Аполипопротеин А-I ингибирует повышенную активность хитотриозидазы и β-глюкозаминидазы в печени мышей с БЦЖ-индуцированным туберкулезным воспалением

Цель исследования – изучить активность лизосомальных хитиназ (хитотриозидазы и β-глюкозаминидазы) в печени мышей на модели БЦЖ-индуцированного туберкулезного воспаления после внутривенного введения аполипопротеина А-I. Материал и методы. Исследование выполнено на мышах-самцах СВА массой 20–22 г. Диссеминированное туберкулезное воспаление моделировали путем однократного внутрибрюшинного введения 0,5 мг вакцины БЦЖ. Активность хитиназ определяли с использованием флуоресцентных субстратов 4-метилумбеллиферил-β-D-N,N′,N′′-триацетилхитотриозиды и 4-метилумбеллиферил-N-ацетил-β-D-глюкозаминидина. Результаты и их обсуждение. БЦЖ-инфицирование животных через 4 недели вызывало значительное увеличение активности эндогенных хитиназ по сравнению с контрольной группой. Так, активность хитотриозидазы повышалась в 3,05 раза (р < 0,001), β-глюкозаминидазы – в 1,76 раза (р < 0,01). Внутривенное введение животным аполипопротеина А-I на фоне БЦЖ-инфицирования ингибировало повышенную активность ферментов, величины достоверно не отличались от контрольных значений. Заключение. Результаты проведенных исследований свидетельствуют о способности аполипопротеина А-I снижать повышенную активность эндогенных лизосомальных хитиназ в печени мышей с БЦЖ-индуцированным туберкулезным воспалением. 

1. Vergne I., Chua J., Lee H., Lucas M., Belisle J., Deretic V. Mechanism of phagolysosome biogenesis block by viable Mycobacterium tuberculosis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2005;102(11):4033–4038. doi: 10.1073/pnas.0409716102

2. Hmama Z., Sendide K., Talal A., Garcia R., Dobos K., Reiner N.E. Quantitative analysis of phagolysosome fusion in intact cells: inhibition by mycobacterial lipoarabinomannan and rescue by an 1alpha,25-dihydroxyvitamin D3-phosphoinositide 3-kinase pathway. J. Cell. Sci. 2004;117(Pt 10):2131–2140. doi: 10.1242/ jcs.01072

3. Pandit S., Roy S., Pillai J., Banerjee S. Formulation and intracellular trafficking of lipid-drug conjugate nanoparticles containing a hydrophilic antitubercular drug for improved intracellular delivery to human macrophages. ACS Omega. 2020;5(9):4433–4448. doi: 10.1021/acsomega.9b03523

4. Суменкова Д.В., Поляков Л.М., Панин Л.Е. Влияние комплекса изониазида с аполипопротеином А-I на активность ферментов лизосом у мышей с моделью туберкулезного воспаления. Эксперим. и клин. фармакол. 2012;75(11):28–30.

5. Sumenkova D.V., Polyakov L.M., Panin L.E. Influence of isoniazid complex with A-I apolipoprotein on activity of lysosomal enzymes in mice with tuberculous inflammation model. Eksperimental’naya i klinicheskaya farmakologiya = Experimental and Clinical Pharmacology. 2012;75(1):29–32. [In Russian].

6. Chua J., Vergne I., Master S., Deretic V. A tale of two lipids: Mycobacterium tuberculosis phagosome maturation arrest. Curr. Opin. Microbiol. 2004;7(1):71– 77. doi: 10.1016/j.mib.2003.12.011

7. Поляков Л.М., Князев Р.А., Котова М.В., Русских Г.С., Соловьева Е.И., Рябченко А.В. Аполипопротеин А-I повышает активность лизосомальных гликозидаз в печени мышей с БЦЖ-индуцированным туберкулезным воспалением. Сиб. науч. мед. ж. 2021;41(6):51–55. doi: 10.18699/ SSMJ20210605

8. Polyakov L.M., Knyazev R.A., Kotova M.V., Russkikh G.S., Solov’eva E.I., Ryabchenko A.V. Apolipoprotein A-I increases the activity of lysosomal glycosidases in the liver of mice with BCG-induced tuberculosis inflammation. Sibirskij nauchnyj medicinskij zhurnal = Siberian Scientific Medical Journal. 2021;41(6):51–55. doi:10.18699/SSMJ20210605

9. Hollak C.E., van Weely S., van Oers M.H., Aerts J.M. Marked elevation of plasma chitotriosidase activity. A novel hallmark of Gaucher disease. J. Clin. Invest. 1994;93(3):1288–1292. doi: 10.1172/JCI117084

10. Tronsmo A., Harman G.E. Detection and quantification of N-acetyl-beta-D-glucosaminidase, chitobiosidase, and endochitinase in solutions and on gels. Anal. Biochem. 1993;208(1):74–79. doi: 10.1006/ abio.1993.1010

11. Jungbauer C.G., Uecer E., Stadler S., Birner C., Buchner S., Maier L.S., Luchner A. N-acteyl-ß-D-glucosaminidase and kidney injury molecule-1: New predictors for long-term progression of chronic kidney disease in patients with heart failure. Nephrology (Carlton). 2016;21(6):490–498. doi: 10.1111/nep.12632

12. Kim D.H., Park H.J., Lim S., Lee H.G., Koo J.H., Lee H.G., Choi J.O., Oh J.H., Ha S.J., MinJong K, … Choi J.M. Regulation of chitinase-3-like-1 in T cell elicites Th1 nad cytotoxic responses to inhibit lung metastasis. Nat. Commun. 2018;9(1):503. doi: 10.1038/s41467-017-02731-6

13. Turk J., ŞahutoĞlu A.S., Hatice H., Frese S.A., Karav S. Structural insights of two novel N-acetylglucosaminidase enzymes through in silico methods. Turk. J. Chem. 2020;44(6):1703–1712. doi: 10.3906/ kim-2006-19

14. Elmonem M.A., van den Heuvel L.P., Levtchenko E.N. Immunomodulatory effects of chitotriosidase enzyme. Enzyme Res. 2016; 2016:2682680. doi: 10.1155/2016/2682680

15. Tasci C., Tapan S., Ozkaya S., Demirer E., Deniz O., Balkan A., Ozkan M., Inan I., Kurt I., Bilgic H. Efficacy of serum chitotriosidase activity in early treatment of patients with active tuberculosis and a negative sputum smear. Ther. Clin. Risk Manag. 2012;8:369– 372. doi: 10.2147/tcrm.s31752

16. Boot R.G., Blommaart E.F., Swart E., Ghauharali-van der Vlugt K., Bijl N., Moe C., Place A., Aerts J.M. Identification of a novel acidic mammalian chitinase distinct from chitotriosidase. J. Biol. Chem. 2001;276(9):6770–6778. doi: 10.1074/jbc. M009886200

17. Boot R.G., Renkema G.H., Verhoek M., Strijland A., Bliek J., de Meulemeester T.M., Mannens M.M., Aerts J.M. The human chitotriosidase gene. Nature of inherited enzyme deficiency. J. Biol. Chem. 1998;273(40):25680–25685. doi: 10.1074/ jbc.273.40.25680

18. Bargagli E., Margollicci M., Nikiforakis N., Luddi A., Perrone A., Grosso S., Rottoli G. Chitotriosidase activity in the serum of patients with sarcoidosis and pulmonary tuberculosis. Respiration. 2007;74(5):548–552. doi: 10.1159/000100555

19. Zhu Z., Zheng T., Homer R.J., Kim Y.K., Chen N.Y., Cohn L., Qutayba H.Q., Elias J.A. Acidic mammalian chitinase in asthmatic Th2 inflammation and IL-13 pathway activation. Science. 2004;304(5677):1678–1682. doi: 10.1126/science.1095336

20. di Rosa M., Brundo V.M., Malaguarnera L. New insights on chitinases immunologic activities. World J. Immunol. 2016;6(2):96–104. doi: 10.4049/ jimmunol.172.3.181

21. Yin K., Chen W.J., Zhou Z.G., Zhao G.J., Lv Y.C., Ouyang X.P., Yu X.H., Fu Y., Jiang Z.S., Tang C.K. Apolipoprotein A-I inhibits CD40 proinflammatory signaling via ATP-binding cassette transporter A1-mediated modulation of lipid raft in macrophages. J. Atheroscler. Thromb. 2012;19(9):823–836. doi: 10.5551/jat.12823

22. Polyakov L.M., Sumenkova D.V., Panin L.E. Effect of plasma lipoproteins and their complexes with polysaccharides on interleukin-1β concentration in macrophages of mice with HA-1 ascitic hepatoma. Bull. Exp. Biol. Med. 2009;147(4):466–468. doi: 10.1007/ s10517-009-0557-4

23. Hyka N., Dayer J.M., Modoux C., Kohno T., Edwards C.K., Roux-Lombard P., Burger D. Apolipoprotein A-I inhibits the production of interleukin-1 beta and tumor necrosis factor-alpha by blocking contact-mediated activation of monocytes by T lymphocytes. Blood. 2001;97(8):2381–2389. doi: 10.1182/ blood.v97.8.2381

24. Wadham C., Albanese N., Roberts J., Wang L., Bagley C.J., Gamble J.R., Rye K.A., Barter P.J., Vadas M.A., Xia P. High-density lipoproteins neutralize C-reactive protein proinflammatory activity. Circulation. 2004;109(17):2116–2122. doi: 10.1161/01. CIR.0000127419.45975.26

25. Burger D., Dayer J.M. High-density lipoprotein-associated apolipoprotein A-I: the missing link between infection and chronic inflammation? Autoimmun. Rev. 2002;1(1–2):111–117. doi: 10.1016/s1568- 9972(01)00018-0

26. Tada N., Sakamoto T., Kagami A., Mochizuk K., Kurosaka K. Antimicrobial activity of lipoprotein particles containing apolipoprotein Al. Mol. Cell. Biochem. 1993;119(1–2):171–178. doi: 10.1007/BF00926868.