Взаимосвязи между сывороточной концентрацией HMGB1 и субпопуляционным составом циркулирующих моноцитов у пациентов с субклиническим атеросклерозом

Хроническое стерильное низкоинтенсивное воспаление является важнейшим механизмом развития и прогрессирования атеросклероза. В условиях персистирующего неразрешающего-ся (non-resolving) воспаления, наблюдающегося в сосудистой стенке и атеросклеротической бляшке (АСБ), происходит постоянное повреждение тканей, приводящее к повышенному образованию эндогенных молекулярных паттернов, ассоциированных с опасностью (danger associated molecular patterns, DAMP). Один из прототипических DAMP является негистоновый хромосомный белок HMGB1. Попадая во внеклеточное пространство, HMGB1 действует как DAMP и индуцирует воспаление путем связывания с паттерн-распознающими рецепторами (TLR2, TLR4, RAGE, CD36 и т.д.). В целом ряде клинических исследований было установлено повышение уровня HMGB1 в крови у пациентов с ишемической болезнью сердца и атеросклеротическим заболеванием артерий нижних конечностей, а также его взаимосвязи с бременем атеросклероза коронарных артерий. В то же время механизмы прогрессирования атеросклероза, опосредованные HMGB1, на сегодняшний день изучены лишь частично.

Цель исследования — изучить взаимосвязь между уровнем сывороточного HMGB1 и субпопуляционным составом циркулирующих моноцитов у пациентов с субклиническим атеросклерозом в возрасте 40-64 лет.

В исследование включали пациентов в возрасте 40-64 лет с субклиническим атеросклерозом периферических артерий. Концентрацию HMGB1 в сыворотке крови определяли с использованием наборов для иммуноферментного анализа (Human HMGB1/HMG-1 ELISA Kit, NBP2-62766, Novus Biologicals, США). Порог определения содержания HMGB1 в сыворотке крови составлял 18,75 пг/мл, диапазон измерения — 31,25-2000 пг/мл. Фенотипирование субпопуляций циркулирующих моноцитов проводили методом проточной цитометрии на аппарате Navios 6/2 (Beckman Coulter, США).

Увеличение концентрации HMGB1 в сыворотке крови ассоциировалось с уменьшением количества классических М2-моноцитов и увеличением промежуточных и М1-моноцитов. Кроме того, увеличение концентрации HMGB1 было связано с увеличением количества классических, промежуточных и неклассических моноцитов, экспрессирующих CD36 и TLR2. По мере увеличения концентрации HMGB1 от Q1 до Q4 наблюдалось увеличение количества классических (p = 0,001) и промежуточных моноцитов (p = 0,006), но не неклассических (p = 0,147). По мере увеличения концентрации HMGB1 от Q1 до Q4 происходило увеличение количества классических (p < 0,0001), промежуточных (p < 0,0001) и неклассических (p < 0,0001) моноцитов, экспрессирующих CD36. Также было установлено увеличение количества промежуточных (p = 0,022; p_{1, 4} = 0,034) и неклассических (p = 0,002; p_{1, 4} = 0,035) моноцитов, экспрессирующих TLR2. По данным корреляционного анализа было установлено, что концентрация IL-1β прямо коррелировала с количеством М1-моноцитов (г = 0,268; p = 0,035) и обратно — с количеством М2-моноцитов (г = -0,376; p = 0,003).

Увеличение концентрации HMGB1 в сыворотке крови пациентов с субклиническим атеросклерозом ассоциировалось с уменьшением количества классических и М2-моноцитов, и увеличением — промежуточных и М1-моноцитов, а также с увеличением количества промежуточных и неклассических моноцитов, экспрессирующих CD36 и TLR2. Уровень IL-1β прямо коррелировал с концентрацией HMGB1 и количеством М1-моноцитов.

1. Артемьева О.В., Ганковская Л.В. Воспалительное старение как основа возраст-ассоциированной патологии // Медицинская иммунология, 2020. Т. 22, № 3. С. 419-432. doi: 10.15789/1563-0625-IAT-1938.

2. Гусев Е.Ю., Зотова Н.В., Журавлева Ю.А., Черешнев В.А. Физиологическая и патогенетическая роль рецепторов-мусорщиков у человека // Медицинская иммунология, 2020. Т. 22, № 1. С. 7-48. doi: 10.15789/1563-0625-PAP-189.

3. Козлова А.Л., Валиева М.Е., Малюченко Н.В., Студитский В.М. HMGB-белки как ДНК-шапероны, модулирующие активность хроматина // Молекулярная биология, 2018. Т. 52, № 5. С. 737-749.

4. Кухарчук В.В., Ежов М.В., Сергиенко И.В., Арабидзе Г.Г., Бубнова М.Г., Балахонова Т.В., Гуревич В.С., Качковский М.А., Коновалов Г.А., Константинов В.О., Малышев П.П., Покровский С.Д., Соколов А.А., Сумароков А.Б., Горнякова Н.Б., Обрезан А.Г., Шапошник И.И. Диагностика и коррекция нарушений липидного обмена с целью профилактики и лечения атеросклероза. российские рекомендации, VII пересмотр // Атеросклероз и дислипидемии, 2020. Т. 38, № 1. С. 7-40.

5. Чихиржина Е.В., Поляничко А.М., Старкова Т.Ю. Внеядерные функции негистонового белка HMGB1 // Цитология, 2020. Т. 62, № 10. С. 716-725.

6. Чурина Е.Г., Уразова О.И., Ситникова А.В., Новицкий В.В., Кононова Т.Е., Чумакова С.П., Паты-шева М.Р. Дифференцировка моноцитов крови и особенности цитокинового статуса у больных туберкулезом легких. // Патологическая физиология и экспериментальная терапия, 2020. Т. 64, № 4. С. 79-87.

7. Andrassy M., Volz H.C., Maack B., Schuessler A., Gitsioudis G., Hofmann N., Laohachewin D., Wienbrandt A.R., Kaya Z., Bierhaus A., Giannitsis E., Katus H.A., Korosoglou G. HMGB1 is associated with atherosclerotic plaque composition and burden in patients with stable coronary artery disease. PLoS One, 2012, Vol. 7, no. 12, e52081. doi: 10.1371/journal.pone.0052081.

8. Aw N.H., Canetti E., Suzuki K., Goh J. Monocyte Subsets in Atherosclerosis and Modification with Exercise in Humans. Antioxidants (Basel), 2018, Vol. 19, no. 7 (12), 196. doi: 10.3390/antiox7120196.

9. Benlier N., Erdoğan M.B., Keçioğlu S., Orhan N., Çiçek H. Association of high mobility group box 1 protein with coronary artery disease. Asian Cardiovasc. Thorac. Ann., 2019, Vol. 27, no. 4, pp. 251-255.

10. Cappellari R., D'Anna M., Bonora B.M., Rigato M., Cignarella A., Avogaro A., Fadini G.P. Shift of monocyte subsets along their continuum predicts cardiovascular outcomes. Atherosclerosis, 2017, Vol. 266, pp. 95-102.

11. Ding J.W., Luo C.Y., Wang X.A., Zhou T., Zheng X.X., Zhang Z.Q., Yu B., Zhang J., Tong X.H. Glycyrrhizin, a High-Mobility Group Box 1 Inhibitor, Improves Lipid Metabolism and Suppresses Vascular Inflammation in Apolipoprotein E Knockout Mice. J. Vasc. Res., 2018, Vol. 55, no. 6, pp. 365-377.

12. Fan H., Tang H.B., Chen Z., Wang H.Q., Zhang L., Jiang Y., Li T., Yang C.F., Wang X.Y., Li X., Wu S.X., Zhang G.L. Inhibiting HMGB1-RAGE axis prevents pro-inflammatory macrophages/microglia polarization and affords neuroprotection after spinal cord injury. J. Neuroinflamm., 2020, Vol. 17, no. 1, 295. doi: 10.1186/s12974-020-01973-4.

13. Giovannini S., Tinelli G., Biscetti F., Straface G., Angelini F., Pitocco D., Mucci L., Landolfi R., Flex A. Serum high mobility group box-1 and osteoprotegerin levels are associated with peripheral arterial disease and critical limb ischemia in type 2 diabetic subjects. Cardiovasc. Diabetol., 2017, Vol. 16, no. 1, 99. doi: 10.1186/s12933-017-0581-z.

14. Gu H.F., Li N., Xu Z.Q., Hu L., Li H., Zhang R.J., Chen R.M., Zheng X.L., Tang Y.L., Liao D.F. Chronic Unpredictable Mild Stress Promotes Atherosclerosis via HMGB1/TLR4-Mediated Downregulation of PPARy/ LXRa/ABCA1 in ApoE-/- Mice. Front. Physiol., 2019, Vol. 10, 165. DOI: 10.3389/fphys.2019.00165.

15. Huang R., Hu Z., Chen X., Cao Y., Li H., Zhang H., Li Y., Liang L., Feng Y., Wang Y., Su W., Kong Z., Melgiri N.D., Jiang L., Li X., Du J., Chen Y. The Transcription Factor SUB1 Is a Master Regulator of the Macrophage TLR Response in Atherosclerosis. Adv. Sci. (Weinh), 2021, Vol. 8, no. 19, e2004162. doi: 10.1002/advs.202004162.

16. Jaen R.I., Val-Blasco A., Prieto P, Gil-Fernandez M., Smani T., Lopez-Sendon J.L., Delgado C., Bosca L., Fernandez-Velasco M. Innate Immune Receptors, Key Actors in Cardiovascular Diseases. JACC Basic Transl. Sci., 2020, Vol. 5, no. 7, pp. 735-749.

17. Kanellakis P., Agrotis A., Kyaw T.S., Koulis C., Ahrens I., Mori S., Takahashi H.K., Liu K., Peter K., Nishibori M., Bobik A. High-mobility group box protein 1 neutralization reduces development of diet-induced atherosclerosis in apolipoprotein e-deficient mice. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol., 2011, Vol. 31, no. 2, pp. 313-319.

18. Ley K. M1 Means Kill; M2 Means Heal. J. Immunol., 2017, Vol. 199, no. 7, pp. 2191-2193.

19. Li Y., Zhang Y., Lu J., Yin Y., Xie J., Xu B. Anti-inflammatory mechanisms and research progress of colchicine in atherosclerotic therapy. J. Cell Mol. Med., 2021, Vol. 25, no. 17, pp. 8087-8094.

20. Libby P., Hansson G.K. From focal lipid storage to systemic inflammation: JACC review topic of the week. J. Am. Coll. Cardiol., 2019, Vol. 74, no. 12, pp. 1594-1607.

21. Malekmohammad K., Bezsonov E.E., Rafieian-Kopaei M. Role of lipid accumulation and inflammation in atherosclerosis: focus on molecular and cellular mechanisms. Front. Cardiovasc. Med., 2021, Vol. 8, 707529. doi: 10.3389/fcvm.2021.707529.

22. Orekhov A.N., Orekhova V.A., Nikiforov N.G., Myasoedova V.A., Grechko A.V., Romanenko E.B., Zhang D., Chistiakov D.A. Monocyte differentiation and macrophage polarization. Vessel Plus, 2019, Vol. 3, 10. doi: 10.20517/2574-1209.2019.04.

23. Ridker P.M. From C-reactive protein to interleukin-6 to interleukin-1: moving upstream to identify novel targets for atheroprotection. Circ. Res., 2016, Vol. 118, no. 1, pp. 145-156.

24. Roh J.S., Sohn D.H. Damage-Associated Molecular Patterns in Inflammatory Diseases. Immune Netw., 2018, Vol. 18, no. 4, e27. doi: 10.4110/in.2018.18.e27.

25. Schaper F., de Leeuw K., Horst G., Bootsma H., Limburg P.C., Heeringa P., Bijl M., Westra J. High mobility group box 1 skews macrophage polarization and negatively influences phagocytosis of apoptotic cells. Rheumatology (Oxford), 2016, Vol. 55, no. 12, pp. 2260-2270.

26. Su Z., Zhang P., Yu Y., Lu H., Liu Y., Ni P., Su X., Wang D., Liu Y., Wang J., Shen H., Xu W., Xu H. HMGB1 facilitated macrophage reprogramming towards a proinflammatory m1-like phenotype in experimental autoimmune myocarditis development. Sci. Rep., 2016, Vol. 6, 21884. doi: 10.1038/srep21884.

27. Tabas I., Lichtman A.H. Monocyte-macrophages and T cells in atherosclerosis. Immunity, 2017, Vol. 47, no. 4, pp. 621-634.

28. Torres-Ruiz J., Carrillo-Vazquez D.A., Padilla-Ortiz D.M., R.Vazquez-Rodriguez, Nunez-Alvarez C., Juarez-Vega G., Gomez-Martin D. TLR expression in peripheral monocyte subsets of patients with idiopathic inflammatory myopathies: association with clinical and immunological features. J. Transl. Med., 2020, Vol. 18, no. 1, 125. doi: 10.1186/s12967-020-02290-3.

29. Truong R., Thankam F.G., Agrawal D.K. Immunological mechanisms underlying sterile inflammation in the pathogenesis of atherosclerosis: potential sites for intervention. Expert Rev. Clin. Immunol., 2021, Vol. 17, no. 1, pp. 37-50.

30. van Patten S., Al-Abed Y. High Mobility Group Box-1 (HMGb1): Current wisdom and advancement as a potential drug target. J. Med. Chem., 2018, Vol. 61, no. 12, pp. 5093-5107.

31. Wahid A., Chen W., Wang X., Tang X. High-mobility group box 1 serves as an inflammation driver of cardiovascular disease. Biomed. Pharmacother., 2021, Vol. 139, 111555. doi: 10.1016/j.biopha.2021.111555.

32. Wildgruber M., Aschenbrenner T., Wendorff H., Czubba M., Glinzer A., Haller B., Schiemann M., Zimmermann A., Berger H., Eckstein H.H., Meier R., Wohlgemuth W.A., Libby P., Zernecke A. The “Intermediate” CD14++CD16+ monocyte subset increases in severe peripheral artery disease in humans. Sci. Rep., 2016, Vol. 6, 39483. doi: 10.1038/srep39483.

33. Williams H., Cassorla G., Pertsoulis N., Patel V., Vicaretti M., Marmash N., Hitos K., Fletcher J.P., Medbury H.J. Human classical monocytes display unbalanced M1/M2 phenotype with increased atherosclerotic risk and presence of disease. Int. Angiol., 2017, Vol. 36, no. 2, pp. 145-155.

34. Williams H., Mack C.D., Li S.C.H., Fletcher J.P., Medbury H.J. Nature versus number: monocytes in cardiovascular disease. Int. J. Mol. Sci., 2021, Vol. 22, no. 17, 9119. doi: 10.3390/ijms22179119.

35. Wolf D., Ley K. Immunity and inflammation in atherosclerosis. Circ. Res., 2019, Vol. 124, no. 2, pp. 315-327.

36. Zeng J.C., Xiang W.Y., Lin D.Z., Zhang J.A., Liu G.B., Kong B., Gao Y.C., Lu Y.B., Wu X.J., Yi L.L., Zhong J.X., Xu J.F. Elevated HMGB1-related interleukin-6 is associated with dynamic responses of monocytes in patients with active pulmonary tuberculosis. Int. J. Clin. Exp. Pathol., 2015, Vol. 8, no. 2, pp. 1341-1353.

37. Zhang J., Zhang L., Zhang S., Yu Q., Xiong F., Huang K., Wang C.Y., Yang P. HMGB1, an innate alarmin, plays a critical role in chronic inflammation of adipose tissue in obesity. Mol. Cell. Endocrinol., 2017, Vol. 454, pp. 103-111.

38. Zhao F., Guo Z., Hou F., Fan W., Wu B., Qian Z. Magnoflorine Alleviates “M1” polarized macrophage-induced intervertebral disc degeneration through repressing the HMGB1/Myd88/NF-KB Pathway and NLRP3 inflammasome. Front. Pharmacol., 2021, Vol. 12, 701087. doi: 10.3389/fphar.2021.701087.

39. Zheng D., Liwinski T., Elinav E. Inflammasome activation and regulation: toward a better understanding of complex mechanisms. Cell Discov., 2020, Vol. 6, 36. doi: 10.1038/s41421-020-0167-x.