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. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 10.1111/bjd.14718.

42. Wells J.M., Gaggar A., Blalock J.E. MMP generated matrikines. Matrix Biol. 2015;44-46:122-129. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 10.1038/emm.2016.97.