Роль трансформирующего фактора роста β в патогенезе фиброза легкого при COVID‐19, постковидном синдроме, онкологических и хронических воспалительных заболеваний легких

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Введение. Персистирующий постковидный синдром — это стойкие физические, медицинские и когнитивные последствия коронавирусной болезни 2019 г. (англ.: Coronavirus Disease 2019, COVID-19), включая стойкую иммуносупрессию, фиброз легких, сердца и сосудов, которые приводят к увеличению летальности и ухудшению качества жизни пациентов.

Цель. Провести анализ завершенных зарубежных и отечественных исследований о патофизиологии трансформирующего фактора роста-β (англ.: Transforming Growth Factor β, TGF-β) в условиях COVID-19, постковидного синдрома, онкологических и хронических воспалительных заболеваний легких.

Тучные клетки являются одним из основных продуцентов воспалительных цитокинов при COVID-19, их стимуляция приводит к высвобождению многих провоспалительных цитокинов, таких как интерлейкин 1β, фактор некроза опухоли α, интерлейкин 6, в т. ч. TGF-β. Основой патогенеза постковидного синдрома является сверхэкспрессия TGF-β, приводящая к длительному состоянию иммуносупрессии и фиброзу. TGF-β действует как супрессор опухоли, ингибируя пролиферацию и индуцируя апоптоз на ранних стадиях онкогенеза; играет важную роль в большинстве клеточных биологических процессов, приводящих к ремоделированию структур дыхательных путей; участвует в изменениях эпителия, субэпителиальном фиброзе, ремоделировании гладкой мускулатуры дыхательных путей и микрососудистых изменениях; индуцирует резистентность к действию глюкокортикостероидов; стимулирует выработку фактора свертывания крови XII, приводя тем самым к развитию потенциально фатальных осложнений, таких как тромбоэмболия лёгочной артерии и ишемический инсульт.

Заключение. В настоящем обзоре литературы проведен структурированный анализ многокомпонентной роли TGF-β в патогенезе постковидного синдрома, фиброза легкого при COVID-19, опухолей дыхательной системы, хронической обструктивной болезни легких, бронхиальной астмы. Обосновано возможное использование TGF-β как биомаркера тяжелой и средней степени тяжести COVID-19.

Об авторах

Андрей Валериевич Будневский

Воронежский государственный медицинский университет имени Н.Н. Бурденко

Email: budnev@list.ru
ORCID iD: 0000-0002-1171-2746
SPIN-код: 7381-0612

д.м.н., профессор

Россия, Воронеж

Сергей Николаевич Авдеев

Первый Московский государственный медицинский университет имени И. М. Сеченова (Сеченовский Университет)

Email: serg_avdeev@list.ru
ORCID iD: 0000-0002-5999-2150
SPIN-код: 1645-5524

д.м.н., профессор, академик РАН

Россия, Москва

Евгений Сергеевич Овсянников

Воронежский государственный медицинский университет имени Н.Н. Бурденко

Email: ovses@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8545-6255
SPIN-код: 7999-0433

д.м.н., доцент

Россия, Воронеж

Виктория Викторовна Шишкина

Воронежский государственный медицинский университет имени Н.Н. Бурденко

Email: 4128069@gmail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9185-4578
SPIN-код: 9339-7794

к.м.н.

Россия, Воронеж

Надежда Геннадиевна Алексеева

Воронежский государственный медицинский университет имени Н.Н. Бурденко

Автор, ответственный за переписку.
Email: nadya.alekseva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3357-9384
SPIN-код: 2284-2725
Россия, Воронеж

Инна Mихайловна Первеева

Воронежский государственный медицинский университет имени Н.Н. Бурденко; Воронежская областная клиническая больница №1

Email: perveeva.inna@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5712-9302
SPIN-код: 5995-6533

 к.м.н.

Россия, Воронеж; Воронеж

Аваг Гнуниович Китоян

Воронежский государственный медицинский университет имени Н.Н. Бурденко

Email: kitoyan9812@gmail.com
ORCID iD: 0009-0003-7869-5519
SPIN-код: 6865-4727
Россия, Воронеж

Любовь Николаевна Антакова

Воронежский государственный медицинский университет имени Н.Н. Бурденко

Email: tsvn@bk.ru
ORCID iD: 0000-0001-5212-1005
SPIN-код: 3936-3381

к.б.н.

Россия, Воронеж

Анастасия Сергеевна Юрченко

Воронежский государственный медицинский университет имени Н.Н. Бурденко

Email: yurch.01@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0880-5562
SPIN-код: 3045-5502
Россия, Воронеж

Список литературы

  1. Oronsky B., Larson C., Hammond T.C., et al. A Review of Persistent Post-COVID Syndrome (PPCS) // Clin. Rev. Allergy Immunol. 2023. Vol. 64, No. 1. P. 66–74. doi: 10.1007/s12016-021-08848-3
  2. Walkey A.J., Summer R., Ho V., et al. Acute respiratory distress syndrome: epidemiology and management approaches // Clin. Epidemiol. 2012. Vol. 4. P. 159–169. doi: 10.2147/clep.s28800
  3. Williams A.E., Chambers R.C. The mercurial nature of neutrophils: still an enigma in ARDS? // Am. J. Physiol. Lung Cell. Mol. Physiol. 2014. Vol. 306, No. 3. P. L217–L230. doi: 10.1152/ajplung.00311.2013
  4. Burnham E.L., Janssen W.J., Riches D.W., et al. The fibroproliferative response in acute respiratory distress syndrome: mechanisms and clinical significance // Eur. Respir. J. 2014. Vol. 43, No. 1. P. 276–285. doi: 10.1183/09031936.00196412
  5. Wismans L.V., Lopuhaä B., de Koning W., et al. Increase of mast cells in COVID-19 pneumonia may contribute to pulmonary fibrosis and thrombosis // Histopathology. 2023. Vol. 82, No. 3. Р. 407–419. doi: 10.1111/his.14838
  6. David C.J., Massagué J. Contextual determinants of TGFβ action in development, immunity and cancer // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2018. Vol. 19, No. 7. P. 419–435. doi: 10.1038/s41580-018-0007-0
  7. Saito A., Horie M., Nagase T. TGF-β Signaling in Lung Health and Disease // Int. J. Mol. Sci. 2018. Vol. 19, No. 8. P. 2460. doi: 10.3390/ijms19082460
  8. Shi M., Zhu J., Wang R., et al. Latent TGF-β structure and activation // Nature. 2011. Vol. 474, No. 7351. P. 343–349. doi: 10.1038/nature10152
  9. Gordon K.J., Blobe G.C. Role of transforming growth factor-beta superfamily signaling pathways in human disease // Biochim. Biophys. Acta. 2008. Vol. 1782, No. 4. P. 197–228. doi: 10.1016/j.bbadis.2008.01.006
  10. Kanzaki T., Olofsson A., Morén A., et al. TGF-beta 1 binding protein: A component of the large latent complex of TGF-beta 1 with multiple repeat sequences // Cell. 1990. Vol. 61, No. 6. P. 1051–1061. doi: 10.1016/0092-8674(90)90069-q
  11. Minton K. Extracellular matrix: Preconditioning the ECM for fibrosis // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2014. Vol. 15, No. 12. P. 766–767. doi: 10.1038/nrm3906
  12. Xu P., Liu J., Derynck R. Post-translational regulation of TGF-β receptor and Smad signaling // FEBS Lett. 2012. Vol. 586, No. 14. P. 1871–1884. doi: 10.1016/j.febslet.2012.05.010
  13. Massagué J. TGFβ signalling in context // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2012. Vol. 13, No. 10. P. 616–630. doi: 10.1038/nrm3434
  14. Muppala S., Xiao R., Krukovets I., et al. Thrombospondin-4 mediates TGF-β-induced angiogenesis // Oncogene. 2017. Vol. 36, No. 36. P. 5189–5198. doi: 10.1038/onc.2017.140
  15. Robertson I.B., Horiguchi M., Zilberberg L., et al. Latent TGF-β-binding proteins // Matrix Biol. 2015. Vol. 47. P. 44–53. doi: 10.1016/j.matbio.2015.05.005
  16. Moustakas A., Heldin C.–H. Non-Smad TGF-beta signals // J. Cell Sci. 2005. Vol. 118, Pt. 16. P. 3573–3584. doi: 10.1242/jcs.02554
  17. Galvão F. Jr., Grokoski K.C., da Silva B.B., et al. The amyloid precursor protein (APP) processing as a biological link between Alzheimer's disease and cancer // Ageing Res. Rev. 2019. Vol. 49. P. 83–91. doi: 10.1016/j.arr.2018.11.007
  18. Johnson H.E., Toettcher J.E. Signaling Dynamics Control Cell Fate in the Early Drosophila Embryo // Dev. Cell. 2019. Vol. 48, № 3. P. 361–370.e3. doi: 10.1016/j.devcel.2019.01.009
  19. Böhmer R.M. IL-3-dependent early erythropoiesis is stimulated by autocrine transforming growth factor beta // Stem Cells. 2004. Vol. 22, No. 2. P. 216–224. doi: 10.1634/stemcells.22-2-216
  20. Jinnin M., Ihn H., Tamaki K. Characterization of SIS3, a novel specific inhibitor of Smad3, and its effect on transforming growth factor-beta1-induced extracellular matrix expression // Mol. Pharmacol. 2006. Vol. 69, No. 2. P. 597–607. doi: 10.1124/mol.105.017483
  21. Ota K., Quint P., Weivoda M.M., et al. Transforming growth factor beta 1 induces CXCL16 and leukemia inhibitory factor expression in osteoclasts to modulate migration of osteoblast progenitors // Bone. 2013. Vol. 57, No. 1. P. 68–75. doi: 10.1016/j.bone.2013.07.023
  22. Batra V., Musani A.I., Hastie A.T., et al. Bronchoalveolar lavage fluid concentrations of transforming growth factor (TGF)-beta1, TGF-beta2, interleukin (IL)-4 and IL-13 after segmental allergen challenge and their effects on alpha-smooth muscle actin and collagen III synthesis by primary human lung fibroblasts // Clin. Exp. Allergy. 2004. Vol. 34, No. 3. P. 437–444. doi: 10.1111/j.1365-2222.2004.01885.x
  23. Chiang C.–H., Chuang C.–H., Liu S.–L. Transforming growth factor-β1 and tumor necrosis factor-α are associated with clinical severity and airflow limitation of COPD in an additive manner // Lung. 2014. Vol. 192, No. 1. P. 95–102. doi: 10.1007/s00408-013-9520-2
  24. Hinz B. The extracellular matrix and transforming growth factor-β1: Tale of a strained relationship // Matrix Biol. 2015. Vol. 47. P. 54–65. doi: 10.1016/j.matbio.2015.05.006
  25. Brown S.D., Baxter K.M., Stephenson S.T., et al. Airway TGF-β1 and oxidant stress in children with severe asthma: association with airflow limitation // J. Allergy Clin. Immunol. 2012. Vol. 129, No. 2. P. 388–396.e1-8. doi: 10.1016/j.jaci.2011.11.037
  26. Harris W.T., Muhlebach M.S., Oster R.A., et al. Transforming growth factor-beta(1) in bronchoalveolar lavage fluid from children with cystic fibrosis // Pediatr. Pulmonol. 2009. Vol. 44, No. 11. P. 1057–1064. doi: 10.1002/ppul.21079
  27. Thomas B.J., Kan-O K., Loveland K.L., et al. In the Shadow of Fibrosis: Innate Immune Suppression Mediated by Transforming Growth Factor-β // Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 2016. Vol. 55, No. 6. P. 759–766. doi: 10.1165/rcmb.2016-0248ps
  28. Matsumoto K., Inoue H. Viral infections in asthma and COPD // Respir. Investig. 2014. Vol. 52, No. 2. P. 92–100. doi: 10.1016/j.resinv.2013.08.005
  29. Xia Y.C., Radwan A., Keenan C.R., et al. Glucocorticoid Insensitivity in Virally Infected Airway Epithelial Cells Is Dependent on Transforming Growth Factor-β Activity // PLoS Pathog. 2017. Vol. 13, No. 1. P. e1006138. doi: 10.1371/journal.ppat.1006138
  30. Korkut A., Zaidi S., Kanchi R.S., et al. A Pan-Cancer Analysis Reveals High-Frequency Genetic Alterations in Mediators of Signaling by the TGF-β Superfamily // Cell Syst. 2018. Vol. 7, No. 4. P. 422–437.e7. doi: 10.1016/j.cels.2018.08.010
  31. Cortez V.S., Ulland T.K., Cervantes–Barragan L., et al. SMAD4 impedes the conversion of NK cells into ILC1-like cells by curtailing non-canonical TGF-β signaling // Nat. Immunol. 2017. Vol. 18, No. 9. P. 995–1003. doi: 10.1038/ni.3809
  32. Wang Y., Chu J., Yi P., et al. SMAD4 promotes TGF-β-independent NK cell homeostasis and maturation and antitumor immunity // J. Clin. Invest. 2018. Vol. 128, No. 11. P. 5123–5136. doi: 10.1172/jci121227
  33. Frey B., Rückert M., Deloch L., et al. Immunomodulation by ionizing radiation-impact for design of radio-immunotherapies and for treatment of inflammatory diseases // Immunol. Rev. 2017. V ol. 280, No. 1. P. 231–248. doi: 10.1111/imr.12572
  34. Wang E.–Y., Chen H., Sun B.–Q., et al. Serum levels of the IgA isotype switch factor TGF-β1 are elevated in patients with COVID-19 // FEBS Lett. 2021. Vol. 595, No. 13. P. 1819–1824. doi: 10.1002/1873-3468.14104
  35. Chen W. A potential treatment of COVID-19 with TGF-β blockade // Int. J. Biol. Sci. 2020. Vol. 16, No. 11. P. 1954–1955. doi: 10.7150/ijbs.46891
  36. Budnevsky A.V., Ovsyannikov E.S., Shishkina V.V., et al. Possible Unexplored Aspects of COVID-19 Pathogenesis: The Role of Carboxypeptidase A3 // International Journal of Biomedicine. 2022. Vol. 12, No. 2. P. 179–182. doi: 10.21103/Article12(2)_RA1
  37. Budnevsky A.V., Ovsyannikov E.S., Tokmachev R.E., et al. The role of mast cells in the pathogenesis of COVID-19 // Pakistan Journal of Medical & Health Sciences. 2022. Vol. 16, No. 06. P. 422–424. doi: 10.53350/pjmhs22166422
  38. Delpino M.V., Quarleri J. SARS-CoV-2 Pathogenesis: Imbalance in the Renin-Angiotensin System Favors Lung Fibrosis // Front. Cell. Infect. Microbiol. 2020. Vol. 10. P. 340. doi: 10.3389/fcimb.2020.00340
  39. Ongchai S., Somnoo O., Kongdang P., et al. TGF-β1 upregulates the expression of hyaluronan synthase 2 and hyaluronan synthesis in culture models of equine articular chondrocytes // J. Vet. Sci. 2018. Vol. 19, No. 6. P. 735–743. doi: 10.4142/jvs.2018.19.6.735
  40. Shi Y., Wang Y., Shao C., et al. COVID-19 infection: the perspectives on immune responses // Cell Death Differ. 2020. Vol. 27, No. 5. P. 1451–1454. doi: 10.1038/s41418-020-0530-3
  41. Debuc B., Smadja D.M. Is COVID-19 a New Hematologic Disease? // Stem Cell Rev. Rep. 2021. Vol. 17, No. 1. P. 4–8. doi: 10.1007/s12015-020-09987-4
  42. Magro C., Mulvey J.J., Berlin D., et al. Complement associated microvascular injury and thrombosis in the pathogenesis of severe COVID-19 infection: A report of five cases // Transl. Res. 2020. Vol. 220. P. 1–13. doi: 10.1016/j.trsl.2020.04.007
  43. Lodigiani C., Iapichino G., Carenzo L., et al. Venous and arterial thromboembolic complications in COVID-19 patients admitted to an academic hospital in Milan, Italy // Thromb. Res. 2020. Vol. 191. P. 9–14. doi: 10.1016/j.thromres.2020.04.024
  44. Renné T., Stavrou E.X. Roles of Factor XII in Innate Immunity // Front. Immunol. 2019. Vol. 10. P. 2011. doi: 10.3389/fimmu.2019.02011
  45. Göbel K., Eichler S., Wiendl H., et al. The Coagulation Factors Fibrinogen, Thrombin, and Factor XII in Inflammatory Disorders — A Systematic Review // Front. Immunol. 2018. Vol. 9. P. 1731. doi: 10.3389/fimmu.2018.01731
  46. Zhou F., Yu T., Du R., et al. Clinical course and risk factors for mortality of adult inpatients with COVID-19 in Wuhan, China: a retrospective cohort study // Lancet. 2020. Vol. 395, No. 10229. P. 1054–1062. doi: 10.1016/s0140-6736(20)30566-3
  47. Han H., Yang L., Liu R., et al. Prominent changes in blood coagulation of patients with SARS-CoV-2 infection // Clin. Chem. Lab. Med. 2020. Vol. 58, No. 7. P. 1116–1120. doi: 10.1515/cclm-2020-0188
  48. Rovina N., Akinosoglou K., Eugen–Olsen J., et al. Soluble urokinase plasminogen activator receptor (suPAR) as an early predictor of severe respiratory failure in patients with COVID-19 pneumonia // Crit. Care. 2020. Vol. 24, No. 1. P. 187. doi: 10.1186/s13054-020-02897-4
  49. Overed–Sayer C., Rapley L., Mustelin T., et al. Are mast cells instrumental for fibrotic diseases? // Front. Pharmacol. 2014. Vol. 4. P. 174. doi: 10.3389/fphar.2013.00174
  50. Будневский А.В., Авдеев С.Н., Овсянников Е.С., и др. Роль тучных клеток и их протеаз в поражении легких у пациентов с COVID-19 // Пульмонология. 2023. Т. 33, № 1. С. 17–26. doi: 10.18093/0869-0189-2023-33-1-17-26
  51. Budnevsky A.V., Avdeev S.N., Kosanovic D., et al. Role of mast cells in the pathogenesis of severe lung damage in COVID-19 patients // Respir. Res. 2022. Vol. 23, No. 1. P. 371. doi: 10.1186/s12931022-02284-3

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Роль TGF-β в патогенезе фиброза легкого при COVID-19 и постковидном синдроме (авторская схема, модифицирована по [27])

Скачать (78KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».