ОСОБЕННОСТИ ПРОТЕКАНИЯ РНК-ИНТЕРФЕРЕНЦИИ МАТРИКСНОЙ МЕТАЛЛОПРОТЕИНАЗЫ 1 В ЭПИДЕРМАЛЬНЫХ КЕРАТИНОЦИТАХ, ОБРАБОТАННЫХ ИНТЕРЛЕЙКИНОМ 17A

Матриксные металлопротеиназы (ММП) играют важную роль в патогенезе псориаза, а также ряда других аутоиммунных заболеваний. Накопление интерлейкина 17A (ИЛ-17A) и других провоспалительных цитокинов в межклеточном матриксе приводит к индукции генов некоторых матриксных металлопротеиназ, в частности MMP1. Рост протеолитической активности в межклеточном матриксе меняет его состав и свойства, а также способствует структурной реорганизации пораженного болезнью участка кожи. Структурная реорганизация, в свою очередь, приводит к изменению внешнего облика кожных покровов и образованию псориатических бляшек. Целью данной работы было исследовать влияние РНК-интерференции MMP1 на биологические эффекты ИЛ-17A, такие как способность данного цитокина стимулировать  миграцию и пролиферацию эпидермальных кератиноцитов человека, а так же регулировать экспрессию генов, которые играют важную роль в процессе дифференцировки данного типа клеток. В работе использовали иммортализованные эпидермальные кератиноциты с «нокдауном» MMP1 и без него – HaCaT-ММП1 и HaCaT-КТР соответственно. Для оценки пролиферации клеток сопоставляли кривые их роста. Миграцию клеток оценивали путем сравнения репрезентативных фотографических изображений, которые были получены через равные промежутки времени. Изменения в экспрессии генов анализировали методом ПЦР в режиме реального времени. Согласно полученным результатам, в клетках, обработанных ИЛ-17A, РНК-интерференция MMP1 приводит к уменьшению экспрессии MMP9 и MMP12, FOSL1, CCNA2, IVL, KRT14 и KRT17, а также к увеличению экспрессии MMP2, CCND1 и LOR. «Нокдаун» MMP1 замедляет процесс миграции клеток и приводит к снижению скорости их пролиферации. Таким образом, проведенное нами исследование показало, что в присутствии ИЛ-17A РНК-интерференция MMP1 обладает потенциальным терапевтическим эффектом, который может быть использован при лечении псориаза. «Нокдаун» ММП1 позволяет воздействовать на пролиферацию и миграцию клеток, а также контролировать экспрессию важных для патогенеза болезни генов (MMP1, MMP2, MMP9 и MMP12, CCNA2, CCND1, KRT14 и KRT17).

1. Al Robaee A.A. Molecular genetics of Psoriasis (Principles, technology, gene location, genetic polymorphism and gene expression). Int. J. Health Sci. (Qassim). 2010;4(2):103-127.

2. Bainbridge J.W., Smith A.J., Barker S.S., Robbie S., Henderson R., Balaggan K., Viswanathan A., Holder G.E., Stockman A., Tyler N., Petersen-Jones S., Bhattacharya S.S., Thrasher A.J., Fitzke F.W., Carter B.J., Rubin G.S., Moore A.T., Ali R.R. Effect of gene therapy on visual function in Leber’s congenital amaurosis. N. Engl. J. Med. 2008;358(21):2231-2239. https://doi.org/10.1056/NEJMoa0802268.

3. Batyrshina S.V., Sadykova F.G. Comorbid conditions in patients with psoriasis. Prakticheskaya Meditsina = Practical Medicine. 2014;8:32-35. (in Russian)

4. Boire A., Covic L., Agarwal A., Jacques S., Sherifi S., Kuliopulos A. PAR1 is a matrix metalloprotease-1 receptor that promotes invasion and tumorigenesis of breast cancer cells. Cell. 2005;120(3):303-313. https://doi.org/10.1016/j.cell.2004.12.018.

5. Canavan T.N., Elmets C.A., Cantrell W.L., Evans J.M., Elewski B.E. Anti-IL-17 medications used in the treatment of plaque psoriasis and psoriatic arthritis: a comprehensive review. Am. J. Clin. Dermatol. 2016;17(1):33-47. https://doi.org/10.1007/s40257-015-0162-4.

6. Cho K.A., Suh J.W., Lee K.H., Kang J.L., Woo S.Y. IL-17 and IL-22 enhance skin inflammation by stimulating the secretion of IL-1β by keratinocytes via the ROS-NLRP3-caspase-1 pathway. Int. Immunol. 2012;24(3):147-158. https://doi.org/10.1093/intimm/dxr110.

7. Chomczynski P., Mackey K. Short technical reports. Modification of the TRI reagent procedure for isolation of RNA from polysaccharide and proteoglycan-rich sources. BioTechniques. 1995;19(6):942-945.

8. Goldminz A.M., Elder J.T., Lebwohl M.G., Gladman D.D., Wu J.J., Mehta N.N., Finlay A.Y., Gottlieb A.B. Psoriasis. Nat. Rev. Dis. Primers. 2016;2:16082. https://doi.org/10.1038/nrdp.2016.82.

9. Hacein-Bey-Abina S., Le Deist F., Carlier F., Bouneaud C., Hue C., De Villartay J.P., Thrasher A.J., Wulffraat N., Sorensen R., Dupuis-Girod S., Fischer A., Davies E.G., Kuis W., Leiva L., Cavazzana-Calvo M. Sustained correction of X-linked severe combined immunodeficiency by ex vivo gene therapy. N. Engl. J. Med. 2002;346(16): 1185-1193. https://doi.org/10.1056/NEJMoa012616.

10. Jakobsen M., Stenderup K., Rosada C., Moldt B., Kamp S., Dam T.N., Jensen T.G., Mikkelsen J.G. Amelioration of psoriasis by anti-TNF-α RNAi in the xenograft transplantation model. Mol. Ther. 2009;17(10):1743-1753. https://doi.org/10.1038/mt.2009.141.

11. Jin L., Wang G. Keratin 17: a critical player in the pathogenesis of psoriasis. Med. Res. Rev. 2014;34(2):438-454. https://doi.org/10.1002/med.21291.

12. Khamaganova I.V., Almazova A.A., Lebedeva G.A., Ermachenko A.V. Psoriasis epidemiology issues. Klinicheskaya Dermatologiya i Ve nerologiya = Russian Journal of Dermatology and Venereo logy. 2015;1:12-16. https://doi.org/10.17116/klinderma2015112-16. (in Russian)

13. Korotaeva T.V. Prospects for using interleukin-17 inhibitors, a new class of drugs for targeted therapy of psoriatic arthritis. Nauchno-Prakticheskaya Revmatologiya = Rheumatology Science and Practice. 2016;54(3):346-351. https://doi.org/10.14412/1995-4484-2016346-351. (in Russian)

14. Ma W.Y., Jia K., Zhang Y. IL-17 promotes keratinocyte proliferation via the downregulation of C/EBPα. Exp. Ther. Med. 2016;11(2):631-636. https://doi.org/10.3892/etm.2015.2939.

15. Manczinger M., Kemény L. Novel factors in the pathogenesis of psoriasis and potential drug candidates are found with systems biology approach. PLoS One. 2013;8(11):e80751. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0080751.

16. Matsushime H., Ewen M.E., Strom D.K., Kato J.Y., Hanks S.K., Roussel M.F., Sherr C.J. Identification and properties of an atypical catalytic subunit (p34PSK-J3/cdk4) for mammalian D type G1 cyclins. Cell. 1992;71(2):323-334.

17. Mezentsev A., Nikolaev A., Bruskin S. Matrix metalloproteinases and their role in psoriasis. Gene. 2014;540(1):1-10. https://doi.org/10.1016/j.gene.2014.01.068.

18. Michalek I.M., Loring B., John S.M. A systematic review of worldwide epidemiology of psoriasis. J. Eur. Acad. Dermatol. Venerol. 2017; 31(2):205-212. https://doi.org/10.1111/jdv.13854.

19. Mills K.H. Induction, function and regulation of IL-17-producing T cells. Eur. J. Immunol. 2008;38(10):2636-2649. https://doi.org/10.1002/eji.200838535.

20. Mishina O.S., Dvornikov A.S., Dontsova E.V. Psoriasis and psoriatic arthritis: Analysis of 2009-2011 incidence rates in the Russian Federation. Doctor.ru. 2013;4:52-55. (in Russian)

21. Mogulevtseva J.A., Mezentsev A.V. Optimization of lentiviral transduction of immortalized epidermal keratinocytes. Modern Science: Theory and Practice. 2017;13:123-134. (in Russian)

22. Nair R.P., Duffin K.C., Helms C., Ding J., Stuart P.E., Goldgar D., Gudjonsson J.E., Li Y., Tejasvi T., Feng B.J., Ruether A., Schreiber S., Weichenthal M., Gladman D., Rahman P., Schrodi S.J., Prahalad S., Guthery S.L., Fischer J., Liao W., Kwok P.Y., Menter A., Lathrop G.M., Wise C.A., Begovich A.B., Voorhees J.J., Elder J.T., Krueger G.G., Bowcock A.M., Abecasis G.R., for the Collaborative Association Study of Psoriasis. Genome-wide scan reveals association of psoriasis with IL-23 and NF-κB pathways. Nat. Genet. 2009; 41(2):199-204. https://doi.org/10.1038/ng.311.

23. NCBI Probe. 2015. Available at https://www.ncbi.nlm.nih.gov/probe

24. Noh M., Yeo H., Ko J., Kim H.K., Lee C.H. MAP17 is associated with the T-helper cell cytokine-induced down-regulation of filaggrin transcription in human keratinocytes. Exp. Dermatol. 2010;19(4):355-362. https://doi.org/10.1111/j.1600-0625.2009.00902.x.

25. Pagano M., Pepperkok R., Verde F., Ansorge W., Draetta G. Cyclin A is required at two points in the human cell cycle. EMBO J. 1992; 11(3):961-971.

26. Peric M., Koglin S., Dombrowski Y., Gross K., Bradac E., Büchau A., Steinmeyer A., Zügel U., Ruzicka T., Schauber J. Vitamin D analogs differentially control antimicrobial peptide/“alarmin” expression in psoriasis. PLoS One. 2009;4(7):e6340. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0006340.

27. Peric M., Koglin S., Kim S.M., Morizane S., Besch R., Prinz J.C., Ruzicka T., Gallo R.L., Schauber J. IL-17A enhances vitamin D3induced expression of cathelicidin antimicrobial peptide in human keratinocytes. J. Immunol. 2008;181(12):8504-8512.

28. Rao K.S., Babu K.K., Gupta P.D. Keratins and skin disorders. Cell. Biol. Int. 1996;20(4):261-274.

29. Reischl J., Schwenke S., Beekman J.M., Mrowietz U., Stürzebecher S., Heubach J.F. Increased expression of Wnt5a in psoriatic plaques. J. Invest. Dermatol. 2007;127(1):163-169. https://doi.org/10.1038/sj.jid.5700488.

30. Rukavishnikova V.M. Change of nails at psoriasis. Vestnik Dermatologii i Venerologii = Bulletin of Dermatology and Venereology. 2009;2:71-79. (in Russian)

31. Schindelin J., Rueden C.T., Hiner M.C., Eliceiri K.W. The ImageJ ecosystem: An open platform for biomedical image analysis. Mol. Reprod. Dev. 2015;82(7-8):518-529. https://doi.org/10.1002/mrd.22489.

32. Scott K.A., Arnott C.H., Robinson S.C., Moore R.J., Thompson R.G., Marshall J.F., Balkwill F.R. TNF-α regulates epithelial expression of MMP-9 and integrin αvβ6 during tumour promotion. A role for TNF-α in keratinocyte migration? Oncogene. 2004;23(41):69546966. https://doi.org/10.1038/sj.onc.1207915.

33. Seo K.Y., Kitamura K., Han S.J., Kelsall B. Th17 cells mediate inflammation in a novel model of spontaneous experimental autoimmune lacrimal keratoconjunctivitis with neural damage. J. Allergy Clin. Immunol. 2017; pii: S0091-6749(17)31504-X. https://doi.org/10.1016/j.jaci. 2017.07.052.

34. Seo M.D., Kang T.J., Lee C.H., Lee A.Y., Noh M. HaCaT keratinocytes and primary epidermal keratinocytes have different transcriptional profiles of cornified envelope-associated genes to T helper cell cytokines. Biomol. Ther. (Seoul). 2012;20(2):171176. https://doi.org/10.4062/biomolther.2012.20.2.171.

35. Shilova L.N., Pan’shina N.N., Chernov A.S., Trubenko Y.A., Khortieva S.S., Morozova T.A., Pan’shin N.G. Immunopathological significance of interleukin-17 in psoriatic arthritis. Sovremennye Problemy Nauki i Obrazovaniya = Current Problems of Science and Education. 2015;6:54. (in Russian)

36. Sobolev V.V., Starodubtseva N.L., Soboleva A.G., Rakhimova O.Yu., Korsunskaya I.M., Piruzian E.S., Minnibaev M.T., Krivoschapov L., Bruskin S.A., Voron’ko O.E. Role of interleukins in psoriasis. Sovremennye Problemy Dermatovenerologii, Immunologii i Vrachebnoy Kosmetologii = Current Problems of Dermatovenerology, Immunology, and Medical Cosmetology. 2010;5(5):79-84. (in Russian)

37. Soboleva A.G., Mezentsev A., Zolotorenko A., Bruskin S., Pirusian E. Three-dimensional skin models of psoriasis. Cells Tissues Organs. 2014a;199(5-6):301-310. https://doi.org/10.1159/000369925.

38. Soboleva A.G., Zolotarenko A.D., Sobolev V.V., Bruskin S.A., Piruzian E.S., Mezentsev A.V. Genetically predetermined limitation in HaCaT cells that affects their ability to serve as an experimental model of psoriasis. Russ. J. Genetics (Moscow). 2014b;50(10):1081-1089. https://doi.org/10.1134/S1022795414100123.

39. Starodub tseva N.L., So bo lev V.V., Soboleva A.G., Nikolaev A.A., Bruskin S.A. Genes expression of metalloproteinases (MMP-1, MMP-2, MMP-9, and MMP-12) associated with psoriasis. Russ. J. Genetics (Moscow). 2011;47(9):1117-1123. https://doi.org/10.1134/S102279541109016X.

40. Tohyama M., Hanakawa Y., Shirakata Y., Dai X., Yang L., Hirakawa S., Tokumaru S., Okazaki H., Sayama K., Hashimoto K. IL-17 and IL-22 mediate IL-20 subfamily cytokine production in cultured keratinocytes via increased IL-22 receptor expression. Eur. J. Immunol. 2009;39(10):27792788. https://doi.org/10.1002/eji.200939473.

41. Vegfors J., Ekman A.K., Stoll S.W., Bivik Eding C., Enerbäck C. Psoriasin (S100A7) promotes stress-induced angiogenesis. Br. J. Dermatol. 2016;175(6):1263-1273. https://doi.org/10.1111/bjd.14718.

42. Wells J.M., Gaggar A., Blalock J.E. MMP generated matrikines. Matrix Biol. 2015;44-46:122-129. https://doi.org/10.1016/j.matbio.2015.01.016.

43. Wu Y., Zhu L., Liu L., Zhang J., Peng B. Interleukin-17A stimulates migration of periodontal ligament fibroblasts via p38 MAPK/NF-κB-dependent MMP-1 expression. J. Cell. Physiol. 2014;229(3):292-299. https://doi.org/10.1002/jcp.24444.

44. Yazici A.C., Tursen U., Apa D.D., Ikizoglu G., Api H., Baz K., Tasdelen B. The changes in expression of ICAM-3, Ki-67, PCNA, and CD31 in psoriatic lesions before and after methotrexate treatment. Arch. Dermatol. Res. 2005;297(6):249-255. https://doi.org/10.1007/s00403-005-0602-8.

45. Zolotarenko A., Chekalin E., Mesentsev A., Kiseleva L., Gribanova E., Mehta R., Baranova A., Tatarinova T.V., Piruzian E.S., Bruskin S. Integrated computational approach to the analysis of RNA-seq data reveals new transcriptional regulators of psoriasis. Exp. Mol. Med. 2016;48(11):e268. https://doi.org/10.1038/emm.2016.97.