Формирование фенотипа макрофагов при воспалительном и фиброгенном ответе: роль мевалонатного метаболического пути и ядерных рецепторов LXR

   При хроническом воспалении и атерогенезе в макрофагах накапливаются свободный холестерин (ХС) и его окисленные производные, оксистеролы (ОС). Однако влияние этих стеролов на баланс про- и антивоспалительных цитокинов в макрофагах в воспалительном ответе изучено крайне слабо. И ХС, и ОС способны влиять на активность мевалонатного метаболического пути и ядерных гормональных рецепторов LXR. Тем не менее роль этого пути и рецепторов LXR в макрофаг-поляризующих эффектах ХС и ОС неизвестна. В данной работе исследовали эффекты ХС и ОС на про- и антивоспалительный /фиброгенный ответ макрофагов, а также роль мевалонат- и LXR-зависимых механизмов в этих эффектах. В культуре макрофагов изучали эффект ХС, ОС, аторвастатина и мевалоновой кислоты на ЛПС-индуцированную продукцию фактора некроза опухоли альфа (ФНО-α), интерлейкина-10 (ИЛ-10) и трансформирующего фактора роста бета 1 (ТФР-β1). Исследование проводилось на первичных мышиных макрофагах, предварительно инкубированных с ХС, 25-гидроксихолестеролом (25-ОН-ХС), 7-кето-ХС, фарнезолом или аторвастатином в присутствии или в отсутствие мевалоната. Далее клетки стимулировали бактериальным липополисахаридом (ЛПС) и определяли продукцию цитокинов. Преинкубация макрофагов с ХС, 25-ОН-ХС или аторвастатином снижала ЛПС-индуцированную продукцию ФНО-α, тогда как добавление в культуры мевалоновой кислоты отменяло эффекты аторвастатина и ХС. 25-ОН-ХС, 7-кето-ХС и аторвастатин (но не фарнезол) ингибировали продукцию ИЛ-10 в ЛПС-стимулированных макрофагах, а добавление мевалоната в инкубационную среду, содержащую ХС или аторвастатин, восстанавливало эту продукцию. Присутствие ХС или аторвастатина в среде преинкубации значительно усиливало продукцию ТФР-β1, в то время как 25-ОН-ХС или фарнезол резко тормозили эту продукцию. Мевалонат отменял влияние ХС или аторвастатина, но не 25-ОН-ХС или фарнезола на продукцию ТФР-β1. Сделан вывод, что при воспалении присутствие ХС в микроокружении макрофагов способствует формированию в них антивоспалительного и фиброгенного типа ответа, и этот ответ связан, по крайней мере частично, с дефицитом промежуточных продуктов мевалонатного пути, в частности с дефицитом фарнезилпирофосфата. В то же время гидроксистеролы подавляют и про-, и антивоспалительный ответ макрофагов независимо от влияния на мевалонатный путь. Очевидно, фармакологическое вмешательство в процесс фарнезилирования может быть новым подходом к контролю хронического воспалительного ответа, в том числе атерогенеза.

1. Siasos G., Tousoulis D., Kioufis S. et al. Inflammatory mechanisms in atherosclerosis: the impact of matrix metalloproteinases // Curr. Top. Med. Chem. 2012. Vol. 12. P. 1132–1148.

2. Watanabe N., Ikeda U. Matrix metalloproteinases and atherosclerosis // Curr. Atheroscler. Rep. 2004. Vol. 6. P. 112–120.

3. Schwartz Y. Sh., Dushkin M. I., Komarova N. I. et al. Cholesterol-induced stimulation of postinflammatory liver fibrosis // Bull. Exp. Biol. Med. 2008. Vol. 145. P. 692–695.

4. Poli G., Biasi F., Leonarduzzi G. Oxysterols in the pathogenesis of major chronic diseases // Redox. Biol. 2013. Vol. 1. P. 125–130.

5. Hansson G. K., Robertson A. K., Söderberg-Naucler C. Inflammation and atherosclerosis // Annu. Rev. Pathol. 2006. Vol. 1. P. 297–329

6. Dushkin M. I., Vereshchagin E. I., Grebenshchikov A. Iu. et al. Effects of hydroxysterols on expression of inflammatory cytokine genes and their level in macrophages tolerant to endotoxin // Bull. Exp. Biol. Med. 1999. Vol. 127. P. 71–74.

7. Sadamatsu K., Shimokawa H., Tashiro H., Yamamoto K. D. et al. Different effects of simvastatin and losartan on cytokine levels in coronary artery disease // Am. J. Cardiovasc. Drugs. 2006. Vol. 6. P. 169–175.

8. Porreca E., Di Febbo C. Baccante G. et al. Increased transforming growth factor-beta(1)circulating levels and production in human monocytes after3-hydroxy-3-methyl-glutaryl-coenzyme A reductase inhibition with pravastatin // J. Am. Coll. Cardiol. 2002. Vol. 39. P. 1752–1757.

9. Lefebvre P., Cariou B., Lien F. et al. Role of bile acids and bile acid receptors in metabolic regulation // Physiol. Rev. 2009. Vol. 89. P. 147–191.

10. Dushkin M. I., Perminova O. M., Safina A. F. et al. Influence of the activation of the immune system cells on the parameters of lipid metabolism in macrophages // Zh. Microbiol. Epidemiol. Immunobiol. 2004. N 6. P. 52–56.

11. Englund M. C., Karlsson A. L., Wiklund O. et al. 25-hydroxycholesterol induceslipopolysaccharide-tolerance and decreases alipopolysaccharide-induced TNF-alpha secretion in macrophages // Atherosclerosis. 2001. Vol. 158. P. 61–71.

12. Ohlsson B. G., Englund M. C., Karlsson A. L. et al. Oxidized low density lipoproteininhibits lipopoly-saccharide-induced binding of nuclear factor-kappa-B to DNA and the subsequent expression oftumor necrosis factor-alpha and interleukin-1 beta in macrophages // J. Clin. Invest.1996. Vol. 88. P. 78–89.

13. Siegemund S., Sauer K. Balancing pro- and anti-inflammatory TLR4 signaling // Nat. Immunol. 2012. Vol. 13. P. 1031–1033.

14. Huynh M. L., Fadok V. A., Henson P. M. Phos phatidylserine-dependent ingestion of apoptotic cells promotes TGF-beta1 secretion and the resolution of inflammation // J. Clin. Invest. 2002. Vol. 109. P. 41–50.

15. Madenspacher J. H., Draper D. W., Smoak K. A. et al. Dyslipidemia induces opposingeffects on intrapulmonary and extrapulmonary host defense through divergent TLR response phenotypes // J. Immunol. 2010. Vol. 185. P. 1660–1669.

16. Khovidhunkit W., Kim M. S., Memon R. A. et al. Effects of infection and inflammation on lipid and lipoprotein metabolism // J. Lipid Res. 2004. Vol. 45. P. 1169–1196.

17. Memon R. A., Shechter I., Moser A. H. et al. Endotoxin, tumor necrosis factor and interleukin-1 decrease hepatic squalene synthaseactivity, protein and mRNA levels in Syrian hamsters // J. Lipid Res. 1997. Vol. 38. P. 1620–1629.

18. Mather, Chen X. M., McGinn S. et al. High glucose induced endothelial cellgrowth inhibition is associated with an increase in TGF-beta 1 secretion and inhibition of Rasprenylation via suppression of the mevalonate pathway // Int. J. Biochem. Cell. Biol. 2009. Vol. 41. P. 561–5919.

19. Park H. J., Galper J. B. 3-Hydroxy-3-methylglutaryl-CoA reductase inhibitors up-regulate TGF-β signaling incultured heart cells via inhibition of geranyl geranylation of RhoAGTPase // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1999. Vol. 96. P. 11525–11530.

20. Bulus N. M., Sheng H. M., Sizemore N. et al. Rasmediated suppression of TGFbetaRII expression in intestinal epithelial cells in volves Raf-independent signaling // Neoplasia. 2000. Vol. 2. P. 357–364.

21. Adnane J., Bizouarn F. A., Chen Z. et al. Inhibition of farnesyl transferase increases TGFbeta type II receptor expression and enhances responsiveness of human cancer cells to TGFbeta // Oncogene. 2000. Vol. 19. P. 5525–5533.

22. Adnane J., Seijo E., Chen Z. et al. RhoB, not RhoA, represses the transcription of the transforming growth factor β Type II Receptor by a mechanism in volving activatorprotein 1 // J. Biol. Chem. 2002. Vol. 277. P. 8500–8507.