Уровень экспрессии и структурные варианты гена толл-подобного рецептора 4 в развитии атеросклероза

   В настоящее время атеросклероз рассматривается как хроническое воспалительное заболевание, характеризующееся нарушением функции эндотелия сосудистой стенки, миграцией иммунных клеток, субэндотелиальным накоплением липидов и пролиферацией гладкомышечных клеток сосудов с дальнейшим образованием атеросклеротической бляшки. Исследования предполагают потенциальную важность толл-подобных рецепторов (TLRs) и других ключевых компонентов врожденной иммунной системы в патологических состояниях, связанных с атеросклерозом. Толл-подобный рецептор 4 (TLR4) может играть ключевую роль в иммунопатогенезе атеросклероза.

   Целью данной работы было исследование ассоциации экспрессии гена TLR4 в макрофагах и полиморфных вариантов rs4986790 и rs4986791 с развитием атеросклероза в популяции Санкт-Петербурга.

   В исследование были включены 220 пациентов с атеросклерозом различной локализации (коронарный, церебральный, артерий нижних конечностей); 75 пациентов с семейной гиперхолестеринемией с / без проявлений атеросклероза; 376 лиц без сердечно-сосудистой патологии (контрольная группа). Генотипирование полиморфных вариантов гена TLR4 было выполнено методом ПЦР с последующим рестрикционным анализом. Сравнительный анализ уровня экспрессии гена TLR4 в дифференцированных in vitro макрофагах был выполнен у пациентов с коронарным атеросклерозом (n = 13) и представителей контрольной группы (n = 19) методом ПЦР в реальном времени. Для пациентов с коронарным атеросклерозом характерен более высокий уровень экспрессии гена TLR4 в макрофагах, чем в контрольной группе. Структурные варианты Asp299Gly и Thr399Ile гена TLR4 не ассоциированы с развитием атеросклероза у жителей Санкт-Петербурга, в том числе у пациентов с семейной гиперхолестеринемией.

1. Wolf D., Ley K. Immunity and inflammation in atherosclerosis. Circulation research 2019; 124 (2): 315-327. Doi: 10.1161/CIRCRESAHA.118.313591

2. Аронов Д. М. Некоторые аспекты патогенеза атеросклероза / Д. М. Аронов, В. П. Лупанов // Атеросклероз и дислипидемии. – 2011. – (1): 48-56.

3. Erridge C. The roles of Toll-like receptors in atherosclerosis. Journal of innate immunity 2009; 1 (4): 340-349. Doi: 10.1159/000191413

4. Roshan M. H. K., Tambo A., Pace N. P. The Role of TLR2, TLR4, and TLR9 in the Pathogenesis of Atherosclerosis. International Journal of Inflammation 2016; 2016: 1–11. Doi: 10.1155/2016/1532832

5. Ипатова В. А. Вклад генов Toll-подобных рецепторов в этиопатогенез ишемической болезни сердца / В. А. Ипатова [и др. ] // Атеросклероз. – 2014. – 10 (4): 10-18.

6. Miller Y. I. Toll-like receptors and atherosclerosis: oxidized LDL as an endogenous Toll-like receptor ligand. Future Cardiology 2005; 1 (6): 785-92. doi: 10.2217/14796678.1.6.785

7. Chávez-Sánchez L., Madrid-Miller A., Chávez-Rueda K. et al. Activation of TLR2 and TLR4 by minimally modified low-density lipoprotein in human macrophages and monocytes triggers the inflammatory response. Human immunology 2010; 71 (8): 737-744. Doi: 10.1016/j.humimm.2010.05.005

8. Howell K. W., Meng X., Fullerton D. A., et al. Toll-like receptor 4 mediates oxidized LDL-induced macrophage differentiation to foam cells. Journal of Surgical Research 2011; 171 (1): e27-e31. Doi: 10.1016/j.jss.2011.06.033.

9. Xie P., Cao Y. S., Su P., et al. Expression of toll-like receptor 4, tumor necrosis factor-alpha, matrix metalloproteinase-9 and effects of benazepril in patients with acute coronary syndromes. Clinical Medicine Insights: Cardiology 2010; 4: CMC-S5659. Doi: 10.4137/CMC.S5659

10. Shao L., Zhang P., Zhang Y., Lu Q., Ma A. TLR3 and TLR4 as potential clinically biomarkers of cardiovascular risk in coronary artery disease (CAD) patients. Heart and vessels 2014; 29 (5): 690-698. Doi: 10.1007/s00380-013-0421-3

11. Geng H. L., Lu H. Q., Zhang L. Z., et al. Increased expression of Toll like receptor 4 on peripheral-blood mononuclear cells in patients with coronary arteriosclerosis disease. Clinical & Experimental Immunology 2006; 143 (2): 269-273. Doi: 10.1111/j.1365-2249.2005.02982.x

12. Shiraki R., Inoue N., Kobayashi S., et al. Toll-like receptor 4 expressions on peripheral blood monocytes were enhanced in coronary artery disease even in patients with low C-reactive protein. Life sciences 2006; 80 (1): 59-66. Doi: 10.1016/j.lfs.2006.08.027

13. Xu X. H., Shah P. K., Faure E., et al. Toll-like receptor-4 is expressed by macrophages in murine and human lipid-rich atherosclerotic plaques and upregulated by oxidized LDL. Circulation 2001; 104 (25): 3103-3108. Doi: 10.1161/hc5001.100631

14. Edfeldt K., Swedenborg J., Hansson G. K., Yan Z. Q. Expression of toll-like receptors in human atherosclerotic lesions: a possible pathway for plaque activation. Circulation 2002; 105 (10): 1158-1161. doi:10.1161/circ.105.10.1158

15. Ya-Jun Zhu, Chao Wang, Guangyao Song, et al. Toll-like receptor-2 and -4 are associated with hyperlipidemia. Molecular Medicine Reports 2015; 12 (6): 8241-8246. Doi: 10.3892/mmr.2015.4465.

16. Hjuler Nielsen, M., Irvine, H., Vedel, S., et al. Elevated atherosclerosis-related gene expression, monocyte activation and microparticle-release are related to increased lipoprotein-associated oxidative stress in familial hypercholesterolemia. PLoS One 2015; 10 (4): e0121516. Doi: 10.1371/journal.pone.0121516

17. Yamakawa N., Ohto U., Akashi-Takamura S., et al. Human TLR4 polymorphism D299G/T399I alters TLR4/MD-2 conformation and response to a weak ligand monophosphoryl lipid A. International immunology 2013; 25 (1): 45-52. Doi: 10.1093/intimm/dxs084

18. Кухарчук В. В. Диагностика и коррекция нарушений липидного обмена с целью профилактики и лечения атеросклероза. Российские рекомендации, VII пересмотр / В. В. Кухарчук [и др.] // Атеросклероз и дислипидемии. – 2020. – 1 (38): 7-42. DOI: 10.34687/2219-8202.JAD.2020.01.0002

19. Miroshnikova V. V., Romanova O. V., Ivanova O. N., et al. Targeted sequencing identified novel variants in the LDLR gene in Russian patients with familial hypercholesterolemia. Biomedical Reports 2021; 14 (1): 15. Doi: 10.3892/br.2020.1391.

20. Ferwerda B., McCall M. B., Alonso S., et al. TLR4 polymorphisms, infectious diseases, and evolutionary pressure during migration of modern humans. Proceedings of the National Academy of Sciences 2007; 104 (42): 16645-16650. Doi: 10.1073/pnas.0704828104

21. Long H., O’Connor B. P., Zemans R. L., et al. The Toll-Like Receptor 4 Polymorphism Asp299Gly but Not Thr399Ile Influences TLR4 Signaling and Function. PLoS ONE 2014; 9 (4): e93550. Doi:10.1371/journal.pone.0093550

22. Ameziane, N., Beillat, T., Verpillat, P., et al. Association of the Tolllike receptor 4 gene Asp299Gly polymorphism with acute coronary events. Arteriosclerosis, thrombosis, and vascular biology 2003; 23 (12): e61-e64. Doi: 10.1161/01.ATV.0000101191.92392.1D

23. Belforte F. S., Coluccio Leskow F., Poskus E., Penas Steinhardt A. Toll-like receptor 4 D299G polymorphism in metabolic disorders: a meta-analysis. Molecular biology reports 2013; 40 (4): 3015-3020. Doi: 10.1007/s11033-012-2374-5

24. Wu B. W., Zhu J., Shi H. M., et al. Association between Toll-like receptor 4 Asp299Gly polymorphism and coronary heart disease susceptibility. Brazilian Journal of Medical and Biological Research 2017; 50. Doi: 10.1590/1414-431X20176306

25. Yang I. A., Holloway J. W., Ye S. TLR4 Asp299Gly polymorphism is not associated with coronary artery stenosis. Atherosclerosis 2003; 170 (1): 187-190. Doi: 10.1016/S0021-9150(03)00286-7

26. Барбараш О. Л. Роль полиморфизма генов Toll-подобных рецепторов в развитии осложнений атеросклероза / О. Л. Барбараш [и др.] // Российский кардиологический журнал. – 2015; 12 (128): 72-79. URL: https://russjcardiol.elpub.ru/jour/article/view/480?locale=ru_RU

27. Wu B. W., Zhu J., Shi H. M., et al. Association between Toll-like receptor 4 Asp299Gly polymorphism and coronary heart disease susceptibility. Brazilian Journal of Medical and Biological Research 2017; 50 (9): e6306. Doi: 10.1590/1414-431X20176306

28. Hommels M. J., Kroon A. A., Netea M. G., et al. The Asp299Gly Tolllike receptor 4 polymorphism in advanced aortic atherosclerosis. Netherlands Journal of Medicine 2007; 65 (6): 203-7.

29. Vainas T., Stassen F. R. M., Bruggeman C. A., et al. Synergistic effect of Toll-like receptor 4 and CD14 polymorphisms on the total atherosclerosis burden in patients with peripheral arterial disease. Journal of Vascular Surgery 2006; 44 (2): 326-32. Doi: 10.1016/j.jvs.2006.04.035

30. Xie X., Shi X., Liu M. The Roles of TLR Gene Polymorphisms in Atherosclerosis: A Systematic Review and Meta-Analysis of 35,317 Subjects. Scandinavian Journal of Immunology 2017; 86 (1): 50-58. Doi:10.1111/sji.12560

31. Netea M. G., Hijmans A., van Wissen S., et al.Toll-like receptor-4 Asp299Gly polymorphism does not influence progression of atherosclerosis in patients with familial hypercholesterolaemia. European Journal of Clinical Investigation 2004; 34 (2): 94–99. Doi: 10.1111/j.1365-2362.2004.01303.x

32. Шалаев С. В. Сравнительная эффективность статинов в профилактике и лечении ишемической болезни сердца / С. В. Шалаев [и др.] // Рациональная фармакотерапия в кардиологии/ – 2010. – 6(6): 865-869. Doi: 10.20996/1819-6446-2010-6-6-865-869.

33. Boekholdt S. M., Agema W. R., Peters R. J., et al. Variants of toll-like receptor 4 modify the efficacy of statin therapy and the risk of cardiovascular events. Circulation 2003; 107 (19): 2416-2421. Doi: 10.1161/01.CIR.0000068311.40161.28

34. Holloway J. W., Yang I. A., Ye, S. Variation in the toll-like receptor 4 gene and susceptibility to myocardial infarction. Pharmacogenetics and genomics 2005; 15 (1): 15-21. Doi: 10.1097/01213011-200501000-00003

35. Koushki K., Shahbaz S. K., Mashayekhi K., et al. Anti-inflammatory action of statins in cardiovascular disease: the role of inflammasome and toll-like receptor pathways. Clinical reviews in allergy & immunology 2021; 60 (2): 175-199. Doi: 10.1007/s12016-020-08791-9.

36. Yang S. S., Li R., Qu X., et al. Atorvastatin decreases Toll-like receptor 4 expression and downstream signaling in human monocytic leukemia cells. Cellular immunology 2012; 279 (1): 96-102. Doi:10.1016/j.cellimm.2012.09.008

37. Methe H., Kim J. O., Kofler S., Nabauer M., Weis M. Statins decrease Toll-like receptor 4 expression and downstream signaling in human CD14+ monocytes. Arteriosclerosis, thrombosis, and vascular biology 2005; 25 (7): 1439-1445. Doi: 10.1161/01.ATV.0000168410.44722.86

38. Ishikawa Y., Satoh M., Itoh T., et al. Local expression of Toll-like receptor 4 at the site of ruptured plaques in patients with acute myocardial infarction. Clinical Science 2008; 115 (4): 133–140. Doi:10.1042/cs20070379

39. Kashiwagi M., Imanishi T., Ozaki Y., et al. Differential expression of Toll-like receptor 4 and human monocyte subsets in acute myocardial infarction. Atherosclerosis 2012; 221 (1): 249-253. Doi:10.1016/j.atherosclerosis.2011.12.030

40. Du P., Gao K., Cao Y., et al. RFX1 downregulation contributes to TLR4 overexpression in CD14+ monocytes via epigenetic mechanisms in coronary artery disease. Clinical epigenetics 2019; 11(1): 1-19. Doi: 10.1186/s13148-019-0646-9

41. Jaguin M., Houlbert N., Fardel O., Lecureur V. Polarization profiles of human M-CSF-generated macrophages and comparison of M1-markers in classically activated macrophages from GM-CSF and M-CSF origin. Cellular Immunology 2013; 281 (1): 51–61. Doi: 10.1016/j.cellimm.2013.01.010

42. Tapp L. D., Shantsila E., Wrigley B. J., Montoro-Garcia S., Lip G. Y. TLR 4 expression on monocyte subsets in myocardial infarction. Journal of internal medicine 2013; 273 (3): 294-305. Doi: 10.1111/joim.12011.

43. Ганковская Л. В. Гиперэкспрессия TLR2 и TLR4 у больных с ишемическим инсультом в остром периоде заболевания / Л. В. Ганковская [и др.] // Медицинская иммунология. – 2020. – 22 (4): 665-674. Doi: 10.15789/1563-0625-HOT-1971

44. Kania K. D., Hareza D, Wilczynski J. R., et al. The Toll-like Receptor 4 Polymorphism Asp299Gly Is Associated with an Increased Risk of Ovarian Cancer. Cells 2022, 11, 3137. Doi: 10.3390/cells11193137

45. Proença M. A., de Oliveira J. G., Cadamuro A. C., et al. TLR2 and TLR4 polymorphisms influence mRNA and protein expression in colorectal cancer. World Journal of Gastroenterology 2015; 21 (25): 7730-41. Doi: 10.3748/wjg.v21.i25.7730.

46. Ozaki Y., Imanishi T., Hosokawa S., et al. Association of toll-like receptor 4 on human monocyte subsets and vulnerability characteristics of coronary plaque as assessed by 64-slice multidetector computed tomography. Circulation Journal 2017; CJ-16. Doi: 10.1253/circj.CJ-16-0688

47. Ozaki Y., Imanishi T., Taruya A., et al. Circulating CD14+ CD16+ monocyte subsets as biomarkers of the severity of coronary artery disease in patients with stable angina pectoris. Circulation Journal 2012; CJ-12. Doi: 10.1253/circj.cj-12-0412

48. Rogacev K. S., Cremers B., Zawada A. M., Seiler S., Binder N., Ege P., et al. CD14++ CD16+ monocytes independently predict cardiovascular events: a cohort study of 951 patients referred for elective coronary angiography. Journal of the American College of Cardiology 2012; 60 (16): 1512-1520. Doi: 10.1016/j.jacc.2012.07.019

49. Singh R. K., Haka A. S., Asmal A., Barbosa-Lorenzi V. C., Grosheva I., Chin H. F., et al. TLR4 (toll-like receptor 4)-dependent signaling drives extracellular catabolism of LDL (low-density lipoprotein) aggregates. Arteriosclerosis, thrombosis, and vascular biology 2020; 40 (1): 86-102. Doi: 10.1161/ATVBAHA.119.313200