Сигнальные пути транскрипционных факторов и роль генов в их регуляции при акне тяжелой степени

Резюме

Введение. Патогенез акне, одного из наиболее распространенных заболеваний кожи, не до конца понятен и сложен, и воспалительная реакция является одной из преобладающих в развитии этого дерматоза. Недавними исследованиями установлено, что путь TLR4/NF-κB/p38 MAPK и цитокины ИЛ-6, ИЛ-1β и ФНОα имеют ведущее значение в воспалительной реакции при акне. Результаты исследований показывают участие транскрипционных факторов, включая NF-κB, в патогенезе ряда заболеваний, в том числе акне, однако эти механизмы до настоящего времени не установлены.

Цель - определение и анализ вариантов нуклеотидной последовательности генов семейства транскрипционных факторов NF-κB RNF31, CARD14, CARD11, SETBP1, BACH2 у пациентов с акне тяжелого течения.

Материал и методы. Для достижения поставленной цели в 2017-2020 гг. было проведено проспективное открытое нерандомизированное одноцентровое сравнительное исследование. Под нашим наблюдением в клинических условиях на кафедре кожных болезней и косметологии ФДПО ФГАОУ ВО "РНИМУ им. Н.И. Пирогова" Минздрава России находились 70 человек в возрасте от 15 до 46 лет (медиана - 22,1 [10,2; 25,4] года). Молекулярно-генетическая диагностика была проведена всем 50 пациентам основной группы и 20 условно здоровым участникам группы сравнения методом высокопроизводительного секвенирования ДНК - секвенирование "нового поколения" (next-generation sequencing, NGS) в лаборатории молекулярной биологии ФГБУ "НМИЦ ДГОИ им. Дм. Рогачева" Минздрава России. Результаты обработаны с использованием программного обеспечения XLSTAT2019. Для оценки связи номинальных и порядковых признаков строили таблицы сопряженности и на их основе рассчитывали критерий χ2 Пирсона. Для оценки факторов риска рассчитывали отношение шансов (ОШ). Статистически значимыми различия считали при р < 0,05.

Результаты. В гене RNF31 нами выявлено 5 SNPs, в гене CARD14 - 1 SNPs, в гене CARD11 - 5 SNPs, в гене SETBP1 - 2 SNPs и в гене BACH2 - 2 SNPs (описаны нами впервые). По результатам расчета ОШ из всех диагностированных нами SNPs изучаемых генов в экзонах при акне тяжелого течения 2 SNPs гена BACH2 достоверно ассоциированы с повышенным риском развития акне. В гене RNF31 нами выявлено 10 SNPs в интронах и 3 SNPs в регионе 5’-UTR, в гене CARD14 - 4 SNPs в интронах и 1 SNPs - в регионе 5’-UTR, в гене CARD11 - 6 SNPs в интронах, в генах SETBP1 и BACH2 - по одному SNPs в интронах. При расчете ОШ достоверно ассоциированы с повышенным риском развития акне 2 SNPs гена RNF31 и 2 SNPs гена CARD11 в интронах.

Заключение. Учитывая, что важным медиатором каскада распознавания C. acnes посредством TLR 2 и 4 является транскрипционный фактор NF-κB, возможно, происходит нарушение регуляции экспрессии ключевых генов, ассоциированных с воспалением. Нарушение активации NF-κB и сигнального каскада TLR-MyD88 может быть связано с патогенетическим механизмом затяжного течения тяжелой формы акне.

Ключевые слова:акне; молекулярно-генетическое исследование; гены транскрипционных факторов; однонуклеотидные полиморфизмы

Для цитирования: Демина О.М., Румянцев А.Г., Карпова Е.И. Сигнальные пути транскрипционных факторов и роль генов в их регуляции при акне тяжелой степени. Иммунология. 2023; 44 (6): 764-775. DOI: https://doi.org/10.33029/1816-2134-2023-44-6-764-775

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Вклад авторов. Концепция и дизайн исследования - Румянцев А.Г.; сбор и обработка материала, статистическая обработка данных - Демина О.М.; написание текста - Демина О.М., Карпова Е.И.; редактирование - Румянцев А.Г.

Введение

В настоящее время патогенез акне, одного из наиболее распространенных заболеваний кожи, до конца не изучен. В развитии этого дерматоза преобладает воспалительная реакция. Мощным дозозависимым индуктором высвобождения ИЛ-1β из кератиноцитов является C. acnes. Исследования подтвердили, что семейство цитокинов ИЛ-1 является ключевым фактором в развитии акне. Показано, что повышенная экспрессия ИЛ-1 в зоне патологического процесса локально воздействует на эндотелиальные клетки и перифолликулярные кровеносные сосуды, что приводит к воспалительному каскаду. При этом ИЛ-1β индуцирует синтез провоспалительных цитокинов ИЛ-6 и ИЛ-8 в себоцитах. В дополнение к ИЛ-1 в воспалительной реакции при акне участвуют фактор некроза опухоли (ФНО), ИЛ-6 и ИЛ-10. Кроме того, C. acnes взаимодействует с Tollподобными рецепторами (TLR2 и TLR4), что приводит к активации путей, опосредуемых митоген-активируемыми протеинкиназами (MAPKs) и транскрипционным фактором NF-κB [1-7]. Последующая ядерная транслокация NF-κB индуцирует изменения в экспрессии нескольких генов [8-12].

Исследования in vivo показали, что С. acnes вызывает дифференцированную активацию TLR4 в кератиноцитах и увеличение экспрессии TLR4. Это в свою очередь приводит секреции кератиноцитами ИЛ-1β, ИЛ-6 и ФНОα. Известно, что ИЛ-6 является ключевым цитокином в различных воспалительных и иммунных реакциях. Сверхэкспрессия ИЛ-6 при акне связана не только с NF-κB и MAPK p38, но и с активацией секреции ИЛ-1β. Было показано, что ИЛ-1β является сильным индуктором ИЛ-6 в себоцитах. ИЛ-6 является агонистом и катализатором воспалительной реакции, а высокая экспрессия ИЛ-6 усиливает воспалительную реакцию при акне. ФНО продуцируется в основном моноцитами и лимфоцитами и, как было показано, участвует в различных воспалительных заболеваниях. В экспериментальных исследованиях на модели воспалительных элементов при акне in vitro показано, что ФНОα участвует не только в липогенезе сальных желез, но и в образовании липидных капель в клетках [5, 13, 14].

Последними исследованиями установлено, что путь TLR4/NF-κB/p38 MAPK и воспалительные цитокины ИЛ-6, ИЛ-1β и ФНОα имеют важное значение в формировании воспалительной реакции при акне [15].

Имеются данные о том, что ингибирование путей TLR4, NF-κB, p38 MAPK, а также секреции ИЛ-6, ИЛ-1β и ФНОα может являться механизмом терапевтического действия при акне [16].

Прогнозирование молекулярной мишени позволило предположить, что TLR2 также может быть терапевтической целью препаратов при лечении акне. Исследование китайских ученых in vitro показало, что лечение с применением виамината (viaminate, производное ретиноевой кислоты, разработанное в Китае) уменьшает пролиферацию C. acnes, воспалительную реакцию и оказывает ингибирующее действие на активацию NF-κB и MAPKs, в то время как сверхэкспрессия TLR2, вызванная C. acnes, снижает эти эффекты. Данные экспериментальных исследований на моделях акне у крыс по результатам вестерн-блоттинга подтвердили, что виаминат ингибирует TLR2 и NF-κB/NF-κB-p65 и MAPK p38/c-Jun N-концевую киназу (JNK)/внеклеточную регулируемую киназу 1/2 (ERK1/2) [17].

Семейство NF-κB состоит из 5 белков: NF-κB1 (или p50), NF-κB2 (или p52), RelA (или p65), RelB и c-Rel, транскрипционных факторов, которые играют важную роль во многих физиологических и патологических процессах. NF-κB является одним из филогенетически изученных факторов транскрипции белка и считается регулятором врожденного иммунитета [18].

NF-κB представляет собой транскрипционный фактор, который находится в цитоплазме каждой клетки и транслоцируется в ядро при активации. Его активация индуцируется широким спектром агентов, включая вирусы, бактерии, цитокины, свободные радикалы, канцерогены, индукторы опухолей, эндотоксины, стресс и сигаретный дым. NF-κB регулирует экспрессию почти 400 различных генов, которые включают ферменты (ЦОГ-2 и iNOS), цитокины (ФНО, ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-8) и хемокины, молекулы адгезии, регуляторные молекулы клеточного цикла, вирусные белки и ангиогенные факторы. NF-κB представляет собой димер, принадлежащий к семейству Rel, который содержит высококонсервативный домен гомологии Rel (RHD). Белки NF-κB имеют 5 различных димеров, которые разделяют RHD на N-конце. P105 и p100, предшественники NF-κB1 и NF-κB2, трансформируются в зрелые субъединицы NF-κB (p50 и p52) по убиквитин-протеасомному пути. NF-κB прямо или косвенно контролирует биологически важные функции клетки, в том числе процессы врожденного и адаптивного иммунитета [19-22].

Существует 2 разных пути активации NF-κB: канонический и неканонический. Хорошо известно, что активация NF-κB по каноническому пути необходима для реагирования на различные внешние раздражители, инициирующие воспаление, иммунный ответ, пролиферацию клеток, дифференцировку и выживание. В клетке димеры NF-κB взаимодействуют с белками IκB. NF-κB активируется по каноническому пути интерлейкинами, ФНОα или ЛПС, что приводит к активации комплекса киназы IκB (IKK). Факторы роста, провоспалительные цитокины, химиотерапия, лучевая терапия и связывание антигенов активируют комплекс IKK, который фосфорилирует белки IκB. Фосфорилирование IκB приводит к его убиквитинированию и протеасомной деградации, что сопровождается высвобождением комплекса NF-κB/Rel.

Неканонический путь активации NF-κB происходит через несколько рецепторов суперсемейства ФНО на T-лимфоцитах. Это указывает на то, что биологические функции этой ветви пути активации NF-κB более специфичны. NF-κB-индуцирующая киназа (NIK), ключевая киназа в этом пути, остается ниже обнаруживаемого уровня из-за TRAF3 (TNFR-ассоциированный фактор 3)-зависимой убиквитин-опосредованной деградации. Рядом исследований показана важность этого пути в развитии хронических воспалительных заболеваний [23-26]. Актуальным представляется изучение молекулярных механизмов течения заболеваний с применением полимеразной цепной реакции (ПЦР) в реальном времени, методом генетического скрининга с использованием секвенирования нового поколения (NGS), биоинформатических инструментов обработки данных секвенирования.

В настоящее время с целью анализа нуклеотидной последовательности ДНК применяются традиционные методы, включая методы секвенирования по Сэнгеру, пиросеквенирования и аллель-специфической ПЦР. Однако эти методы имеют низкую производительность и ориентированы исключительно на тестирование наиболее распространенных мутаций в целевых генах.

В последнее время в практическую медицину активно внедряется секвенирование "нового поколения", которое является комплексным высокопроизводительным молекулярно-генетическим методом, применяемым как с диагностической, так и с прогностической целью. В настоящее время доступны как полногеномные и полноэкзомные исследования, так и различные таргетные панели для NGS. Технологии NGS обеспечивают одномоментное секвенирование тысячи молекул ДНК, что увеличивает скорость анализа и объем получаемых результатов, а также уменьшает стоимость исследования.

Таргетное секвенирование можно применять для поиска новых генетических мутаций и полиморфизмов и связанных с ними потенциальных терапевтических мишеней для различных заболеваний, включая патологию кожи. Такой поход обеспечивает целевое ресеквенирование у конкретного пациента с определенной патологией, например акне, для определения генотипа и риска возникновения тяжелого течения, что формирует персонализацию терапевтической тактики [27-29].

Гены, кодирующие NF-κB (NFKB1 и NFKB2) хорошо изучены, тогда как гены белков, которые связаны с NF-κB-опосредованным сигнальным путем, еще продолжаются изучаться. Так, ген CCDC22 кодирует белок, который регулирует передачу сигналов в сигнальном пути NF-κB. Дефекты в гене CCDC22 приводят к развитию черепно-лицевых аномалий, врожденных пороков сердца и пороков развития мозжечка. База ClinVar содержит информацию о 238 вариантах последовательности гена CCDC22, 161 из них является патогенным. Самыми распространенными мутациями гена CCDC22 являются миссенс-мутации (51,85 %) и синонимичные замены (22,53 %). Также присутствуют нонсенс-мутации (3,70 %), мутации сдвига рамки считывания в результате делеций (0,62 %) и инсерций (вставок) (0,31 %). Наиболее распространенные мутации гена CCDC22 связаны с развитием синдрома Ритчера-Шинцеля 2-го типа [30].

Сигнальный путь NF-κB активируется в ответ на внешние стимулы, включая ФНО, ИЛ-1 и некоторые патоген-ассоциированные молекулярные паттерны (PAMPs). Кроме того, собственно NF-κB контролирует большую группу генов, отвечающих за воспаление, пролиферацию и апоптоз клеток. Дополнительно сигнальный путь NF-κB включен в другие пути, например в сигнальный путь ФНОα и Toll-подобных рецепторов. Учитывая эти данные, представляет интерес изучение генов, кодирующих как собственно NF-κB, так и компоненты данных сигнальных путей. По данным базы NCBI, описан 7121 ген, кодирующий белки NF-κB-опосредованных сигнальных путей и ассоцированных с ним функционально значимых биологических путей [30].

В соответствии с целью нашего исследования проведен отбор генов по следующим критериям:

1) ассоциации с акне (по результатам GWAS или других ассоциативных исследований);

2) ассоциации с патогенетическими механизмами акне и общими биологическими путями;

3) регуляторный потенциал (regSNP);

4) изучения экспрессии генов (eSNP) с помощью онлайн-программного обеспечения HaploReg (v4.1) (http://archive.broadinstitute.org/mammals/haploreg/haploreg.php).

Таким образом, результаты исследований показывают участие NF-κB в патогенезе ряда заболеваний, включая акне, однако механизмы генетической регуляции NF-κB и белков, которые связаны с NF-κB-опосредованным сигнальным путем, до настоящего времени не установлены. Были отобраны гены, кодирующие белки, которые связаны с NF-κB-опосредованным сигнальным путем; они были изучены у пациентов с акне тяжелой степени.

Цель - определение и анализ вариантов нуклеотидной последовательности генов транскрипционных факторов RNF31, CARD14, CARD11, SETBP1, BACH2 у пациентов с акне тяжелого течения.

Материал и методы

Дизайн и участники исследования. Для достижения поставленной цели в 2017-2020 гг. было проведено проспективное открытое нерандомизированное одноцентровое сравнительное исследование. Под нашим наблюдением в клинических условиях на кафедре кожных болезней и косметологии ФДПО ФГАОУ ВО "РНИМУ им. Н.И. Пирогова" Минздрава России находились 70 человек в возрасте от 15 до 46 лет (медиана - 22,1 [10,2; 25,4] года). Размер выборки предварительно не рассчитывали.

Исследование выполнено с получением информированного согласия от всех пациентов, включенных в исследование, и одобрено этическим комитетом ФГАОУ ВО "РНИМУ им. Н.И. Пирогова" Минздрава России в соответствии с Хельсинкской декларацией Всемирной медицинской ассоциации "Этические принципы проведения научных медицинских исследований с участием человека" с поправками 2008 г., протокола Конвенции Совета Европы о правах человека и биомедицине 1999 г. и в соответствии со статьями 20, 22, 23 Федерального закона "Об основах охраны здоровья граждан в Российской Федерации" от 21 ноября 2011 г. № 323-ФЗ (ред. от 21.07.2014).

Все участники были разделены на 2 группы, сопоставимые по половозрастным характеристикам (p > 0,05). Основная группа - 50 пациентов (29 мужчин и 21 женщина) с акне тяжелого течения в возрасте от 15 до 46 лет (медиана - 23,2 [11,5; 26,6] года). Группа сравнения - 20 условно здоровых лиц (13 мужчин и 7 женщин) от 16 до 40 лет (медиана - 19,4 [10,0; 23,1] года). Таким образом, основная группа и группа сравнения были сопоставимы.

Молекулярно-генетическая диагностика была проведена всем 50 пациентам основной и 20 условно здоровым участникам группы сравнения методом высокопроизводительного секвенирования ДНК - секвенирование "нового поколения" (next-generation sequencing, NGS) с применением таргетных мультигенных панелей в лаборатории молекулярной биологии ФГБУ "НМИЦ ДГОИ им. Дм. Рогачева" Минздрава России. Геномная ДНК была выделена из образцов цельной крови обследованных пациентов с использованием набора CellSep Advanced Kit (DiaSorin Ireland Ltd., Ирландия) согласно инструкции производителя.

Проведено секвенирование генов RNF31, CARD14, CARD11, SETBP1, BACH2. Индивидуальные лигированные библиотеки собирали с помощью набора NebNext Ultra II DNA Library Prep Kit for Illumina (New England Biolabs, США). Для пробоподготовки использована методика гибридизационного селективного обогащения фрагментами ДНК, относящимися к кодирующим областям перечисленных генов, с использованием кастомной панели зондов производства Roche (Швейцария), согласно протоколу производителя по проведению реакции обогащения с библиотекой зондов SeqCap EZ для секвенаторов Illumina. Анализ ДНК пациентов проводили на платформе MiSeq (Illumina, США) методом парно-концевого чтения (115×2) со средней глубиной прочтения 143× и покрытием целевого региона 99 % при глубине прочтения не менее 10×. Данные секвенирования обрабатывали с использованием автоматизированного алгоритма биоинформатического анализа.

Статистическая обработка. Для оценки популяционных частот выявленных вариантов использовали данные международного проекта gnomAD Exomes (ExAC) для экзонных вариантов и базы gnomAD Genomes для интронных вариантов. Для компьютерной оценки патогенности найденных миссенс-вариантов применяли программы предсказания патогенности замен аминокислот (SIFT, PolyPhen-2, PROVEAN, UMD Predictor). Для компьютерного предсказания эффекта изменений в сайтах сплайсинга или прилежащих к сайту сплайсинга участках использовали программы MutationTaster, Human Splicing Finder и NNSplice. Результаты обработаны с использованием программного обеспечения XLSTAT2019. Соответствие распределения количественных показателей нормальному закону оценивали с помощью критерия Шапиро-Уилка. В случае распределения показателя, отличного от нормального, он описывался медианой (Ме) и верхним и нижним квартилями [Q1; Q3]. Значимость различия в независимых выборках оценивали посредством критерия Манна-Уитни. Для оценки связи номинальных и порядковых признаков строили таблицы сопряженности и на их основе рассчитывали критерий χ2 Пирсона. Для оценки факторов риска рассчитывали отношение шансов (ОШ).

Исследование функционального значения генов транскрипционных факторов в биологических путях организма выполнено с помощью онлайн-программ https://www.genecards.org/cgi-bin/carddisp.pl?gene с использованием базы данных STRING (https://version11.string-db.org/cgi/network.pl?taskId=5WAhRP62DcT8) известных и прогнозируемых взаимодействий, включающих прямые и функциональные ассоциации [30, 31]. Статистически значимыми различия считали при р < 0,05.

Результаты

Клиническая характеристика пациентов основной группы соответствовала тяжелой степени тяжести акне. У всех пациентов основной группы клинически отмечались множественные открытые и закрытые комедоны, воспалительные глубокие папулы, пустулы, узлы, сливающиеся в конгломераты, атрофические рубцы, поствоспалительные застойно-синюшные пятна с преимущественной локализацией на коже лица, спины и груди. Кожа в очагах поражения имела сальный вид, субъективные ощущения характеризовались от незначительной до умеренной болезненности, усиливающиеся при движении и пальпации.

В процессе исследование нами были стратифицированы изученные однонуклеотидные полиморфизмы (single nucleotide polymorphism, SNP) в экзонах, в интронах и в регионе 5'-UTR по их регуляторной значимости.

Характеристика SNPs в экзонах изучаемых генов RNF31, CARD14, CARD11, SETBP1, BACH2 у пациентов с акне представлена в табл. 1.

В гене RNF31 нами выявлено 5 SNPs (rs2273913, rs45466595, rs149481717, rs375339255, rs2277484), в гене CARD14 - 1 SNPs (rs61751629), в гене CARD11 - 5 SNPs (rs146334064, rs2301921, rs3735126, rs3735131, rs149937937), в гене SETBP1 - 2 SNPs (rs663651, rs3085861) и в гене BACH2 - 2 SNPs (описаны нами впервые) (табл.1). Частота альтернативного аллеля в экзонах генов SETBP1 и BACH2 у пациентов с акне тяжелого течения дoстоверно отличалась от группы сравнения (р < 0,05), частота альтернативного аллеля генов RNF31, CARD14, CARD11 не отличалась от группы сравнения (p > 0,05). По результатам расчета ОШ из всех диагностированных нами SNPs в экзонах изучаемых генов при акне тяжелого течения 2 SNPs гена BACH2 [-(.) ОШ = 5,72 95 %; ДИ 2,072-15,827 p = 0,0007; -(.) ОШ = 4,45 95 %; ДИ 1,715-11,552; p = 0,002] достоверно ассоциированы с повышенным риском развития акне.

Характеристика SNPs изучаемых генов RNF31, CARD14, CARD11, SETBP1, BACH2 в интронах и регионе 5'-UTR у пациентов с акне представлены в табл. 2.

Как представлено в табл. 2, нами выявлено в гене RNF31 10 SNPs в интронах, включая 2 SNPs диагностированных нами впервые [rs569961975, rs150934068, rs112309739, rs743272, -(.), -(.), rs75178480, rs558765911, rs2295979, rs4982862] и 3 SNPs (rs190240311, rs115578731, rs927493) в регионе 5'-UTR, в гене CARD14 - 4 SNPs (rs139400335, rs117097614, rs118144449, rs200004299) в интронах и 1 SNP (rs76828276) - в регионе 5'-UTR, в гене CARD11 - 6 SNPs в интронах, включая 1 SNP, описанный нами впервые [rs1628709, -(.), rs41454445, rs1182137, rs146630333, rs17132867], в генах SETBP1 и BACH2 - по одному SNP в интронах (rs647155 и rs182382 соответственно). При расчете ОШ достоверно ассоциированы с повышенным риском развития акне 2 SNPs гена RNF31 [rs2295979 ОШ = 2,21 95 %; ДИ 1,041-4,689; p = 0,039, rs4982862 ОШ = 2,21 95 %; ДИ 1,041-4,689; p = 0,039], 2 SNPs гена CARD11 [rs1628709 ОШ = 2,77 95 %; ДИ 1,113-6,886; p = 0,028, -(.) ОШ = 3,18 95 %; ДИ 1,373-7,361; p = 0,007] в интронах. 1 SNP гена CARD14 (rs76828276 ОШ = 0,30 95 %; ДИ 0,094-0,960; p = 0,042) в регионе 5'-UTR, 1 SNP в гене SETBP1 (rs647155 ОШ = 0,21 95 %; ДИ 0,049-0,953; p = 0,043) и 1 SNP в гене BACH2 (rs1823820 ОШ = 0,42 95 %; ДИ 0,187-0,960; p = 0,03) в интронах ассоциированы с защитным действием в развитии акне.

Обсуждение

NF-κB - наиболее быстро реагирующий фактор транскрипции, который участвует в регуляции ответа клеток на неблагоприятные внешние воздействия, повреждение, а также в регуляции процессов воспаления и иммунных реакций.

RNF31 E3 (Ubiquitin-Protein Ligase RNF31) - ген, кодирующий убиквитин-белковый лигазный компонент E3 комплекса LUBAC, который конъюгирует линейные (Met-1’-связанные) полиубиквитиновые цепи с субстратами и играет ключевую роль в активации NF-κB и регуляции воспаления. LUBAC участвует в активации канонических сигнальных путей NF-κB и JNK. Комплекс LUBAC также участвует во врожденном иммунитете, конъюгируя линейные полиубиквитиновые цепи на поверхности бактерий, попадающих в цитозоль, образуя убиквитиновую оболочку, окружающую бактерии [30, 32, 33].

Полученные нами данные о достоверной ассоциации 2 SNPs гена RNF31 в интронах с риском развития акне, вероятно, свидетельствуют о возможном нарушении формирования бактериальной убиквитиновой оболочки и недостаточной активации NF-κB. В результате недостаточный синтез М1-связанного полиубиквитина вызывает дефицит работы LUBAC по трансформации поверхности бактерий в антибактериальную и провоспалительную сигнальную платформу. Это, вероятно, является механизмом персистенции бактериальной флоры при акне.

CARD14 (Caspase Recruitment Domain Family Member 14) - этот ген кодирует белок, содержащий домен рекрутирования каспазы, который является членом семейства мембраносвязанных гуанилаткиназ (MAGUK). Членами этого семейства белков являются каркасные белки, которые участвуют в разнообразных клеточных процессах, включая клеточную адгезию, передачу сигнала и контроль клеточной полярности. Было показано, что этот белок специфически взаимодействует с BCL10 - белком, который, функционирует в качестве положительного регулятора клеточного апоптоза и активации NF-κB [30, 34-39].

Полученные нами данные о достоверной ассоциации 1 SNP гена CARD14 с акне тяжелого течения по ОШ = 0,30 (95 %; ДИ 0,094-0,960, p = 0,042) свидетельствуют о вероятном защитном эффекте в развитии акне за счет регуляции апоптоза и активации NF-κB.

Ген CARD11 (Caspase Recruitment Domain Family Member 11) кодирует белок, который принадлежит к семейству мембраносвязанных гуанилаткиназ (membraneassociated guanylate kinase, MAGUK) - белкам, которые функционируют как молекулярные каркасы для сборки мультипротеиновых комплексов в специализированных областях плазматической мембраны. Этот белок также является членом семейства белков CARD, которое определяется как несущий характерный домен рекрутирования, связанный с каспазой (CARD). Доменная структура этого белка аналогична структуре белка CARD14 [30, 39].

Полученные нами данные о достоверной ассоциации 2 SNPs гена CARD11 в интронах с риском развития акне тяжелой степени свидетельствуют об активации NF-κB, который участвует в каноническом пути развития Treg и, вероятно, обеспечивает активацию клеточного звена иммунной системы при акне.

Ген SETBP1 (SET Binding Protein 1) кодирует белок, называемый setbinding protein 1 (SETBP1). Белок SETBP1 является частью группы белков, которые связываются с определенными участками ДНК для увеличения активности генов. Имеются данные об участии белка SETBP1 в сигнальных путях Jak-Stat [30, 40, 41]. Полученные нами данные свидетельствют о достоверной ассоциации 1 SNP в интронах гена SETBP1 [rs647155 ОШ = 0,21 (95 %; ДИ 0,049-0,953; p = 0,043)] с защитным действием в формировании акне.

Ген BACH2 (BTB Domain And CNC Homolog 2) расположен на хромосоме 6q15, кодирует один из двух транскрипционных факторов, принадлежащих к семейству Bach (домен BTB и гомолог Cap’n’Collar), участвующий в контроле иммунного ответа. BACH2 - транскрипционный регулятор, который играет важную роль в координации активации и подавления транскрипции MAFK. Белок, кодируемый этим геном, индуцирует апоптоз в ответ на окислительный стресс путем снижения активности антиапоптотического фактора HMOX1. Также белок, кодируемый этим геном, вовлечен в первичный адаптивный иммунный ответ с участием Т- и В-клеток [30, 42].

Полученные нами данные говорят о достоверной ассоциации 1 SNP в интронах гена BACH2 (rs1823820 ОШ = 0,42 95 %; ДИ 0,187-0,960; p = 0,03) с защитным действием в развитии акне в связи с участием белка, кодируемого геном BACH2, в дифференцировке и функционировании лимфоцитов. Белок Bach2 экспрессируется в Т-клетках, принимая участие в развития Treg, ограничивая экспрессию генов, необходимых для дифференцировки эффекторных CD4+-Т-клеток в Th1-, Th2- и Th17-клетки, что обеспечивает иммунопротективный эффект при акне.

NF-κB является важным медиатором каскада распознавания C. acnes посредством TLR 2 и 4. Вероятно, в развитии акне происходит нарушение регуляции экспрессии ключевых генов инициации и поддержания ответной реакции воспаления. Далее происходит активация макрофагов и дендритных клеток с последующей активацией врожденного иммунитета и развитием воспалительной реакции в окружающих тканях. В последующем отсутствие активации NF-κB и сигнального каскада TLR-MyD88 может быть связано с патогенетическим механизмом затяжного течения тяжелой формы акне.

Также происходит активация адаптивного иммунитета с последующей активацией пути Th1/Th17. При этом нарушение функционирования негативных регуляторов сигнальных путей TLR и NF-κB, которые обеспечивают протективный эффект, блокируя длительную активацию этих сигнальных путей, которая может привести к неконтролируемой воспалительной реакции и к повреждению тканей [43].

Заключение

Полученные нами данные о достоверной ассоциации 2 SNPs в интронах гена RNF31 с риском развития акне, вероятно, свидетельствуют о возможном нарушении формирования убиквитиновой оболочки бактерий и недостаточной активации NF-κB. Достоверная ассоциация 1 SNP гена CARD14 с акне тяжелого течения, вероятно, свидетельствует о защитном эффекте в развитии акне посредством регуляции апоптоза и активации NF-κB. Достоверная ассоциация 2 SNPs в интронах гена CARD11 с риском развития акне тяжелой степени вероятно, может приводить к активации сигнальных путей, опосредованных NF-κB. 1 SNP в интронах гена SETBP1 достоверно ассоциирован с защитным действием в развитии акне, что, вероятно, обеспечивается отсутствием активации апоптоза. 1 SNP в интронах гена BACH2 достоверно ассоциирован с защитным действием в развитии акне, что обусловлено участием гена BACH2 в дифференцировке и функционировании лимфоцитов.

Таким образом, выявленные нами SNPs генов транскрипционных факторов, ассоциированные с развитием акне, возможно, могут свидетельствовать об изменении продукции белков, кодируемых данными генами и участвующими в развитии акне, что позволяет предположить некоторые молекулярные механизмы патогенеза акне, которые, если данные подтвердятся, могут стать потенциальными мишенями терапии.

Литература

1. Tan J.K., Gold L.S., Alexis A.F., Harper J.C. Current concepts in acne pathogenesis: pathways to inflammation. Semin. Cutan. Med. Surg. 2018; 37: S60-S62.

2. Li Z.J., Choi D.K., Sohn K.C., Seo M.S., Lee H.E., Lee Y., Seo Y.J., Lee Y.H., Shi G., Zouboulis C.C., Kim C.D., Lee J.H., Im M. Propionibacterium acnes activates the NLRP3 inflammasome in human sebocytes. J. Investig. Dermatol. 2014; 134 (11): 2747-56. DOI: https://doi.org/10.1038/jid.2014.221

3. Wang D., Duncan B, Li X, Shi J. The role of NLRP3 inflammasome in infection-related, immune-mediated and autoimmune skin diseases. J. Dermatol. Sci. 2020; 98 (3): 146-51. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jdermsci.2020.03.001

4. Dreno B., Gollnick H., Kang S., Thiboutot D., Bettoli V., Torres V., Leyden J. Understanding innate immunity and inflammation in acne: implications for management. J. Eur. Acad. Dermatol. Venereol. 2015; 29: 3-11. DOI: https://doi.org/10.1111/jdv.13190

5. Lee Y.B., Byun E.J., Kim H.S. Potential role of the microbiome in acne: a comprehensive review. J. Clin. Med. 2019; 8 (7): 987. DOI: https://doi.org/10.3390/jcm8070987

6. Cong T-X., Hao D., Wen X., Li X-H, He G., Jiang X. From pathogenesis of acne vulgaris to anti-acne agents. Arch. Dermatol. Res. 2019; 311 (5): 337-49. DOI: https://doi.org/10.1007/s00403-019-01908-x

7. Ильина Н.И., Гудима Г.О. Воспаление и иммунитет в общеклинической практике. Общая концепция. Цитокины и воспаление. 2005; 4 (3): 42-4.

8. Yang S., Fang F., Yu X., Yang C., Zhang X., Wang L., Zhu L., Shao K., Zhu T. Knockdown of H19 inhibits the pathogenesis of acne vulgaris by targeting the miR-196a/TLR2/NF-κB axis. Inflammation. 2020; 43 (5): 1936-47. DOI: https://doi.org/10.1007/s10753-020-01268-z

9. Zhu T., Wu W., Yang S., Li D., Sun D., He L.J.I. Polyphyllin I inhibits Propionibacterium acnes-induced inflammation in vitro. Inflammation. 2019; 42 (1): 35-44. DOI: https://doi.org/10.1007/s10753-018-0870-z

10. Zeng R., Xu H., Liu Y., Du L., Duan Z., Tong J., He Y., Chen Q., Chen X., Li M. miR-146a inhibits biofilm-derived Cutibacterium acnes-induced inflammatory reactions in human keratinocytes. J. Invest. Dermatol. 2019; 139 (12): 2488-96.e4. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jid.2019.03.1161

11. Масютина А.М., Муругина Н.Е., Пащенкова Ю.Г., Пащенков М.В. Сравнительная характеристика транскрипционных профилей макрофагов человека, активированных агонистами рецепторов NOD1 и TLR4. Иммунология. 2023; 44 (1): 16-27. DOI: https://doi.org/10.33029/0206-4952-2023-44-1-16-27

12. Елисютина О.Г., Феденко Е.С., Болдырева М.Н., Гудима Г.О. Генетические аспекты иммунопатогенеза атопического дерматита. Иммунология. 2015; 36 (2): 122-8.

13. Chen Y., Ji N., Pan S., Zhang Z., Wang R., Qiu Y., Jin M., Kong D. Roburic acid suppresses NO and IL-6 production via targeting NF-κB and MAPK pathway in RAW264. 7 cells. Inflammation. 2017; 40 (6): 1959-66. DOI: https://doi.org/10.1007/s10753-017-0636-z

14. Liu X., Ye F., Xiong H., Hu D.N., Limb G.A., Xie T., Peng L., Zhang P., Wei Y., Zhang W., Wang J., Wu H., Lee P., Song E., Zhang D.Y. IL-1β induces IL-6 production in retinal Müller cells predominantly through the activation of p38 MAPK/NF-κB signaling pathway. Exp. Cell. Res. 2015; 331 (1): 223-31. DOI: https://doi.org/10.1016/j.yexcr.2014.08.040

15. Di H., Liu H., Xu S., Yi N., Wei G. Network pharmacology and experimental validation to explore the molecular mechanisms of compound huangbai liquid for the treatment of acne. Drug Des. Devel. Ther. 2023; 17: 39-53. DOI: https://doi.org/10.2147/DDDT.S385208

16. Soleymani S., Farzaei M.H., Zargaran A., Niknam S., Rahimi R. Promising plant-derived secondary metabolites for treatment of acne vulgaris: a mechanistic review. Arch. Dermatol. Res. 2020; 312 (1): 5-23. DOI: https://doi.org/10.1007/s00403-019-01968-z

17. Cao J., Xu M., Zhu L., Xiao S. Viaminate ameliorates Propionibacterium acnes-induced acne via inhibition of the TLR2/NF-κB and MAPK pathways in rats. Naunyn Schmiedebergs Arch. Pharmacol. 2023; 396 (7): 1487-500. DOI: https://doi.org/10.1007/s00210-022-02379-0

18. Kunnumakkara A.B., Shabnam B., Girisa S., Harsha C., Banik K., Devi T.B., Choudhury R., Sahu H., Parama D., Sailo B.L., Thakur K.K., Gupta S.C., Aggarwal B.B. Inflammation, NF-κB, and chronic diseases: how are they linked? Crit. Rev. Immunol. 2020; 40 (1): 1-39. DOI: https://doi.org/10.1615/CritRevImmunol.2020033210

19. Kusiak A., Brady G. Bifurcation of signalling in human innate immune pathways to NF-kB and IRF family activation. Biochem. Pharmacol. 2022; 205: 115246. DOI: https://doi.org/10.1016/j.bcp.2022.115246

20. Iwanaszko M., Kimmel M. NF-κB and IRF pathways: cross-regulation on target genes promoter level. BMC. Genomics. 2015; 16 (1): 307. DOI: https://doi.org/10.1186/s12864-015-1511-7

21. Barnabei L., Laplantine E., Mbongo W., Rieux-Laucat F., Weil R. NF-κB: At the borders of autoimmunity and inflammation. Front. Immunol. 2021; 12: 716469. DOI: https://doi.org/10.3389/fimmu.2021.716469

22. Кокинос Е.К., Кузьмина Д.О., Кучур О.А., Цымбал С.А., Василичин В.А., Галочкина А.В., Завирский А.В., Башарин В.А., Штро А.А., Штиль А.А., Духинова М.С. Фенотипический и функциональный анализ линии моноцитов THP-1 как модели воспаления. Иммунология. 2022; 43 (3): 277-87. DOI: https://doi.org/10.33029/0206-4952-2022-43-3-277-287

23. Liu T., Zhang L., Joo D., Sun S.C. NF-κB signaling in inflammation Signal Transduct. Target. Ther. 2017; 2 (1): 1-9. DOI: https://doi.org/10.1038/sigtrans.2017.23

24. Sun S.-C. The non-canonical NF-κB pathway in immunity and inflammation. Nat. Rev. Immunol. 2017; 17 (9): 545-58. DOI: https://doi.org/10.1038/nri.2017.52

25. Dorrington M.G., Fraser I.D.C. NF-κB signaling in macrophages: dynamics, crosstalk, and signal integration. Front. Immunol. 2019; 10: 705. DOI: https://doi.org/10.3389/fimmu.2019.00705

26. Yu H., Lin L., Zhang Z., Zhang H., Hu H. Targeting NF-κB pathway for the therapy of diseases: mechanism and clinical study. Signal Transduct. Target Ther. 2020; 5 (1): 209. DOI: https://doi.org/10.1038/s41392-020-00312-6

27. Васильев Г.С., Петрова Т.В., Никифорова А.И., Крашенинникова Р.В., Вторушина В.В., Инвияева Е.В., Быстрицкий А.А., Донников А.Е., Балашова Е.Н., Кречетова Л.В., Каретникова Н.А., Трофимов Д.Ю. Иммуномодулирующая противоопухолевая терапия как причина ложноположительных результатов неонатального скрининга на первичные иммунодефициты. Иммунология. 2023; 4 (1): 83-92. DOI: https://doi.org/10.33029/0206-4952-2023-44-1-83-92

28. Иванова С.Д., Булушева И.А., Латышева Е.А., Манто И.А., Никифорова А.И., Казакова А.А., Латышева Т.В., Хаитов М.Р., Кофиади И.А. Новые мутации в гене BTK у российских пациентов с X-сцепленной агаммаглобулинемией. Иммунология. 2022; 43 (1): 33-43. DOI: https://doi.org/10.33029/0206-4952-2022-43-1-33-43

29. Казакова П.Г., Митрофанов С.И., Ахмерова Ю.Н., Варламова О.В., Земский П.Ю., Мкртчян А.А., Сергеев А.П., Снигирь Е.А., Фелиз Н.В., Фролова Л.В., Шпакова Т.А., Юдин В.С., Кескинов А.А., Юдин С.М., Скворцова В.И. Сравнение инструментов биоинформатики для HLA-типирования на основе данных WGS. Иммунология. 2023; 44 (2): 219-30. DOI: https://doi.org/10.33029/0206-4952-2023-44-2-219-230

30. GeneCards: The Human Gene Database. [Электронный ресурс]. URL: https://www.genecards.org/cgi-bin/carddisp.pl?gene (дата обращения 17.06.2023).

31. STRING [Электронный ресурс]. URL: https://version11.string-db.org/cgi/network.pl?taskId=5WAhRP62DcT8 (дата обращения 17.06.2023).

32. Noad J., von der Malsburg A., Pathe C., Michel M.A., Komander D., Randow F. LUBAC-synthesized linear ubiquitin chains restrict cytosol-invading bacteria by activating autophagy and NF-κB. Nat. Microbiol. 2017; 2: 17063. DOI: https://doi.org/10.1038/nmicrobiol.2017.63

33. Otten E.G., Werner E., Crespillo-Casado A., Boyle K.B., Dharamdasani V., Pathe C., Santhanam B., Randow F. Ubiquitylation of lipopolysaccharide by RNF213 during bacterial infection. Nature. 2021; 594 (7861): 111-6. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-02103566-4

34. Telesio G., Scudiero I., Pizzulo M., Mazzone P., Zotti T., Voccola S., Polvere I., Vito P., Stilo R. The E3 ubiquitin ligase RNF7 negatively regulates CARD14/CARMA2sh signaling. Int. J. Mol. Sci. 2017; 18 (12): 2581. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms18122581

35. Afonina I.S., Van Nuffel E., Baudelet G., Driege Y., Kreike M., Staal J., Beyaert R. The paracaspase MALT1 mediates CARD14-induced signaling in keratinocytes. EMBO Rep. 2016; 17 (6): 914-27. DOI: https://doi.org/10.15252/embr.201642109

36. Mellett M. Regulation and dysregulation of CARD14 signalling and its physiological consequences in inflammatory skin disease. Cell Immunol. 2020; 354: 104147. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cellimm.2020.104147

37. Manils J., Webb L.V., Howes A., Janzen J., Boeing S., Bowcock A.M., Ley S.C. CARD14E138A signalling in keratinocytes induces TNF-dependent skin and systemic inflammation. Elife. 2020; 9: e56720. DOI: https://doi.org/10.7554/eLife.56720

38. Mori M., Tobita R., Egusa C., Maeda T., Abe N., Kawakami H., Mae K., Matsumoto Y., Kawachi Y., Okubo Y. Clinical background of patients with psoriasiform skin lesions due to tumor necrosis factor antagonist administration at a single center. J. Dermatol. 2021; 48 (11): 1745-53. DOI: https://doi.org/10.1111/1346-8138.16103

39. Carter N.M., Pomerantz J.L. CARD11 signaling in regulatory T cell development and function. Adv. Biol. Regul. 2022; 84: 100890. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jbior.2022.100890

40. Piazza R., Magistroni V., Redaelli S., Mauri M., Massimino L., Sessa A., Peronaci M., Lalowski M., Soliymani R., Mezzatesta C., Pirola A., Banfi F., Rubio A., Rea D., Stagno F., Usala E., Martino B., Campiotti L., Merli M., Passamonti F., Onida F., Morotti A., Pavesi F., Bregni M., Broccoli V., Baumann M., Gambacorti-Passerini C. SETBP1 induces transcription of a network of development genes by acting as an epigenetic hub. Nat. Commun. 2018; 9 (1): 2192. DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-018-04462-8

41. Fang F., Liu C., Li Q., Xu R., Zhang T., Shen X. The role of SETBP1 in gastric cancer: friend or foe. Front. Oncol. 2022; 12: 908943. DOI: https://doi.org/10.3389/fonc.2022.908943

42. Fichna M., Żurawek M., Słomiński B., Sumińska M., Czarnywojtek A., Rozwadowska N., Fichna P., Myśliwiec M., Ruchała M. Polymorphism in BACH2 gene is a marker of polyglandular autoimmunity. Endocrine. 2021; 74 (1): 72-9. DOI: https://doi.org/10.1007/s12020-021-02743-9

43. Erdei L., Bolla B. S., Bozó R., Tax G., Urbán E., Kemény L., Szabó K. TNIP1 Regulates Cutibacterium acnes-Induced Innate Immune Functions in Epidermal Keratinocytes. Front. Immunol. 2018; 9: 2155. DOI: https://doi.org/10.3389/fimmu.2018.02155



Материалы данного сайта распространяются на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License («Атрибуция - Всемирная»)

Главный редактор
ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
Хаитов Муса Рахимович

Член-корреспондент РАН, доктор медицинских наук, профессор, директор ФГБУ «ГНЦ Институт иммунологии» ФМБА России


Журналы «ГЭОТАР-Медиа»