Evaluation of apoptosis markers in patients with atopic dermatitis

Cover Page


Cite item

Full Text

Abstract

The purpose of the study was to analyze indicators of apoptosis in patients with atopic dermatitis (AD). Patients (N = 88) aged from 12 months to 3 years with varying degrees of disease severity were involved into trial. SCORAD indices were: 68.14±2.63 – in patients with severe AD; 32.03±1.43 – with moderate; and 12.12±1.43 – with mild AD, respectively. Determination of apoptosis markers (Caspase 8, Caspase 9, sCD153, sFas-L, Annexin 5) in blood serum was performed using an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) using commercial kits from Bender MedSystems® (Austria). A study of apoptosis markers in the blood serum of children with AD revealed a significant decrease (p < 0.05) in the concentration of Annexin 5 compared to standard values (by 20 times). A statistically significant decrease (p < 0.05) in the concentration levels of Caspase 8 and Caspase 9 in the serum of AD patients was revealed. Thus, the concentrations of Caspase 8 were reduced on by 3 times, and Caspase 9 by 8 times compared to the norm. Also In addition, when determining sFas-L indicators, a statistically significant (p < 0.05) decrease in concentration was noted compared to standard indicators. The content of sCD153 in the blood serum in AD patients was significantly higher (p < 0.05) than the normative values by 5 times (not detected normally). The most pronounced disturbances in apoptosis indicators were observed in patients with severe atopic dermatitis, (p < 0.05), highlighting the importance of studying apoptosis in the context of AD and the possible link between disruptions in this process and the severity of clinical manifestations in patients. The study demonstrates the peculiarities of apoptosis processes in children with AD. On the one hand, these patients have significantly increased activation of signaling systems, on the other hand, the elimination of altered immunocompetent cells does not occur properly, which contributes to the progression and chronicity of immune inflammation in the skin.

Full Text

Введение

Атопический дерматит (АтД), являясь одним из самых распространенных заболеваний у детей, оказывает значительное влияние на качество жизни больных и членов их семей. В последние годы отмечается стойкая тенденция к увеличению частоты тяжелых, непрерывно-рецидивирующих форм заболевания, резистентных к стандартной терапии [1, 2].

Несмотря на существенный прогресс в изучении механизмов развития АтД, многие патофизиологические аспекты заболевания остаются до конца неизученными. Определенный интерес вызывают исследования показателей апоптоза [4, 5, 11, 12], так как нарушение процессов его регуляции и/или недостаточность индукции способно поддерживать воспалительный процесс в коже. Более глубокое понимание механизмов программированной клеточной гибели в различных типах клеток может быть использовано в терапевтических целях для регуляции этого процесса.

Апоптоз – физиологический процесс генетически запрограммированной гибели клетки, что является важным механизмом регуляции иммунного ответа [9]. В запуске апоптоза участвуют различные структуры, прежде всего, плазматическая мембрана и митохондрии. Индукция апоптоза и активация проапоптотических белков ведут к активации каспаз (цистеиновых протеаз). Различают инициаторные и эффекторные каспазы, функционирующие как протеолитические каскады. Каспазы находятся в клетках в неактивном состоянии (прокаспазы), активация которых происходит путем их протеолитического расщепления в местах расположения аспарагиновых оснований. Так, Caspase 9 активирует каспазы 3 и 7, что приводит к фрагментации ДНК и апоптозу. Апоптоз, индуцируемый CD95 и TNFα активирует Caspase 8, которая обеспечивает прямую связь между рецепторами клеточной гибели и каспазами.

В результате действия эффекторных каспаз и активированных ими других ферментов (эндонуклеаз, гельзолина и т. д.) разрушаются такие компоненты клетки, как внутриядерная ламина, нарушается целостность ДНК, происходит специфическая компактизация хроматина, наблюдается распад элементов цитоскелета, митохондрий, аппарата Гольджи, эндоплазматичекого ретикулума и т. д.

Классические специфические рецепторы для индукции апоптоза относятся к суперсемейству рецепторов для TNFα. Одним из таких рецепторов является FasL, который содержит в цитоплазматическом участке «домен смерти» (deathdomain), обеспечивающий активацию каскада каспаз. FasL экспрессируется в значительной степени на активированных Т-лимфоцитах и, взаимодействуя (в виде мембраноассоциированного или растворимого белка) с Fas/CD95, становится основным механизмом апоптотической гибели клеток-мишеней. Считается, что взаимодействие Fas с FasL формирует апоптозиндуцирующий сигнал на поверхности активированных Т-лимфоцитов, но оказывает антиапоптотическое действие на покоящиеся Т-клетки [7].

Как было показано в недавних исследованиях, одним из наиболее перспективных с точки зрения использования в качестве маркера терминальных апоптотических стадий представляется Аnnexin 5 [3, 6, 8]. Показано, что в процессе апоптоза происходит усиление экспрессии фосфатидилсерина на наружной мембране клетки [13]. Аnnexin 5 способен связывать экспрессированный фосфатидилсерин и, таким образом, уменьшать провоспалительную активность гибнущей клетки. Таким образом, нахождение Аnnexin 5 в экстрацеллюлярном матриксе представляет иммунопатогенетическую значимость в процессах регуляции апоптоза.

Материалы и методы

Обследовано 88 детей с АтД в возрасте от 12 месяцев до 3 лет, среди них 39 (44,3%) мальчиков и 49 (55,7%) девочек. Оценка тяжести АтД проводилась по шкале SCORAD, предложенной Европейской группой Экспертов [10]. Распределение детей по тяжести АтД было следующим: 44 (50,0%) больных с тяжелым течением, 29 (32,95%) – со среднетяжелым и 15 (17,05%) с легким течением болезни. Индексы SCORAD составили 68,14±2,63; 32,03±1,43; 12,12±1,43 баллов соответственно.

Материалом исследования служила венозная кровь обследованных лиц, взятая утром натощак из локтевой вены. Определение маркеров апоптоза (Annexin 5, sCD153, sFas-L, Caspase 8, Caspase 9) в сыворотке крови проводили с помощью иммуноферментного анализа (ELISA) с использованием коммерческих наборов Bender MedSystems® (Австрия).

В работе применяли методы параметрической (критерий Стьюдента) и непараметрической (критерий Манна–Уитни) статистики. Результаты представлены в виде средних величин и их стандартной ошибки (M±m). Уровень значимости считали достоверным при р < 0,05.

Больные находились на стационарном лечении в Клинике лечебного питания ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии» и получали наружную терапию согласно клиническим рекомендациям. Исследование было одобрено локальным этическим комитетом при Клинике лечебного питания ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии» и проведено в соответствии с этическими и нормативными документами Российской Федерации.

Результаты и обсуждение

Показатели апоптоза у больных с АтД представлены на рисунке 1.

 

Рисунок 1. Концентрация маркеров апоптоза (нг/мл) в сыворотке крови у детей с АтД

Figure 1. Concentration of apoptosis markers (ng/mL) in serum of children with AtD

 

У детей с АтД было выявлено статистически достоверное (p < 0,05) снижение концентрации Annexin 5 по сравнению с нормативными показателями (снижен в 20 раз). Функция Annexin 5 заключается в ингибировании провоспалительной активности клетки. Таким образом, можно предположить, что при его снижении возможно усиление аллергического воспаления.

При определении показателя sFas-L отмечалось статистически достоверное (p < 0,05) уменьшение концентрации по сравнению с нормативными показателями. Fas-лиганд индуцирует гибель клетки за счет связывания с Fas-рецептором.

Показатель sCD153 при АтД достоверно превышает (p < 0,05) нормативные показатели в 5 раз (в норме не обнаруживается). sCD153 отвечает за прием сигнала клеткой и экспрессируется на активированных Т- и В-клетках и моноцитах.

Концентрации Caspase 8 и Caspase 9 у обследованных детей были достоверно ниже (р < 0,05) по сравнению с нормативными показателями. Так, Caspase 8 снижена в 3 раза, а Caspase 9 снижена в 8 раз (по сравнению с нормой). Минимальные значения этих показателей были зарегистрированы у пациентов с тяжелым течением АтД.

Референсные значения маркеров апоптоза представлены в таблице 1.

 

ТАБЛИЦА 1. РЕФЕРЕНСНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ МАРКЕРОВ АПОПТОЗА, М±m

TABLE 1. REFERENCE VALUES OF APOPTOSIS MARKERS, М±m

Показатель

Indicator

Норма, нг/мл

Normal range, ng/mL

Annexin 5

21,3±0,2

sCD153

У здоровых не обнаруживается

Not detected in healthy individuals

Caspase 8

0,60±0,05

Caspase 9

5,9±0,4

sFas-L

0,21±0,01

 

Заключение

Анализируя полученные результаты, можно сделать вывод о том, что процессы апоптоза при АтД имеют свои особенности. С одной стороны, активация сигнальных систем значительно повышена, с другой – не происходит в должной мере элиминации измененных иммунокомпетентных клеток, что способствует прогрессированию и хронизации аллергического воспалительного процесса.

×

About the authors

V. A. Revyakina

Federal Research Centre of Nutrition, Biotechnology and Food Safety; National Medical Research Center for Children’s Health of the Ministry of Health of the Russian Federation, Department of Allergy

Author for correspondence.
Email: 5356797@mail.ru

PhD, MD (Medicine), Professor, Head of the Department, Federal Research Center of Nutrition, Biotechnology, and Food Safety; Leading Research Associate, Department of Allergy, National Medical Research Center for Children’s Health

Russian Federation, Moscow; Moscow

V. A. Mukhortykh

Federal Research Centre of Nutrition, Biotechnology and Food Safety; Federal Scientific and Clinical Center for Children and Adolescents, Federal Medical and Biological Agency

Email: 5356797@mail.ru

PhD (Medicine), Research Associate, Federal Research Center of Nutrition, Biotechnology, and Food Safety; Allergist-immunologist, Department of Allergy, Federal Scientific and Clinical Center for Children and Adolescents, Federal Medical and Biological Agency

Russian Federation, Moscow; Moscow

N. A. Tarmaeva

Federal Research Centre of Nutrition, Biotechnology and Food Safety

Email: 5356797@mail.ru

Junior Research Associate

Russian Federation, Moscow

I. A. Larkova

Federal Research Centre of Nutrition, Biotechnology and Food Safety; National Medical Research Center for Children’s Health of the Ministry of Health of the Russian Federation, Department of Allergy

Email: 5356797@mail.ru

PhD (Medicine), Senior Research Associate, Federal Research Center of Nutrition, Biotechnology, and Food Safety; Senior Research Associate, Department of Allergy, National Medical Research Center for Children’s Health

Russian Federation, Moscow; Moscow

References

  1. Глухова Е.А., Мухортых В.А., Тамразова ОБ., Таганов А.В., Ревякина В.А. Предикторы тяжелого течения атопического дерматита // Вопросы питания, 2022. Т 91, № 1. С. 76-85. [Glukhova E.A., Mukhortykh V.A., Tamrazova O.B., Taganov A.V., Revyakina V.A. Predictors of severe course of atopic dermatitis. Voprosy Pitaniya = Nutrition Issues, 2022, Vol. 91, no. 1, pp. 76-85. (In Russ.)]
  2. Ларькова И.А., Глухова Е.А., Ревякина В.А. Эффективность и безопасность иммунобиологической терапии атопического дерматита у детей // Российский педиатрический журнал, 2022. Т. 25, № 1. С. 46-51. [Larkova I.A., Glukhova E.A., Revyakina V.A. Effectiveness and safety of immunobiological therapy for atopic dermatitis in children. Rossiyskiy pediatricheskiy zhurnal = Russian Pediatric Journal, 2022, Vol. 25, no. 1, pp. 46-51. (In Russ.)]
  3. Alshiraihi I., Kato T.A. Apoptosis Detection Assays. Methods Mol. Biol., 2023, Vol. 2519, pp. 53-63.
  4. Alyoussef A. Attenuation of experimentally induced atopic dermatitis in mice by sulforaphane: effect on inflammation and apoptosis. Toxicol. Mech. Methods, 2022, Vol. 32, no. 3, pp. 224-232.
  5. James B.N., Oyeniran C., Sturgill J.L., Newton J., Martin R.K., Bieberich E., Spiegel, S. Ceramide in apoptosis and oxidative stress in allergic inflammation and asthma. J. Allergy Clin. Immunol., 2021, Vol. 147, no. 5, pp. 1936-1948.
  6. Jing J. The Relevance, Predictability, and Utility of Annexin A5 for Human Physiopathology. Int. J. Mol. Sci., 2024, Vol. 25, no. 5, 2865. doi: 10.3390/ijms25052865.
  7. Mao M.G., Xu J., Liu R.T., Ye L., Wang R., Jiang J.L. Fas/FasL of pacific cod mediated apoptosis. Dev. Comp. Immunol., 2021, Vol. 119, 104022. doi: 10.1016/j.dci.2021.104022.
  8. Niles A.L., Kupcho K.R. A Nondestructive, Real-Time Annexin V Apoptosis Assay. Methods Mol. Biol., 2022, Vol. 2543, pp. 1-11.
  9. Obeng E. Apoptosis (programmed cell death) and its signals – A review. Braz. J. Biol., 2021, Vol. 81, no. 4, pp. 1133-1143.
  10. Severity scoring of atopic dermatitis: the SCORAD index. Consensus Report of the European Task Force on Atopic Dermatitis. Dermatology, 1993, Vol. 186, no. 1, pp. 23-31.
  11. Sroka-Tomaszewska J., Trzeciak, M. Molecular Mechanisms of Atopic Dermatitis Pathogenesis. Int. J. Mol. Sci., 2021, Vol. 22, 4130. doi: 10.3390/ijms22084130.
  12. Szymański U., Cios A., Ciepielak M., Stankiewicz W. Cytokines and apoptosis in atopic dermatitis. Postepy Dermatol. Alergol., 2021, Vol. 38, no. 2, pp. 1-13.
  13. Trautmann A, Akdis M, Klunker S, Blaser K, Akdis CA. Role of apoptosis in atopic dermatitis. Int. Arch. Allergy Immunol., 2001, Vol. 124, no. 1-3, pp. 230-232.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure 1. Concentration of apoptosis markers (ng/mL) in serum of children with AtD

Download (122KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Revyakina V.A., Mukhortykh V.A., Tarmaeva N.A., Larkova I.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № 77 - 11525 от 04.01.2002.


This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies