Молекулярно-генетическая характеристика туберкулеза легких, ассоциированная с уровнем экспрессии гена ABCB1 белка множественной лекарственной устойчивости P-gp

Обложка


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Обоснование. Специфическое туберкулезное воспаление опосредовано сложным каскадом молекулярных сигналов, анализ которых дает возможность определить перспективные биомаркеры и мишени для разработки новых диагностических, прогностических и фармакологических подходов по повышению эффективности противотуберкулезной химиотерапии. Определение взаимосвязи между ключевыми цитокинами воспаления, белком множественной лекарственной устойчивости P-gp и активностью специфического воспаления в операционном материале больных туберкулезом легких может оказаться новым инструментом в рамках развития патогенетической терапии и персонализированной медицины.

Цель исследования — провести молекулярно-генетическую характеристику туберкулем и выявить гены, которые коррелируют с экспрессией гена ABCB1 белка P-gp в операционном материале больных туберкулезом легких. Задачи исследования: 1) дать молекулярно-генетическую характеристику туберкулем методом ПЦР в реальном времени и сопоставить ее с активностью специфического воспаления; 2) осуществить корреляционный анализ между экспрессией гена ABCB1 и ключевыми цитокинами туберкулезного процесса: IL-6, IL-10, IFN-γ, TGF-β, TNF-α, IL-1β.

Методы. Когортное проспективное исследование проводилось на базе ФГБНУ ЦНИИТ. Объектом исследования являлся операционный материал 35 больных с диагнозом «множественные туберкулемы легких». Для морфологической оценки операционного материала применяли методы гистологического исследования. Для анализа экспрессии генов использовали метод количественной ПЦР в реальном времени.

Результаты. В результате проведенного исследования выявлено, что ген ABCB1 белка P-gp демонстрирует наивысший уровень экспрессии в туберкулемах с высокой активностью специфического воспаления, а его экспрессия в наибольшей степени коррелирует с экспрессией гена IL6 (p < 0,001) и умеренно — с экспрессией гена IL10 (p < 0,01). Туберкулемы этой группы также характеризуются более высокой экспрессией генов TGFB1, TNF и IL1B по сравнению с группой умеренной активности специфического воспаления.

Заключение. Полученные данные указывают, что помимо про-/противовоспалительных цитокинов важную роль в патогенезе туберкулезного воспаления, особенно при его высокой активности, играет белок P-gp. Дальнейшее уточнение роли P-gp при туберкулезном воспалении может быть важным шагом в разработке новых подходов лечения туберкулеза в рамках HDT и персонализированной медицины.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Атаджан Э. Эргешов

Центральный научно-исследовательский институт туберкулеза; Российский университет медицины

Email: cniit@ctri.ru
ORCID iD: 0000-0002-2494-9275
SPIN-код: 8372-1666

д.м.н., профессор, член-корреспондент РАН

Россия, Москва; Москва

Мария В. Ерохина

Центральный научно-исследовательский институт туберкулеза; Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: masha.erokhina@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-7256-4679
SPIN-код: 8033-0860

д.б.н., доцент 

Россия, Москва; Москва

Екатерина Н. Павлова

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: guchia@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-9498-1142
SPIN-код: 8311-7260

к.б.н. 

Россия, Москва

Лариса Н. Лепеха

Центральный научно-исследовательский институт туберкулеза

Email: lep3@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6894-2411
SPIN-код: 6228-8382

д.б.н., профессор

Россия, Москва

Руслан В. Тарасов

Центральный научно-исследовательский институт туберкулеза

Email: etavnai@yandex.ru
SPIN-код: 4245-1560

к.м.н. 

Россия, Москва

Екатерина К. Тарасова

Центральный научно-исследовательский институт туберкулеза

Email: shalioto6@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-0438-7233
SPIN-код: 5661-8640

магистр биол. наук

Россия, Москва

Список литературы

  1. Global Tuberculosis Report. Available from: https://www.who.int/teams/global-tuberculosis-programme/tb-reports/global-tuberculosis-report-2022 (accessed: 25.06.2023).
  2. Стерликов С.А., Русакова Л.И., Обухова О.В. Методология оценки расходов на выявление, диагностику и лечение туберкулеза с множественной и широкой лекарственной устойчивостью // Менеджер здравоохранения. — 2019. — № 1. — С. 56–63. [Sterlikov SA, Rusakova LI, Obukhova OV. Methodology for estimating the costs of identifying, diagnosing and treating tuberculosis with multiple and extensive drug resistance. Manager Zdravoochranenia. 2019;1:56–63. (In Russ.)]
  3. Koehler N, Andres S, Merker M, et al. Pretomanid-resistant tuberculosis. J Infect. 2023;86(5):520–524. doi: https://doi.org/10.1016/j.jinf.2023.01.039
  4. Ismail NA, Omar SV, Moultrie H, et al. Assessment of epidemiological and genetic characteristics and clinical outcomes of resistance to bedaquiline in patients treated for rifampicin-resistant tuberculosis: a cross-sectional and longitudinal study. Lancet Infect Dis. 2022;22(4):496–506. doi: https://doi.org/10.1016/s1473-3099(21)00470-9
  5. Cubillos-Angulo JM, Nogueira BMF, Arriaga MB, et al. Host-directed therapies in pulmonary tuberculosis: Updates on anti-inflammatory drugs. Front Med (Lausanne). 2022;9:970408. doi: https://doi.org/10.3389/fmed.2022.970408
  6. Ahmed S, Raqib R, Guðmundsson GH, et al. Host-Directed Therapy as a Novel Treatment Strategy to Overcome Tuberculosis: Targeting Immune Modulation. Antibiotics (Basel). 2020;9(1):21. doi: https://doi.org/10.3390/antibiotics9010021
  7. Wallis RS, Ginindza S, Beattie T, et al. Lung and blood early biomarkers for host-directed tuberculosis therapies: Secondary outcome measures from a randomized controlled trial. PLoS One. 2022;17(2):e0252097. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0252097
  8. Wishart DS, Knox C, Guo AC, et al. Drugbank: a comprehensive resource for in silico drug discovery and exploration. Nucleic Acids Res. 2006;34(Database issue):D668–72. doi: https://doi.org/10.1093/nar/gkj067
  9. van der Deen M, Timens W, Timmer-Bosscha H, et al. Reduced inflammatory response in cigarette smoke exposed Mrp1/Mdr1a/1b deficient mice. Respir Res. 2007;8(1):49. doi: https://doi.org/10.1186/1465-9921-8-49
  10. Ерохина М.В., Лепеха Л.Н. Участие белков МЛУ клеток лtгкого в снижении эффективности действия противотуберкулtзных препаратов // Вестник ЦНИИТ. — 2020. —№ 1. — С. 5–20. [Erokhina MV, Lepekha LN. The impact of MDR associated proteins of lung cells on reducing effectiveness of TB drugs. Bulletin of the Central Research Institute of Telecommunications. 2020;1:5–20. (In Russ.)] doi: https://doi.org/10.7868/S258766782001001X
  11. Báez-Saldaña R, López-Arteaga Y, Bizarrón-Muro A, et al. A novel scoring system to measure radiographic abnormalities and related spirometric values in cured pulmonary tuberculosis. PLoS One. 2013;8(11):e78926. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0078926
  12. Bost P, Giladi A, Liu Y, et al. Host-Viral Infection Maps Reveal Signatures of Severe COVID-19 Patients. Cell. 2020;181(7):1475–1488.e12. doi: https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.05.006
  13. Saunders BM, Frank AA, Orme IM, et al. Interleukin-6 induces early gamma interferon production in the infected lung but is not required for generation of specific immunity to Mycobacterium tuberculosis infection. Infect Immun. 2000;68(6):3322–3326. doi: https://doi.org/10.1128/iai.68.6.3322-3326.2000
  14. Nagabhushanam V, Solache A, Ting LM, et al. Innate inhibition of adaptive immunity: Mycobacterium tuberculosis-induced IL-6 inhibits macrophage responses to IFN-gamma. J Immunol. 2003;171(9):4750–4757. doi: https://doi.org/10.4049/jimmunol.171.9.4750
  15. Bohrer AC, Tocheny C, Assmann M, et al. Cutting Edge: IL-1R1 Mediates Host Resistance to Mycobacterium tuberculosis by Trans-Protection of Infected Cells. J Immunol. 2018;201(6):1645–1650. doi: https://doi.org/10.4049/jimmunol.1800438
  16. Lyadova IV, Tsiganov EN, Kapina MA, et al. In Mice, Tuberculosis Progression Is Associated with Intensive Inflammatory Response and the Accumulation of Gr-1dim Cells in the Lungs. PLoS One. 2010;5(5):e10469. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0010469
  17. Cooper AM, Mayer-Barber KD, Sher A. Role of innate cytokines in mycobacterial infection. Mucosal Immunol. 2011;4(3):252–260. doi: https://doi.org/10.1038/mi.2011.13
  18. Cohen SB, Gern BH, Delahaye JL, et al. Alveolar Macrophages Provide an Early Mycobacterium tuberculosis Niche and Initiate Dissemination. Cell Host Microbe. 2018;24(3):439–446.e4. doi: https://doi.org/10.1016/j.chom.2018.08.001
  19. He D, Bai F, Zhang S, et al. High incidence of tuberculosis infection in rheumatic diseases and impact for chemoprophylactic prevention of tuberculosis activation during biologics therapy. Clin Vaccine Immunol. 2013;20(6):842–847. doi: https://doi.org/10.1128/cvi.00049-13
  20. Tsao TCY, Hong Jh, Li LF et al. Imbalances between tumor necrosis factor-α and its soluble receptor forms, and interleukin-1β and interleukin-1 receptor antagonist in bal fluid of cavitary pulmonary tuberculosis. Chest. 2000;117(1):103–109. doi: https://doi.org/10.1378/chest.117.1.103
  21. Kumar NP, Moideen K, Banurekha VV, et al. Plasma Proinflammatory Cytokines Are Markers of Disease Severity and Bacterial Burden in Pulmonary Tuberculosis. Open Forum Infect Dis. 2019;6(7):ofz257. doi: https://doi.org/10.1093/ofid/ofz257
  22. Master SS, Rampini SK, Davis AS, et al. Mycobacterium tuberculosis Prevents Inflammasome Activation. Cell Host Microbe. 2008;3(4):224–232. doi: https://doi.org/10.1016/j.chom.2008.03.003
  23. Winchell CG, Mishra BB, Phuah JY, et al. Evaluation of IL-1 Blockade as an Adjunct to Linezolid Therapy for Tuberculosis in Mice and Macaques. Front Immunol. 2020;11:891. doi: https://doi.org/10.3389/fimmu.2020.00891
  24. Moore KW, de Waal Malefyt R, Coffman RL, et al. Interleukin-10 and the Interleukin-10 Receptor. Annu Rev Immunol. 2001;19(1):683–765. doi: https://doi.org/10.1146/annurev.immunol.19.1.683
  25. Saraiva M, O’Garra A. The regulation of IL-10 production by immune cells. Nat Rev Immunol. 2010;10(3):170–181. doi: https://doi.org/10.1038/nri2711
  26. Almeida AS, Lago PM, Boechat N, et al. Tuberculosis is associated with a down-modulatory lung immune response that impairs Th1-type immunity. J Immunol. 2009;183(1):718–731. doi: https://doi.org/10.4049/jimmunol.0801212
  27. Verbon A, Juffermans N, Van Deventer SJ, et al. Serum concentrations of cytokines in patients with active tuberculosis (TB) and after treatment. Clin Exp Immunol. 1999;115(1):110–113. doi: https://doi.org/10.1046/j.1365-2249.1999.00783.x
  28. Bonecini-Almeida MG, Ho JL, Boéchat N, et al. Down-modulation of lung immune responses by interleukin-10 and transforming growth factor beta (TGF-beta) and analysis of TGF-beta receptors I and II in active tuberculosis. Infect Immun. 2004;72(5):2628–2634. doi: https://doi.org/10.1128/IAI.72.5.2628-2634.2004
  29. Huard RC, Chitale S, Leung M, et al. The mycobacterium tuberculosis complex-restricted gene cfp32 encodes an expressed protein that is detectable in tuberculosis patients and is positively correlated with pulmonary interleukin-10. Infect Immun. 2003;71(12):6871–6883. doi: https://doi.org/10.1128/IAI.71.12.6871-6883.2003
  30. Azaiz MB, Jemaa AB, Sellami W, et al. Deciphering the balance of IL-6/IL-10 cytokines in severe to critical COVID-19 patients. Immunobiology. 2022;227(4):152236. doi: https://doi.org/10.1016/j.imbio.2022.152236
  31. Tanaka T, Narazaki M, Kishimoto T. IL-6 in inflammation, immunity, and disease. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2014;6(10):a016295. doi: https://doi.org/10.1101/cshperspect.a016295
  32. Pavlova EN, Lepekha LN, Rybalkina EYu, et al. High and Low Levels of ABCB1 Expression Are Associated with Two Distinct Gene Signatures in Lung Tissue of Pulmonary TB Patients with High Inflammation Activity. Int J Mol Sci. 2023;24(19):14839. doi: https://doi.org/10.3390/ijms241914839
  33. Niemand C, Nimmesgern A, Haan S, et al. Activation of STAT3 by IL-6 and IL-10 in primary human macrophages is differentially modulated by suppressor of cytokine signaling 3. J Immunol. 2003;170(6):3263–3272. doi: https://doi.org/10.4049/jimmunol.170.6.3263
  34. Wang H, Lafdil F, Kong X, et al. Signal transducer and activator of transcription 3 in liver diseases: a novel therapeutic target. Int J Biol Sci. 2011;7(5):536–550. doi: https://doi.org/10.7150/ijbs.7.536
  35. Wu Q, Hossfeld A, Gerberick A, et al. Effect of Mycobacterium tuberculosis Enhancement of Macrophage P-Glycoprotein Expression and Activity on Intracellular Survival During Antituberculosis Drug Treatment. J Infect Dis. 2019;220(12):1989–1998. doi: https://doi.org/10.1093/infdis/jiz405
  36. Liu J, Zhou F, Chen Q, et al. Chronic inflammation up-regulates P-gp in peripheral mononuclear blood cells via the STAT3/Nf-κb pathway in 2,4,6-trinitrobenzene sulfonic acid-induced colitis mice. Sci Rep. 2015;5:13558. doi: https://doi.org/0.1038/srep13558
  37. Pavlova EN, Erokhina MV, Rybalkina EYu, et al. The Effect of Rifampicin on the Induction of MDR1/P-gp Activity in Proinflammatory Human Macrophages. Antibiot Khimioter = Antibiotics and Chemotherapy. 2022;67(3–4):16–22. (In Russ.). doi: https://doi.org/10.37489/0235-2990-2022-67-3-4-16-22
  38. Gupta S, Tyagi S, Bishai WR. Verapamil increases the bactericidal activity of bedaquiline against Mycobacterium tuberculosis in a mouse model. Antimicrob Agents Chemother. 2015;59(1):673–676. doi: https://doi.org/10.1128/AAC.04019-1
  39. Louw GE, Warren RM, Gey van Pittius NC, et al. Rifampicin reduces susceptibility to ofloxacin in rifampicin-resistant Mycobacterium tuberculosis through efflux. Am J Respir Crit Care Med. 2011;184(2):269–276. doi: https://doi.org/10.1164/rccm.201011-1924OC
  40. van der Deen M, Timens W, Timmer-Bosscha H, et al. Reduced inflammatory response in cigarette smoke exposed Mrp1/Mdr1a/1b deficient mice. Respir Res. 2007;8(1):49. doi: https://doi.org/10.1186/1465-9921-8-49
  41. Drach J, Gsur A, Hamilton G, et al. Involvement of P-glycoprotein in the transmembrane transport of interleukin-2 (IL-2), IL-4, and interferon-gamma in normal human T lymphocytes. Blood. 1996;88(5):1747–1754.
  42. Abualsunun WA, Sahin C, Cummins CL, et al. Essential role of STAT-3 dependent NF-κB activation on IL-6-mediated downregulation of hepatic transporters. Eur J Pharm Sci. 2020;143:105151. doi: https://doi.org/10.1016/j.ejps.2019.105151
  43. Chen HK, Chen YL, Wang CY, et al. ABCB1 Regulates Immune Genes in Breast Cancer. Breast Cancer (Dove Med Press). 2023;15:801–811. doi: https://doi.org/10.2147/BCTT.S421213
  44. Kooij G, Backer R, Koning JJ et al. P-Glycoprotein acts as an immunomodulator during neuroinflammation. PLoS One. 2009;4(12):e8212. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0008212
  45. Hu B, Zou T, Qin W, et al. Inhibition of EGFR Overcomes Acquired Lenvatinib Resistance Driven by STAT3–ABCB1 Signaling in Hepatocellular Carcinoma. Cancer Res. 2022;82(20):3845–3857. doi: https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-21-4140
  46. Zhao L, Bin S, He HL, et al. Sodium butyrate increases P-gp expression in lung cancer by upregulation of STAT3 and mRNA stabilization of ABCB1. Anticancer Drugs. 2018;29(3):227–233. doi: https://doi.org/10.1097/cad.0000000000000588
  47. Woodahl EL, Ho RJ. The role of MDR1 genetic polymorphisms in interindividual variability in P-glycoprotein expression and function. Curr Drug Metab. 2004;5(1):11–19. doi: https://doi.org/10.2174/1389200043489108
  48. Naidoo A, Chirehwa M, Ramsuran V, et al. Effects of genetic variability on rifampicin and isoniazid pharmacokinetics in South African patients with recurrent tuberculosis. Pharmacogenomics. 2019;20(4):225–240. doi: https://doi.org/10.2217/pgs-2018-0166
  49. Hodges LM, Markova SM, Chinn LW, et al. Very important pharmacogene summary: ABCB1 (MDR1, P-glycoprotein). Pharmacogenetics Genomics. 2011;21(3):152–161. doi: https://doi.org/10.1097/FPC.0b013e3283385a1c
  50. Boni FG, Hamdi I, Koundi LM, et al. Cytokine storm in tuberculosis and IL-6 involvement. Infect Genet Evol. 2022;97:105166. doi: https://doi.org/10.1016/j.meegid.2021.105166
  51. Cantini F, Nannini C, Niccoli L, et al. Risk of Tuberculosis Reactivation in Patients with Rheumatoid Arthritis, Ankylosing Spondylitis, and Psoriatic Arthritis Receiving Non-Anti-TNF-Targeted Biologics. Mediators Inflamm. 2017;2017:8909834. doi: https://doi.org/10.1155/2017/8909834

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Туберкулемы с признаками умеренной активности воспалительного процесса: А — общий вид; Б, В — очаги отсева в виде гранулем или казеозного некроза с признаками организации. Окраска гематоксилином и эозином. Масштабный отрезок — 100 мкм Примечание. КН — казеозный некроз; ГС — грануляционный слой; ФС — фиброзный слой; ЭК — эпителиоидно-клеточная гранулема.

Скачать (656KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Туберкулемы легкого с признаками высокой активности воспалительного процесса: А — казеозный некроз с признаками расплавления, окруженный широким слоем грануляционной ткани, содержащей клеточные элементы воспаления и эпителиоидно-клеточные гранулемы; Б — очаг отсева в виде сливающихся между собой эпителиоидно-клеточных гранулем с некрозом и без; В — фокус казеозного некроза, окруженный грануляционной тканью без выраженных признаков организации. Окраска гематоксилином и эозином. Масштабный отрезок — 100 мкм Примечание. КН — казеозный некроз; ГС — грануляционный слой; ФС — фиброзный слой; НП — участок неспецифической пневмонии; ЭК — эпителиоидно-клеточная гранулема.

Скачать (717KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Гистограммы, демонстрирующие высокий уровень экспрессии генов ABCB1, IL6, IL1B, TGFB1 в туберкулемах с высокой активностью специфического воспаления

Скачать (234KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Матрица значимых коэффициентов корреляции Спирмена (r) между относительными уровнями экспрессии генов в легких больных с диагнозом «множественные туберкулемы»

Скачать (53KB)
Метаданные

© Издательство "Педиатръ", 2025



Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах