Роль перлекана в ремоделировании внеклеточного матрикса печени, легких и селезенки мышей после введения вакцины БЦЖ и липосомальной формы декстразида

Несмотря на известные достижения в диагностике туберкулёза, вопросы механизма развития и лечения фибротических осложнений остаются актуальными и нуждаются в решении. Цель исследования - изучить содержание перлекана и выяснить его участие в ремоделировании внеклеточного матрикса органов мышей с туберкулёзным воспалением и при введении им противотуберкулёзной композиции. Материалы и методы. Эксперимент проводили на мышах-самцах линии BALB/с, которые были разделены на 4 группы по 5 особей в каждой. Всем животным за исключением интактных мышей (группа 1) для моделирования генерализованного туберкулёзного процесса однократно ретроорбитально вводили вакцину БЦЖ (0,5 мг микробных тел в 0,2 мл 0,9% раствора NaCl). Через 6 мес после инфицирования в течение 3 мес мышам группы 2 внутриперитонеально вводили 50 мкл 0,9% раствора NaCl, группы 3 - внутриперитонеально 50 мкл раствора липосомальной формы декстразида (ЛФДЗ, конъюгат изониазида и окисленного декстрана, заключенный в липосомы), группы 4 - ингаляционно подавали раствор ЛФДЗ, распыляя в камере через небулайзер в течение 5 мин из расчёта 50 мкл раствора на животное. После последнего введения раствора NaCl и ЛФДЗ мышей выводили из эксперимента, забирали органы, готовили гомогенаты тканей. Измеряли содержание перлекана, гиалуронана, белково-связанного гидроксипролина, тканевых ингибиторов металлопротеиназ (ТИМП-1, ТИМП-2) и активность матриксных металлопротеиназ (ММП), гиалуронидаз, α2-макроглобулина. Результаты. Во всех органах инфицированных мышей было увеличено содержание перлекана, гиалуронана, белково-связанного гидроксипролина, ТИМП-1, ТИМП-2, активированы ММП, гиалуронидазы, α2-макроглобулин. Независимо от способа введения ЛФДЗ уменьшалась выраженность фиброза за счет снижения содержания гиалуронана во всех органах и белково-связанного гидроксипролина в лёгких. Перлекан при внутриперитонеальном введении участвует в фиброзировании селезёнки, ингаляционном - отражает выраженность фиброза печени. Заключение. Корреляции перлекана с компонентами внеклеточного матрикса отражают участие в регуляции фиброза органов при БЦЖ-индуцированном воспалении.

туберкулёз, липосомальная форма декстразида, перлекан, гиалуронан, гидроксипролин/коллаген, α2-макроглобулин, матриксные металлопротеиназы/тканевые ингибиторы металлопротеиназ, гиалуронидазы, органы мышей, фиброз

1. Global tuberculosis report 2020. Geneva: World Health Organization; 2020.

2. Shkurupiy V. A., Kim L. B., Potapova O. V., et al. Fibrogenesis in granulomas and lung interstitium in tuberculous inflammation in mice. Bull. Exp. Biol. Med. 2014;156(6):731-5. doi: 10.1007/s10517-014-2435-y.

3. Lord M. S., Tang F., Rnjak-Kovacina J., et al. The multifaceted roles of perlecan in fibrosis. Matrix Biol. 2018;68-69:150-66. doi: 10.1016/j.matbio.2018.02.013.

4. Karsdal M. A., Nielsen S. H., Leeming D. J., et al. The good and the bad collagens of fibrosis - Their role in signaling and organ function. Adv. Drug Deliv. Rev. 2017;121:43-56. doi: 10.1016/j.addr.2017.07.014.

5. Karsdal M. A., Daniels S. J., Holm Nielsen S., et al. Collagen biology and non-invasive biomarkers of liver fibrosis. Liver Int. 2020;40(4):736-50. doi: 10.1111/liv.14390.

6. Giannandrea M., Parks W. C. Diverse functions of matrix metalloproteinases during fibrosis. Dis. Model Mech. 2014;7(2):193-203. doi: 10.1242/dmm.012062.

7. Iozzo R. V., Schaefer L. Proteoglycan form and function: a comprehensive nomenclature of proteoglycans. Matrix Biol. 2015;42:11-55. doi: 10.1016/j.matbio.2015.02.003.

8. Farach-Carson M.C., Warren C. R., Harrington D. A., Carson D. D. Border patrol: insights into the unique role of perlecan/heparan sulfate proteoglycan 2 at cell and tissue. Matrix Biol. 2014;34:64-79. doi:10.1016/j.matbio.2013.08.004.

9. McCarthy K. J. The basement membrane proteoglycans perlecan and agrin: something old, something new. Curr. Top Membr. 2015;76:255-303. doi: 10.1016/bs.ctm.2015.09.001.

10. Arikawa-Hirasawa E. Role of perlecan in development and diseases. Adv. Dev. Biol. 2005;15:65-80. doi: 10.1016/S1574-3349(05)15002-9.

11. Melrose J. Perlecan, a modular instructive proteoglycan with diverse functional properties.Int. J. Biochem. Cell Biol. 2020;128:105849. doi: 10.1016/j.biocel.2020.105849.

12. Kim L. B., Putyatina A. N., Russkikh G. S., Shkurupy V. A. Antifibrotics effect of liposome-encapsulated composition of oxidized dextran and isonicotinic acid hydrazide in mice with BCG-induced granulomatosis depends on administration route. Bull. Exp. Biol. Med. 2020;169(1):71-6. doi: 10.1007/s10517-020-04827-4.

13. Kim L. B., Putyatina A. N., Russkikh G. S., Shkurupy V. A. Specific parameters of extracellular matrix remodeling of liver and lungs of mice with BCG granulomatosis during chronic inflammation depending on the method of administration of liposomal oxidized dextran. Tuberculosis and Lung Diseases. 2021;99(8):40-6. (In Russ.) doi: 10.21292/2075-1230-2021-99-8-40-46.@@ Ким Л. Б., Путятина А. Н., Русских Г. С., Шкурупий В. А. Особенности ремоделирования внеклеточного матрикса печени и лёгких мышей с БЦЖ-гранулематозом в периоде хронического воспаления в зависимости от способа введения липосомальной формы декстразида // Туберкулёз и болезни лёгких. - 2021. - Т. 99, № 8. - С. 40-6.

14. Shkurupii V. A., Kim L. B., Potapova O. V. et al. Study of fibrotic complications and hydroxyproline content in mouse liver at different stages of generalized BCG-induced granulomatosis. Bull. Exp. Biol. Med. 2014;157(4):466-9. doi: 10.1007/s10517-014-2592-z.

15. Kim L. B., Putyatina A. N., Russkikh G. S., Shkurupy V. A. Peculiarities of collagen turnover in aging BALB/c mice. Bull. Exp. Biol. Med. 2020;169(1):100-3. doi: 10.1007/s10517-020-04833-6.

16. Miller J. D., Stevens E. T., Smith D. R., et al. Perlecan: a major IL-2-binding proteoglycan in murine spleen. Immunol. Cell Biol. 2008;86(2):192-9. doi: 10.1038/sj.icb.7100128.

17. Asplund A., Stillemark-Billton P., Larsson E., et al. Hypoxic regulation of secreted proteoglycans in macrophages. Glycobiology. 2010;20(1):33-40. doi: 10.1093/glycob/cwp139.

18. Scotton C. J., Chambers R. C. Molecular targets in pulmonary fibrosis: the myofibroblast in focus. Chest. 2007;132(4):1311-21. doi: 10.1378/chest.06-2568.

19. Hinz B. The myofibroblast: paradigm for a mechanically active cell. J. Biomech. 2010;43(1):146-55. doi: 10.1016/j.jbiomech.2009.09.020.

20. Albeiroti S., Soroosh A., de la Motte C. A. Hyaluronan’s role in fibrosis: a pathogenic factor or a passive player? Biomed. Res.Int. 2015;2015:790203. doi: 10.1155/2015/790203.