Введение к работе
І. Актуальность темы.
Псориаз (ОМГМ 177900), или чешуйчатый лишай, является наиболее распространенным хроническим воспалительным, часто рецидивирующим, системным заболеванием кожи. В проявлении патологии задействованы большие группы (сети) взаимодействующих генов/белков. Запуск патологического процесса осуществляется внешними триггерами и стрессовыми факторами. Актуальность темы исследования обусловлена высокой распространенностью этого иммуно-опосредованного заболевания -1-4% населения (отмечена четкая регионально-этническая дифференциация распространенности заболевания, с пиком среди европеоидных этнических групп (Abdel-Nasser A.M. et al., 1997)), несовершенством методов лечения.
Благодаря стремительному развитию геномных и постгеномных технологий, пользуясь литературными источниками и базами данных, можно выделить известные ассоциированные с данными заболеваниями гены, на основании компьютерных исследований составить карты и сети, содержащие гены-кандидаты, и выделить подпроцессы, которые могут являться критическими в развитии патологий, а затем экспериментально проверить полученные геномные карты с помощью молекулярно-биологических методов.
Анализ данных литературы по изучению патогенеза псориатического процесса выявил ключевую роль определенного класса Т-хелперов (Thl7) и, соответственно, вырабатываемого ими интерлейкина 17 (IL-17), в развитии иммунного ответа, а также металлопротеаз (ММР), деятельность которых связана с ремоделированием эпидермиса (повышенной пролиферацией, измененной дифференцировкой кератиноцитов, ускоренным ангиогенезом, привлечением макрофагов и лейкоцитов в зону псориатической бляшки). Кроме того, металлопротеазы участвуют в развитии и регуляции воспалительной реакции, активируя антимикробные белки - про-а-дефензины (Elkington РТ et al., 2005), регулируя миграцию макрофагов и лимфоцитов, проницаемость сосудов, а также регулируя активность воспалительных медиаторов - цитокинов и хемокинов (Manicone AM and McGuire К., 2008). До сих пор в литературе нет данных о действии интерлейкина 17 на кератиноциты при псориатическом процессе, а также о влиянии его на активацию соответствующих металлопротеаз (ММР-1, -2, -9 и -12). Данные об экспрессии IL-17, ММР-1, -2, -9 и -12 в коже довольно противоречивы, поэтому есть необходимость в проведении дополнительных исследований, а также изучении воздействия на экспрессию этих генов различных терапий, применяемых при лечении псориаза.
В связи с вышеизложенным представляется перспективным создание с помощью
биоинформационных подходов сигнальной сети действия IL-17 через транскрипционные факторы к генам мишеням, а, именно, матриксным металлопротеазам, доработка этой сети с учетом уровней экспрессии исследуемых генов и их белков в коже при острой фазе псориатического процесса и после терапии. В представленной работе также исследовано действие IL-17 на культуры клеток - на стабильной культуре иммортализованных кератиноцитов (линия НаСаТ), сходных с кератиноцитами псориатической кожи высокой скоростью пролиферации, и первичных кератиноцитах кожи взрослых здоровых людей.
Цель и задачи исследования.
Целью настоящей работы являлось изучение механизма действия IL-17 на клетки кожи при развитии псориатического процесса.
В связи с этим были поставлены следующие задачи:
1. С помощью биоинформационного анализа базы данных (GEO DataSets)
экспрессии генов при псориазе и анализа обогащения по онтологии канонических
сигнальных карт построить сигнальные пути, ведущие от интерлейкина-17 через
транскрипционные факторы к генам-мишеням.
2. Изучить изменение уровня экспрессии генов ключевых звеньев пути передачи
сигнала от рецептора IL-17 при активной фазе псориатического процесса в пораженной
коже относительно визуально непораженной.
3. Провести анализ изменений в экспрессии исследуемых генов при
биофизическом воздействии на кожу лазерного излучения низкой интенсивности
(Х=1.27нм) и интерференционных токов.
Изучить изменение в экспрессии исследуемых генов в культуре кератиноцитов кожи человека (первичных и иммортализованных) при индукции IL-17.
Верификация сигнального пути IL-17 при ингибировании процесса передачи сигнала от лиганда к рецептору антителами к IL-17RA в культуре кератиноцитов кожи человека.
Научная новизна и практическая значимость работы. Впервые предложен и комплексно изучен путь генных взаимодействий при передаче сигнала от лиганда IL-17, через его рецепторы и ассоциированные с псориазом транскрипционные факторы, приводящий к активации экспрессии матриксных металлопротеаз у больных псориазом.
Впервые изучено действие лазерного излучения и интерференционных токов при лечении псориаза на экспрессию матриксных металлопротеаз и транскрипционнии комплекс АР-1. Обнаружено значительное повышение экспрессии генов ММР-12, ММР-1 и ММР-9 и снижение экспрессии генов АР-1 комплекса (C-JUN, C-FOS, JUN-B и JUN-D) при псориатическом процессе. Показана зависимость повышенной экспрессии генов
матриксных металлопротеаз -ММР-1, -9 ,-12 в культуре кератиноцитов кожи человека от IL-17.
Апробация результатов работы. Материалы работы были доложены и обсуждены на VI Съезде общества медицинских генетиков (Ростов-на-Дону, 2010 г.), 52-й научной конференции МФТИ «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук» (Долгопрудный, 2009), IV Международной школе молодых ученых по молекулярной генетике «Геномика и биология клетки» (Зеленоград, 2010), научно-практической конференции первых международных Беккеровских чтений (Волгоград, 2010), Всероссийской научной конференции молодых ученых «Проблемы биомедицинской науки третьего тысячелетия» (Санкт-Петербург, 2010), 22-й Международной конференции по дерматологии (Сеул, 2011).
Конкурсная поддержка работы. Диссертационная работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Центре теоретических проблем физико-химической фармакологии РАН. Часть экспериментальной работы проводилась на базе Лаборатории функциональной геномики Института общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН в соответствии с планами научно-исследовательских работ Института в рамках Программы Президиума РАН «Фундаментальные науки - медицине», при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (08-04-12136-офи) и ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007—2013 годы» ГК 16.512.11.2049.
Публикации. Основные результаты исследования по теме диссертации представлены в 14 печатных работах, в том числе в 6 статьях в журналах, рекомендованных Высшей Аттестационной Комиссией РФ для опубликования результатов кандидатских диссертаций.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов и обсуждения, заключения, а также выводов и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 144 страницах машинописного текста, включая 8 таблиц и 50 рисунков. Список цитируемых литературных источников включает 282 наименования.
