Анализ гидролиза пептидов функционально важных участков мозгового и глиального нейротрофических факторов антителами больных шизофренией и другими нейроиммунными заболеваниями

Анализ гидролиза пептидов функционально важных участков мозгового и глиального нейротрофических факторов антителами больных шизофренией и другими нейроиммунными заболеваниями

 

Авторы

 

Е.А. Ермаков

ФГБУН Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, Россия; ФГАОУ ВО «Новосибирский национальный исследовательский государственный университет», Новосибирск, Россия

М.М. Меламуд

ФГБУН Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, Россия

Г.А. Невинский

ФГБУН Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, Россия; ФГАОУ ВО «Новосибирский национальный исследовательский государственный университет», Новосибирск, Россия

В.Н. Бунева

ФГБУН Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, Россия; ФГАОУ ВО «Новосибирский национальный исследовательский государственный университет», Новосибирск, Россия

 

https://doi.org/10.26617/1810-3111-2022-4(117)-5-13

 

Журнал:Сибирский вестник психиатрии и наркологии. 2022; 4(117): 05-13.

 

Реферат

Актуальность. При определенных нейроиммунных заболеваниях, таких как шизофрения, рассеянный склероз (РС) и системная красная волчанка (СКВ), в разной степени одновременно поражается нервная и иммунная системы. Некоторые нейроиммунные заболевания сопровождаются снижением концентрации мозгового (BDNF) и глиального (GDNF) нейротрофических факторов, что может быть обусловлено снижением образования или их избыточным разрушением в крови. Распад может быть связан с действием протеолитических ферментов. Гипотеза: недавно обнаруженные каталитические антитела с протеолитическими свойствами могут связывать и гидролизовать BDNF и GDNF. Цель: проанализировать уровень гидролиза пептидов функционально важных участков BDNF и GDNF антителами больных шизофренией, РС и СКВ. Материал и методы. В общую (n=112) выборку исследования включены здоровые добровольцы (n=30), больные шизофренией (n=20), СКВ (n=32) и РС (n=30). Препараты IgG выделены методом аффинной хроматографии из сыворотки крови. Для анализа пептидазной активности препаратов IgG использовали четыре флуоресцентно меченых пептида, представляющих собой фрагменты функционально важных участков BDNF и GDNF, которые участвуют в связывании со специфическими рецепторами. Уровень относительной активности препаратов IgG определяли методом тонкослойной хроматографии. Результаты. Показано, что препараты IgG пациентов эффективно гидролизовали все анализируемые пептиды. Уровень гидролиза всех четырех пептидов препаратами IgG пациентов с шизофренией, РС и СКВ статистически значимо (p<0,0001) выше, чем у здоровых доноров. Препараты IgG больных шизофренией обладали наибольшей активностью в гидролизе трех пептидов. Заключение. Полученные данные указывают на то, что при исследуемых нейроиммунных заболеваниях образуются каталитические антитела, специфически распознающие и гидролизующие пептиды BDNF и GDNF. Гидролиз функционально важных участков BDNF и GDNF антителами может нарушать функционирование этих нейротрофических факторов. Однако эффекты каталитических антител необходимо проверить на полноразмерных молекулах нейротрофических факторов.

 

Ключевые слова: шизофрения, рассеянный склероз, системная красная волчанка, BDNF, GDNF, нейротрофический фактор, каталитические антитела.

 

Статья (pdf)

 

Связь с автором

Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 

Дополнительные материалы

 

Для цитирования: Ермаков Е.А., Меламуд М.М., Невинский Г.А., Бунева В.Н.Анализ гидролиза пептидов функционально важных участков мозгового и глиального нейротрофических факторов антителами больных шизофренией и другими нейроиммунными заболеваниями. Сибирский вестник психиатрии и наркологии. 2022. № 4 (117). С. 5-13. https://doi.org/10.26617/1810-3111-2022-4(117)-5-13

 

Литература

  1. Benarroch EE. Brain-derived neurotrophic factor: Regulation, effects, and potential clinical relevance. Neurology. 2015 Apr 21;84(16):1693-704. doi: 10.1212/WNL.0000000000001507. Epub 2015 Mar 27. PMID: 25817841.
  2. Airaksinen MS, Saarma M. The GDNF family: signalling, biological functions and therapeutic value. Nat Rev Neurosci. 2002 May;3(5):383-94. doi: 10.1038/nrn812. PMID: 11988777.
  3. Попова Н.К., Ильчибаева Т.В., Науменко В.С. Нейротрофические факторы (BDNF, GDNF) и серотонинергическая система мозга (обзор). Биохимия. 2017. Т. 82, № 3. С. 449-459. doi: 10.1134/S0006297917030099.
  4. Михалицкая Е.В., Левчук Л.А. Нейропластичность мозга: мозговой нейротрофический фактор и протеинкиназные сигнальные пути (обзор литературы). Сибирский вестник психиатрии и наркологии. 2022. № 3 (116). С. 44-53. https://doi.org/10.26617/1810-3111-2022-3(116)-44-53.
  5. Miranda M, Morici JF, Zanoni MB, Bekinschtein P. Brain-Derived Neurotrophic Factor: A Key Molecule for Memory in the Healthy and the Pathological Brain. Front Cell Neurosci. 2019 Aug 7;13:363. doi: 10.3389/fncel.2019.00363. PMID: 31440144; PMCID: PMC6692714.
  6. Шишкина Т.В., Ведунова М.В., Мищенко Т.А., Мухина И.В. Роль глиального нейротрофического фактора в функционировании нервной системы (обзор). Современные технологии в медицине. 2015. Т. 7, № 4, С. 211-220.
  7. Rocha SM, Cristovão AC, Campos FL, Fonseca CP, Baltazar G. Astrocyte-derived GDNF is a potent inhibitor of microglial activation. Neurobiol Dis. 2012 Sep;47(3):407-15. doi: 10.1016/j.nbd.2012.04.014. Epub 2012 May 3. PMID: 22579772.
  8. Ledda F, Paratcha G, Sandoval-Guzmán T, Ibáñez CF. GDNF and GFRalpha1 promote formation of neuronal synapses by ligand-induced cell adhesion. Nat Neurosci. 2007 Mar;10(3):293-300. doi: 10.1038/nn1855. Epub 2007 Feb 18. PMID: 17310246.
  9. Гудашева Т.А., Поварнина П., Тарасюк А.В., Середин С.Б. Мозговой нейротрофический фактор и его низкомолекулярные миметики. Фармакокинетика и фармакодинамика. 2017. № 3. С. 3-13.
  10. Ibáñez CF, Ilag LL, Murray-Rust J, Persson H. An extended surface of binding to Trk tyrosine kinase receptors in NGF and BDNF allows the engineering of a multifunctional pan-neurotrophin. EMBO J. 1993 Jun;12(6):2281-93. doi: 10.1002/j.1460-2075.1993.tb05882.x. PMID: 8508763; PMCID: PMC413458.
  11. Rydén M, Murray-Rust J, Glass D, Ilag LL, Trupp M, Yancopoulos GD, McDonald NQ, Ibáñez CF. Functional analysis of mutant neurotrophins deficient in low-affinity binding reveals a role for p75LNGFR in NT-4 signalling. EMBO J. 1995 May 1;14(9):1979-90. doi: 10.1002/j.1460-2075.1995.tb07190.x. PMID: 7744005; PMCID: PMC398297.
  12. Chen ZY, He ZY, He C, Lu CL, Wu XF. Human glial cell-line-derived neurotrophic factor: a structure-function analysis. Biochem Biophys Res Commun. 2000 Feb 24;268(3):692-6. doi: 10.1006/bbrc.2000.2196. PMID: 10679267.
  13. Parkash V, Leppänen VM, Virtanen H, Jurvansuu JM, Bespalov MM, Sidorova YA, Runeberg-Roos P, Saarma M, Goldman A. The structure of the glial cell line-derived neurotrophic factor-coreceptor complex: insights into RET signaling and heparin binding. J Biol Chem. 2008 Dec 12;283(50):35164-72. doi: 10.1074/jbc.M802543200. Epub 2008 Oct 8. PMID: 18845535; PMCID: PMC3259885.
  14. Левчук Л.А., Вялова Н.М., Михалицкая Е.В., Семкина А.А., Иванова С.А. Роль BDNF в патогенезе неврологических и психических расстройств. Современные проблемы науки и образования. 2018. № 6. С. 58.doi: 10.17513/spno.28267
  15. Wells E, Hacohen Y, Waldman A, Tillema JM, Soldatos A, Ances B, Benseler S, Bielekova B, Dale RC, Dalmau J, Gaillard W, Gorman M, Greenberg B, Hyslop A, Pardo CA, Tasker RC, Yeh EA, Bar-Or A, Pittock S, Vanderver A, Banwell B; attendees of the International Neuroimmune Meeting. Neuroimmune disorders of the central nervous system in children in the molecular era. Nat Rev Neurol. 2018 Jul;14(7):433-445. doi: 10.1038/s41582-018-0024-9. Erratum in: Nat Rev Neurol. 2018 Dec;14(12):749. PMID: 29925924.
  16. Ermakov EA, Melamud MM, Buneva VN, Ivanova SA. Immune System Abnormalities in Schizophrenia: An Integrative View and Translational Perspectives. Front Psychiatry. 2022 Apr 25;13:880568. doi: 10.3389/fpsyt.2022.880568. PMID: 35546942; PMCID: PMC9082498.
  17. Лобачева О.А., Ветлугина Т.П., Корнетова Е.Г., Семке А.В. Иммуноэндокринные нарушения у больных шизофренией в процессе антипсихотичеcкой терапии. Российский иммунологический журнал. 2019. Т. 13, № 2-1 (22). С. 374-376. DOI: 10.31857/S102872210006632-0
  18. Mednova IA, Boiko AS, Kornetova EG, Semke AV, Bokhan NA, Ivanova SA. Cytokines as Potential Biomarkers of Clinical Characteristics of Schizophrenia. Life. 2022;12:1972. https://doi.org/10.3390/life12121972.
  19. Koudriavtseva T, Mainero C. Neuroinflammation, neurodegeneration and regeneration in multiple sclerosis: intercorrelated manifestations of the immune response. Neural Regen Res. 2016 Nov;11(11):1727-1730. doi: 10.4103/1673-5374.194804. PMID: 28123401; PMCID: PMC5204213.
  20. Jeltsch-David H, Muller S. Neuropsychiatric systemic lupus erythematosus: pathogenesis and biomarkers. Nat Rev Neurol. 2014 Oct;10(10):579-96. doi: 10.1038/nrneurol.2014.148. Epub 2014 Sep 9. PMID: 25201240.
  21. Green MJ, Matheson SL, Shepherd A, Weickert CS, Carr VJ. Brain-derived neurotrophic factor levels in schizophrenia: a systematic review with meta-analysis. Mol Psychiatry. 2011 Sep;16(9):960-72. doi: 10.1038/mp.2010.88. Epub 2010 Aug 24. PMID: 20733577.
  22. Karimi N, Ashourizadeh H, Akbarzadeh Pasha B, Haghshomar M, Jouzdani T, Shobeiri P, Teixeira AL, Rezaei N. Blood levels of brain-derived neurotrophic factor (BDNF) in people with multiple sclerosis (MS): A systematic review and meta-analysis. Mult Scler Relat Disord. 2022;65:103984. doi: 10.1016/j.msard.2022.103984
  23. Baba O, Kisaoglu H, Bilginer C, Ozkaya E, Kalyoncu M. Depression, anxiety, and sleep quality in childhood onset systemic lupus erythematosus and relationship with brain-derived neurotrophic factor. Lupus. 2022 Nov;31(13):1630-1638. doi: 10.1177/09612033221127901. Epub 2022 Sep 16. PMID: 36114161.
  24. Xiao W, Ye F, Liu C, Tang X, Li J, Dong H, Sha W, Zhang X. Cognitive impairment in first-episode drug-naïve patients with schizophrenia: Relationships with serum concentrations of brain-derived neurotrophic factor and glial cell line-derived neurotrophic factor. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry. 2017 Jun 2;76:163-168. doi: 10.1016/j.pnpbp.2017.03.013. Epub 2017 Mar 22. PMID: 28342945.
  25. Tunca Z, Kıvırcık Akdede B, Özerdem A, Alkın T, Polat S, Ceylan D, Bayın M, Cengizçetin Kocuk N, Şimşek S, Resmi H, Akan P. Diverse glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) support between mania and schizophrenia: a comparative study in four major psychiatric disorders. Eur Psychiatry. 2015 Feb;30(2):198-204. doi: 10.1016/j.eurpsy.2014.11.003. Epub 2014 Dec 24. PMID: 25543333.
  26. Dias AFMP, Lanna CCD, Teixeira AL, Ferreira GA. Neurotrophic factors in systemic lupus erythematosus: markers of disease activity. Clin Exp Rheumatol. 2021 Nov-Dec;39(6):1451-1452. doi: 10.55563/clinexprheumatol/7ncg6y. Epub 2021 Jun 8. PMID: 34128803.
  27. Bauer JW, Baechler EC, Petri M, Batliwalla FM, Crawford D, Ortmann WA, Espe KJ, Li W, Patel DD, Gregersen PK, Behrens TW. Elevated serum levels of interferon-regulated chemokines are biomarkers for active human systemic lupus erythematosus. PLoS Med. 2006 Dec;3(12):e491. doi: 10.1371/journal.pmed.0030491. PMID: 17177599; PMCID: PMC1702557.
  28. Ermakov EA, Nevinsky GA, Buneva VN. Immunoglobulins with Non-Canonical Functions in Inflammatory and Autoimmune Disease States. Int J Mol Sci. 2020 Jul 29;21(15):5392. doi: 10.3390/ijms21155392. PMID: 32751323; PMCID: PMC7432551.
  29. Paul S, Volle DJ, Beach CM, Johnson DR, Powell MJ, Massey RJ. Catalytic hydrolysis of vasoactive intestinal peptide by human autoantibody. Science. 1989 Jun 9;244(4909):1158-62. doi: 10.1126/science.2727702. PMID: 2727702.
  30. Delgado M, Pozo D, Ganea D. The significance of vasoactive intestinal peptide in immunomodulation. Pharmacol Rev. 2004 Jun;56(2):249-90. doi: 10.1124/pr.56.2.7. PMID: 15169929.
  31. Ermakov EA, Parshukova DA, Nevinsky GA, Buneva VN. Natural Catalytic IgGs Hydrolyzing Histones in Schizophrenia: Are They the Link between Humoral Immunity and Inflammation? Int J Mol Sci. 2020 Sep 30;21(19):7238. doi: 10.3390/ijms21197238. PMID: 33008051; PMCID: PMC7582518.
  32. Parshukova D, Smirnova LP, Ermakov EA, Bokhan NA, Semke AV, Ivanova SA, Buneva VN, Nevinsky GA. Autoimmunity and immune system dysregulation in schizophrenia: IgGs from sera of patients hydrolyze myelin basic protein. J Mol Recognit. 2019 Feb;32(2):e2759. doi: 10.1002/jmr.2759. Epub 2018 Aug 15. PMID: 30112774.
  33. Howe HS, Leung BPL. Anti-Cytokine Autoantibodies in Systemic Lupus Erythematosus. Cells. 2019 Dec 27;9(1):72. doi: 10.3390/cells9010072. PMID: 31892200; PMCID: PMC7016754.
  34. Meager A, Wadhwa M. Detection of anti-cytokine antibodies and their clinical relevance. Expert Rev Clin Immunol. 2014 Aug;10(8):1029-47. doi: 10.1586/1744666X.2014.918848. Epub 2014 Jun 5. PMID: 24898469.