Preview

Кардиология

Расширенный поиск

Роль макрофагов в репарации миокарда после повреждения и перспективы метаболического перепрограммирования иммунных клеток в целях регуляции постинфарктного восстановления миокарда

https://doi.org/10.18087/cardio.2017.12.10067

Полный текст:

Аннотация

Новым направлением в современной экспериментальной кардиологии является разработка подходов к коррекции репарации после инфаркта миокарда (ИМ) с использованием специфических воздействий на иммунные клетки организма. Одной из основных мишеней для такого воздействия является процесс поляризации макрофагов в зоне ИМ. Провоспалительные М1-макрофаги способствуют худшей репарации повреждения миокарда, в отличие от М2-макрофагов, дающих прорегенеративные эффекты. В настоящее время существуют 2 основных способа целевой доставки агентов, необходимых для перепрограммирования макрофагов из типа М1 в тип М2 с помощью липоидных частиц и гликанинкапсулированных частиц. В качестве модулирующих агентов обычно используют малые интерферирующие РНК и другие генетические конструкции. Оба эти подхода в настоящее время ожидают своего клинического применения. Наиболее физиологичный подход к перепрограммированию иммунных клеток может заключаться в попытках переключения метаболизма иммунной клетки с гликолитического на окислительный, что позволяет макрофагам переходить из фенотипа М1 в фенотип М2. Среди возможных биомишеней для перепрограммирования макрофагов стоит выделить белковый комплекс mTORC1, блокирование которого способствует окислительному метаболизму, и транскрипционный фактор HIF-1a, блокирование которого также способствует переключению метаболизма с гликолитического на окислительный.

Об авторах

Ю. С. Стафеев
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр кардиологии» Минздрава РФ; ФГБОУ ВО «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова»
Россия


М. Ю. Меньшиков
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр кардиологии» Минздрава РФ
Россия


В. А. Ткачук
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр кардиологии» Минздрава РФ; ФГБОУ ВО «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова»
Россия


Е. В. Парфёнова
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр кардиологии» Минздрава РФ; ФГБОУ ВО «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова»
Россия


Список литературы

1. WHO Statistical report "World Health Statistics", 2014.

2. Ortega-Gomez A., Perretti M., Soehnlein O. Resolution of inflammation: an integrated view. EMBO Mol Med 2013; 5: 661-674. DOI: 10.1002/emmm.201202382.

3. Heidt T., Courties G., Dutta P. et al. Differential contribution of monocytes to heart macrophages in steady-state and after myocardial infarction. Circ Res 2014; 115: 284-295. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.115.303567.

4. Weinberger T., Schulz C. Myocardial infarction: a critical role of macrophages in cardiac remodeling. Front Physiol 2015; 6: 1-8. DOI: 10.3389/fphys.2015.00107.

5. Hoffman U., Frantz S. Role of lymphocytes in myocardial injury, healing and remodeling after myocardial infarction. Circ Res 2015; 16: 354-367. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.116.304072.

6. De Couto G., Liu W., Tseliou E. et al. Macrophages mediate cardioprotective cellular postconditioning in acute myocardial infarction. J Clin Invest 2015; 125: 3147-3162. DOI: 10.1172/JCI81321.

7. Shiraishi M., Shintani Y., Shintani Y. et al. Alternatively activated macrophages determine repair of the infarcted adult murine heart. J Clin Invest 2016; 126: 2151-2166. DOI: 10.1172/JCI85782.

8. Grunewald M., Avraham I., Dor Y. et al. VEGF-induced adult neovascularization: recruitment, retention and role of accessory cells. Cell 2006; 124: 175-189. DOI: 10.1016/j.cell.2005.10.036.

9. Moldovan N., Goldschmit-Clermont P., Parker-Thornburg J. et al. Contribution of monocytes/macrophages to compensatory neovascularization: the drilling of metalloelastase-positive tunnels in ischemic myocardium. Circ Res 2000; 87: 378-384. DOI: 10.1161 /01.RES.87.5.378.

10. Ogle M., Segar C., Sridhar S., Botchwey E. Monocytes and macrophages in tissue repair: implications for immunoregenerative biomaterial design. Exp Biol Med 2016; 241: 1084-1097. DOI: 10.1177/1535370216650293.

11. Nahrendorf M., Pittet M., Swirski F. Monocytes: protagonists of infarct inflammation and repair after myocardial infarction. Circulation 2010; 121: 2437-2445. DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.109.916346.

12. Panizzi P., Swirski F., Figueiredo J. et al. Impaired infarct healing in atherosclerotic mice with Ly-6Chi monocytosis. J Am Coll Cardiol 2010; 55: 1629-1638. DOI: 10.1016/j.jacc.2009.08.089.

13. Fried S.K., Bunkin D.A., Greenberg A.S. Omental and subcutaneous adipose tissues of obese subjects release interleukin-6: depot difference and regulation by glucocorticoid. J Clin Endocrinol Metab 1998; 83: 847-850. DOI: 10.1210/jcem.83.3.4660.

14. Zlatanova I., Pinto C., Silvestre J. Immune modulation of cardiac repair and regeneration: the art of mending broken hearts. Front Cardiovasc Med 2016; 3: 1-8. DOI: 10.3389/fcvm.2016.00040.

15. Martinez F., Gordon S., Locati M., Mantovani A. Transcriptional profiling of the human monocyte-to-macrophage differentiation and polarization: new molecules and patterns of gene expression. J Immunol 2006; 177: 7303-7011. DOI: 10.4049/jimmunol.177.10.7303.

16. Durante W., Johnson F., Johnson R. Arginase: a critical regulator of nitric oxide synthesis and vascular function. Clin Exp Pharmacol Physiol 2007; 34: 906-911. DOI: 10.1111/j.1440-1681.2007.04638.x.

17. O'Meara C., Wamstad J., Gladstone R. et al. Transcriptional reversion of cardiac myocyte fate during mammalian cardiac regeneration. Circ Res 2015; 116: 804-815. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.116.304269.

18. Frantz S., Nahrendorf M. Cardiac macrophages and their role in ischemic heart disease. Cardiovasc Res 2015; 102: 240-248. DOI: 10.1093/cvr/cvu025.

19. Leuschner F., Dutta P., Gorbatov R. et al. Therapeutic siRNA silencing in inflammatory monocytes in mice. Nat Biotecnol 2011; 29: 1005-1010. DOI: 10.1038/nbt.1989.

20. Majmudar M., Keliher E., Heidt T. et al. Monocyte-directed RNAi targeting CCR2 improves infarct healing in atherosclerosis-prone mice. Circulation 2013; 127: 2038-2046. DOI: 10.1161 /CIRCULATIONAHA.112.000116.

21. Courties G., Heidt T., Sebas M. et al. In vivo silencing of the transcription factor IRF5 reprograms the macrophage phenotype and improves infarct healing. J Am Coll Cardiol 2014; 63: 1556-1566. DOI: 10.1016/j.jacc.2013.11.023.

22. Aouadi M., Tencerova M., Vangala P. et al. Gene silencing in adipose tissue macrophages regulates whole-body metabolism in obese mice. PNAS 2013; 110: 8278-8283. DOI: 10.1073/pnas.1300492110.

23. Tencerova M., Aouadi M., Vangala P. et al. Activated Kupffer cells inhibit insulin sensitivity in obese mice. FASEB J 2015; 29: 2959-2969. DOI: 10.1096/fj.15-270496.

24. Weber G.F. Metabolism in cancer metastasis. Int J Cancer 2016; 138: 2061-2066. DOI: 10.1002/ijc.29839.

25. Dupuy F., Tabariès S., Andrzejewski S. et al. PDK1-dependent metabolic reprogramming dictates metabolic potential in breast cancer. Cell Metab 2015; 22: 577-589. DOI: 10.1016/j.cmet.2015.08.007.

26. Yoshida G. Metabolic reprogramming: the emerging concept and associated therapeutic strategies. J Exp Clin Cancer Res 2015; 34: 111. DOI: 10.1186/s13046-015-0221-y.

27. Yoshikawa M., Tsuchihashi K., Ishimoto T. et al. xCT inhibition depletes CD44v-expressing tumor cells that are resistant to EGFR-targeted therapy in head and neck squamos cell carcinoma. Cancer Res 2013; 73: 1855-1866. DOI: 10.1158/0008-5472. CAN-12-3609-T.

28. Nicolau-Galmés F., Asumendi A., Alonso-Tejerina E. et al. Terfenadine induce apoptosis and autophagy in melanoma cells through ROS-dependent and -independent mechanisms. Apoptosis 2011; 16: 1253-1267. DOI: 10.1007/s10495-011-0640-y.

29. Jeong H., Oh H., Nam S. et al. The critical role of mast cells-derived hypoxia-inducible factor-1 alpha in human and mouse melanoma growth. Int J Cancer 2013; 132: 2492-2501. DOI: 10.1002/ijc.27937.

30. Barbieri F., Thellung S., Ratto A. et al. In vivo and in vitro antiproliferative activity of metformin on stem-like cells isolated from spontaneous canine mammary carcinomas: translational implications for human tumours. BMC Cancer 2015; 15: 228. DOI: 10.11 86/s12885-015-1235-8.

31. Kato H., Sekine Y., Furuya Y. et al. Metformin inhibits the proliferation of human prostate cancer PC-3 cells via the downregulation of insulin-like growth factor 1 receptor. Biochem Biophys Res Commun 2015; 461: 115-121. DOI: 10.1016/j.bbrc.2015.03.178.

32. Freemerman A., Johnson A., Sacks G. et al. Metabolic reprogramming of macrophages: glucose transporter 1 (GLUT1) - mediated glucose metabolism drives a proinflammatory phenotype. J Biol Chem 2014; 289: 7884-7896. DOI: 10.1074/jbc.M113.522037.

33. Kelly B., O’Neill L. Metabolic reprogramming in macrophages and dendritic cells in innate immunity. Cell Res 2015; 25: 771-784. DOI: 10.1038/cr.2015.68.

34. Krawczyk C., Holowka T., Sun J. et al. Toll-like receptor-induced changes in glycolitic metabolism regulate dendritic cell activation. Blood 2010; 115: 4742-4749. DOI: 10.1182/blood-2009-10-249540.

35. Dang E., Barbi J., Yang H. et al. Control of T (H) 17/Tregbalance by hypoxia-inducible factor 1. Cell 2011; 146: 772-784. DOI: 10.1016/j.cell.2011.07.033.

36. Corcoran S., O’Neill L. HIF1alpha and metabolic reprogramming in inflammation. J Clin Invest 2016; 126: 3699-3707. DOI: 10.1172/JCI84431.

37. Saxton R., Sabatini D. mTOR signaling in growth, metabolism and disease. Cell 2017; 168: 960-976. DOI: 10.1016/j.cell.2017.02.004.

38. Rathnasamy G., Ling E., Kaur C. Hypoxia-inducible factor-1alpha mediates iron uptake which induces inflammatory response in amoeboid microglial cells in development periventricular white matter through MAP kinase pathway. Neuropharmacology 2014; 77: 428-440. DOI: 10.1016/j.neuropharm.2013.10.024.

39. Li J., Jiang G., Chen Y. et al. Altered expression of hypoxia-inducible factor-1alpha participates in epileptogenesis in animal models. Synapse 2014; 68: 402-409. DOI: 10.1002/syn.21752.

40. Narita T., Yin S., Gelin C.F. et al. Identification a novel small molecule HIF-1a translation inhibitor. Clin Cancer Res 2009; 15: 6128-6136. DOI: 10.1158/1078-0432. CCR-08-3180.

41. Yu P., Hong C., Sachidanandan C. et al. Dorsomorphin inhibits BMP signals required for embryogenesis and iron metabolism. Nat Chem Biol 2008; 4: 33-41. DOI: 10.1038/nchembio.2007.54.

42. Meley D., Bauvy C., Houben-Weerts J. et al. AMP-activated protein kinase and the regulation of autophagic proteolysis. J Biol Chem 2006; 281: 34870-34879. DOI: 10.1074/jbc.M605488200.

43. Horbelt D., Boergermann J., Chaikuad A. et al. Small molecules dorsomorphin and LDN-193189 inhibit myostatin/GDF8 signaling and promote functional myoblast differentiation. J Biol Chem 2014; 290: 3390-3404. DOI: 10.1074/jbc.M114.604397.

44. Hao J., Daleo M., Murphy C. et al. Dorsomorphin, a selective small molecule inhibitor of BMP signaling, promotes cardiomyogenesis in embryonic stem cells. PLoS One 2008; 3: e2904. DOI: 10.1371/journal.pone.0002904.

45. Garulli C., Kalogris C., Pietrella L. et al. Dorsomorphin reverses the mesenchymal phenotype of breast cancer initiating cells by inhibition of bone morphogenic protein signaling. Cell Signaling 2014; 26: 352-362. DOI: 10.1016/j.cellsig.2013.11.022.

46. Habib A., Finn A.V. The role of iron metabolism as a mediator of macrophages inflammation and lipid handling in atherosclerosis. Front Pharmacol 2014; 5: 1-6. DOI: 10.3389/fphar.2014.00195.

47. Sag D., Carling D., Stout R., Suttles J. AMP-activated protein kinase promotes macrophage polarization to an anti-inflammatory functional phenotype. J Immunol 2008; 181: 8633-8641. DOI: 10.4049/jimmunol.181.12.8633.

48. Riboldi E., Porta C., Morlacchi S. et al. Hypoxia-mediated regulations of macrophage functions in pathophysiology. Int Immunol 2012; 25: 67-75. DOI: 10.1093/intimm/dxs110.

49. Polizzotti B. D., Arab S., Kuhn B. Intrapericardial delivery of gel-foam enables the targeted delivery of periostine peptide after myocardial infarction by inducing fibrin clot formation. PLoS One 2012; 7: e36788. DOI: 10.1371/journal.pone.0036788.


Для цитирования:


Стафеев Ю.С., Меньшиков М.Ю., Ткачук В.А., Парфёнова Е.В. Роль макрофагов в репарации миокарда после повреждения и перспективы метаболического перепрограммирования иммунных клеток в целях регуляции постинфарктного восстановления миокарда. Кардиология. 2017;57(12):53-59. https://doi.org/10.18087/cardio.2017.12.10067

For citation:


Stafeev I.S., Menshikov M.Y., Tkachuk V.A., Parfyonova Y.V. The Role of Macrophages in Repair of Injured Myocardium and Perspectives of Metabolic Reprogramming of Immune Cells for Myocardial Post-Infarction Recovery. Kardiologiia. 2017;57(12):53-59. (In Russ.) https://doi.org/10.18087/cardio.2017.12.10067

Просмотров: 68


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0022-9040 (Print)
ISSN 2412-5660 (Online)