клетки фактора NF-κB способствует кальгранулин А [8], продукция которого также повышена в интерстициальной слизистой у пациентов основной группы.

Увеличение продукции иммунорегуляторного цитокина ТФР-β приводит к усилению экспрессии его цитолазматического медиатора SMAD3 и нейропилина 1 – трансмембранного ко-рецептора, что способствует формированию подслизистого фиброза в стенке тонкой кишки при НПВП-индуцированной энтеропатии за счет индукции синтеза коллагена [6].

Еще один белок с повышенным уровнем CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator) – цАМФ-активируемый Cl– канал, локализующийся на мембране энтероцитов [9]. Увеличение продукции белка CFTR при изучаемой патологии приводит к усилению секреции воды в просвет тонкой кишки вследствие повышения секреции Cl– и развитию диарейного синдрома, являющегося одним из побочных эффектов НПВП.

Белки отличия, идентифицированные в слизистой оболочке тонкой кишки пациентов контрольной и основной групп

№ п/п

Название белка

Mm, Да

Номер в базе UniProt

Контр. группа

Основн. группа

p

1

Nuclear factor NF-kappa-B p65 subunit

105356

Q04206

0,001

2

Calgranulin-A

13242

P05109

0,003

3

Heat shock 27 kDa protein (Hsp27)

27000

P04792

0,000

4

Tumor necrosis factor-alfa

25644

P01375

0,035

5

Smad3 (mothers against decapentaplegic homolog 3)

48081

P84022

0,000

6

Transforming growth factor beta 1

44341

P01137

0,08

7

Heat shock 70 kDa protein 8 (HspA8)

70052

P11142

0,035

8

Peroxisome proliferator-activated receptors-gamma protein (PPAR-γ)

57620

P37231

0,047

9

Cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR)

168142

P13569

0,000

10

Interleukin-1beta

30748

P01584

0,001

11

Interleukin-2

17628

P60568

0,003

12

Interleukin-6

23718

P05231

0,045

13

Interleukin-8

11098

P10145

0,008

14

Interleukin-12A

24874

P29459

0,008

15

Neuropilin-1

103134

O14786

0,045

16

Beta-defensin 1

7400

P60022

0,001

17

Carbonic anhydrase I

28870

P00915

0,000

18

Carbonic anhydrase II

29246

P00918

0,000

19

Carbonic anhydrase IV

35032

P22748

0,008

20

Fatty-acid binding protein, intestinal

14208

P12104

0,000

21

Fibronectin

25159

P02751

0,000

22

Laminin subunit gamma-1

204559

P11047

0,000

23

Chromogranin A

50688

P10645

0,000

24

Peptide YY

84505

P10082

0,000

25

Prostaglandin dehydrogenase 1

28977

P15428

0,001

26

Collagen alpha-4(IV) chain

164038

P53420

0,000

27

Glycoprotein A33

35632

Q99795

0,008

28

Somatostatin

12736

P61278

0,000

29

Thiosulfate sulfurtransferase

58263

Q16762

0,000

30

11-beta-hydroxysteroid dehydrogenase 1

34288

P28845

0,000

31

Vasoactive intestinal polypeptide receptor 1

51547

P32241

0,000

32

Glutathione peroxidases 2

21954

P18283

0,000

33

Sulfate transporter (SLC26A2)

81662

P50443

0,001

34

Chloride anion exchanger (SLC26A3)

84505

P40879

0,001

Примечание. Mm – молекулярная масса, р – достоверность отличий между группами, «↑» – повышение экспрессии белка, «↓» – снижение экспрессии белка.

Компенсаторное значение при данной патологии, очевидно, имеет усиление экспрессии шаперонов HspA8 и Hsp27, которые играют важную роль в защите целостности слизистой оболочки кишечника, уменьшая индукцию апоптоза, вызванную НПВП. Таким же компенсаторным механизмом, очевидно, является увеличение синтеза в слизистой тонкой кишки при НПВП-индуцированной энтеропатии антимикробного пептида β-дефензина-1.

С помощью масс-спектрометрического анализа были идентифицированы 18 белков, экспрессия которых резко снижена или полностью отсутствует в слизистой тонкой кишки при НПВП-индуцированной энтеропатии. К этим белкам относятся интестинальный белок, связывающий жирные кислоты, хлорид-анионный транспортер, белок-переносчик сульфат-ионов, трансмембранный гликопротеин A33, рецептор 1 к вазоактивному интерстициальному пептиду, хромогранин A, пептид YY, соматостатин, глутатионпероксидаза 2, тиосульфат-сульфотрансфераза, простагландин дегидрогеназа 1, 11-β-гидроксистероид дегидрогеназа 1, коллаген IV типа, фибронектин, ламинина (гамма 1 субъединица), карбоангидразы I, II и IV.

Принимая во внимание многочисленные функции соматостатина, пептида YY и хромогранина в ЖКТ (регуляция перистальтики, воспалительных реакций, секреции гормонов и ионов), можно полагать, что снижение продукции этих белков, очевидно, связанное с редукцией числа энтероэндокринных клеток в слизистой кишечника, приводит к расстройствам пищеварения у пациентов, принимающих НПВП.

Уменьшение синтеза карбоангидразы (I, II и IV) создает условия для повреждения слизистого барьера из-за недостаточной продукции этим ферментом бикарбонатов – основных анионов, обеспечивающих защиту эпителия, и может быть причиной эрозивно-язвенных поражений тонкой кишки на фоне длительного приема НПВП.

Установленное снижение экспрессии хлорид-анионного транспортера (SLC26A3) в слизистой тонкой кишки при НПВП-энтеропатии приводит к нарушению поступления ионов хлора в энтероциты и, таким образом, увеличению объема жидкости в просвете кишечника, обусловливая развитие диареи [5].

Что касается глутатионпероксидазы 2, которая защищает клетки от действия активных форм кислорода и апоптоза, то сокращение продукции этого фермента способствует развитию дезорганизационных изменений в эпителии слизистой и снижению его барьерной функции.

Подавление экспрессии при НПВП-индуцированной энтеропатии трансмембранного гликопротеина А33 и белков внеклеточного матрикса – ламинина, коллагена IV типа и фибронектина, играющих важную роль в адгезии энтероцитов, приводит к нарушению межклеточных взаимодействий и, как следствие, увеличению проницаемости кишечного барьера, создавая условия для транслокации бактериальной флоры в кишечную стенку с развитием хронического воспаления.

Заключение

Резюмируя полученные данные, можно заключить, что модификация экспрессии белков, участвующих в регуляции воспаления, апоптоза, адгезии, транспорта ионов и других важных биологических процессов, является патогенетическим фактором развития НПВП-индуцированной энтеропатии. Полученные нами с помощью протеомного анализа данные позволяют расширить наши представления о молекулярных механизмах развития маркеров данной патологии. Выявленные белки слизистой оболочки кишечника могут быть использованы в качестве информативных маркеров НПВП-индуцированной энтеропатии.

Рецензенты:

Погорелова Т.Н., д.б.н., профессор, заведующая отделом медико-биологических проблем, ФГБУ РНИИАП Минздрава России, г. Ростов-на-Дону;

Яковлев А.А., д.м.н., профессор, заведующий кафедрой гастроэнтерологии и эндоскопии с курсом клинической фармакологии ФПК и ППС, ГБОУ ВПО «Ростовский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Ростов-на-Дону.


Библиографическая ссылка

Атаманян Е.О., Тарасова Г.Н., Сарвилина И.В. ПРОТЕОМНЫЙ ПРОФИЛЬ СЛИЗИСТОЙ ОБОЛОЧКИ ТОНКОЙ КИШКИ ПРИ НПВП-ИНДУЦИРОВАННОЙ ЭНТЕРОПАТИИ // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 1-9. – С. 1786-1789;
URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=38426 (дата обращения: 23.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074