Микробный пептид способствует развитию легочного фиброза

При прогрессирующем легочном фиброзе архитектура альвеол разрушается в результате чрезмерного отложения внеклеточного матрикса. Это приводит к дыхательной недостаточности и смерти. Терапия может только замедлить, но не обратить фиброз вспять. Важная задача — идентифицировать факторы, инициирующие и поддерживающие фиброз. Недавно было показано, что на течение заболевания может влиять микробиом.

Из супернатанта культуры Staphylococcus nepalensis, изолированной из легкого при фиброзе, выделили пептид коризин. В бронхоальвеолярной лаважной жидкости пациентов с идиопатическим легочным фиброзом (ИЛФ) содержится больше коризина, чем у здоровых контролей. Этот пептид способствует митохондриальной дисфункции, образованию активных форм кислорода, повреждению эпителия и прогрессированию заболевания в мышиных моделях легочного фиброза. Коризин вызывает окислительный стресс и запускает сигнальные программы, связанные с апоптозом, в эпителиальных клетках. Исследователи из Японии выяснили, какими еще эффектами обладает коризин.

Коризин формируется путем протеолитической деградации бактериальных трансгликозилаз, его источник — микробиота. Анализ лаважа пациентов с ИЛФ и контролей подтвердил наличие в образцах пациентов коризина и коризин-подобных пептидов, источником которых являются бактерии.

Далее авторы проверили, как эти пептиды влияют на процессы, происходящие в фиброзных легких. При обострении фиброза в легких повышаются уровни медиаторов, связанных с воспалением и повреждением эпителия, включая IL-8, MCP-1, TNF-α, FasL, HMGB1 и PAI-1, а с ними и коризина. Более того, во время обострения (но не стабильного заболевания) уровни коризина коррелировали с уровнями этих медиаторов.

Исследовали нашли свидетельства того, что коризин индуцирует апоптоз в эпителиальных клетках альвеол (AEC). Пептид проникает в цитоплазму и накапливается в митохондриях клеток A549 и первичных AEC.

Ранее было показано, что коризин способствует развитию сенесценции в клетках паренхимы почек человека. Если на AEC воздействовать синтетическим коризином, то в клетках растет активность β-галактозидазы, ассоциированной с сенесценцией. Антитело к коризину препятствует росту. Уровни других маркеров сенесценции тоже росли под действием пептида, а уровни маркеров пролиферации, напротив, снижались.

Коризин повышал уровень p21 в первичных AEC и клетках A549, а также индуцировал секреторный фенотип, связанный с сенесценцией. То есть коризин вызывает клеточную сенесценцию, и этот процесс можно затормозить антителами к коризину.

Пептид вызывает эпителиально-мезенхимальный переход (ЭМП) в клетках A549, что подтвердили по их морфологии, а также по росу экспрессии COL1A1, FN1, VIM и TGFβ1 и снижению экспрессии CDH1 (E-кадгерина).

Анализ РНК единичных клеток подтвердил полученные результаты — коризин повышал экспрессию генов, связанных с апоптозом, воспалением и сенесценцией, а также ЭМП.

Анализ белок-белковых взаимодействий показал, что коризин взаимодействует с ключевыми субъединицами протеасом (PSMA4 и PSMD4), E3 убиквитинлигазами и регуляторами убиквитинирования. Вероятно, коризин нарушает протеостаз, ускоряет деградацию ключевых регуляторов и индуцирует стресс, тем самым усиливая апоптоз, сенесценцию и фиброз.

Предыдущие эксперименты проводили на синтетическом коризине, который нестабилен в растворе; только малая его часть правильно сложена и биологически активна, так что требуются его большие количества. Но авторы подтвердили многие свойства синтетического пептида на нативном коризине из лаважа пациентов. В частности, нативный коризин усиливал протеасомную активность, как и синтетический.

Авторы получили мышей, которые постоянно экспрессировали корезин. Приблизительно в возрасте 12 недель у этих мышей развивается легочный фиброз. Если ввести мышам блеомицин, который индуцирует повреждение эпителия и фиброз, трансгенные мыши живут меньше обычных. У них регистрируется воспаление и фиброз.

Таким образом, коризин механистически связывает нарушение эпителиального протеостаза с апоптозом, сенесценцией и профибротическим ремоделированием при ИФЛ. При этом коризин не просто связан с заболеванием, но и достаточен для инициирования и усиления фиброза.

Микробный пептид коризин усиливает поражение почек при диабете