Метаболическая активность иммунокомпетентных клеток в оценке индивидуальной холодовой чувствительности

Центральную роль в адаптации организма человека к холоду играет быстрое включение переходных краткосрочных реакций, которые участвуют в корректировке гомеостаза, необходимой для приспособления к низкотемпературной среде. Сеть сигнальных путей и регуляторы метаболизма обеспечивают достаточную пластичность работы клеток иммунной системы, нормальное функционирование которой крайне важно для успешной адаптации организма человека. Энергообеспеченность иммунокомпетентных клеток дает возможность формирования адекватного иммунного ответа на воздействие любого негативного фактора, обеспечения адаптационных функциональных перестроек. Целью работы было изучить варианты путей метаболической активности иммунокомпетентных клеток в формировании индивидуальной холодовой чувствительности. Проведено обследование 180 человек в возрасте 25–55 лет (130 женщин, 50 мужчин) до и после кратковременного общего охлаждения. В периферической крови и лизате клеток иммуноферментным анализом определяли уровни IL10, IL6, TNFα, иризина, трансферрина, sTfR, HIF-1α, Sirt3. В лимфоцитах определяли содержание гликогена (цитохимически) и АТФ (люциферин-люциферазный метод). Снижение уровня лимфоцитов в периферической крови после охлаждения свидетельствует о формировании срочной адаптивной реакции и активации гликолитических процессов в клетке на фоне более низкого уровня воспалительной реакции. Повышение уровня лимфоцитов в циркуляции после воздействия холода происходит на фоне активации воспалительных реакций. Для обследованных волонтеров, у которых не было зарегистрировано изменений в уровне лимфоцитов, выявлено более низкое соотношение регуляторов метаболизма HIF-1α/SIRT3, что свидетельствует о преобладании митохондриальной активности при адаптации к холоду.

1. Zhu J, Thompson CB. Metabolic regulation of cell growth and proliferation. Nat Rev Mol Cell Biol. 2019; 20 (7): 436–50.

2. Ferranti CS, Cheng J, Thompson C, Zhang J, Rotolo JA, Buddaseth S, et al. Fusion of lysosomes to plasma membrane initiates radiation-induced apoptosis. J Cell Biol. 2020; 219 (4): e201903176.

3. Newman JC, He W, Verdin E. Mitochondrial protein acylation and intermediary metabolism: regulation by sirtuins and implications for metabolic disease. J Biol Chem. 2012; 287 (51): 42436–43.

4. Zhang J, Xiang H, Liu J, Chen Y, He R-R, Liu B. Mitochondrial sirtuin 3: new emerging biological function and therapeutic target. Theranostics. 2020; 10 (18): 8315–42.

5. Reverdy C, Gitton G, Guan X, Adhya I, Krishna Dumpati R, Roy S, et al. Discovery of novel compounds as potent activators of Sirt3. Bioorganic & Medicinal Chemistry. 2022; 73: 116999.

6. Anderson KA, Hirschey MD. Mitochondrial protein acetylation regulates metabolism. Essays Biochem. 2012; 52: 23–35.

7. Bagul PK, Katare PB, Bugga P, Dinda AK, Banerjee SK. SIRT-3 modulation by resveratrol improves mitochondrial oxidative phosphorylation in diabetic heart through deacetylation of TFAM. Cells. 2018; 7 (12): 235.

8. Kincaid B, Bossy-Wetzel E. Forever young: SIRT3 a shield against mitochondrial meltdown, aging, and neurodegeneration. Front Aging Neurosci. 2013; 5: 48.

9. Anderson KA, Hirschey MD. Mitochondrial protein acetylation regulates metabolism. Essays Biochem. 2012; 52: 23–35.

10. Porter GA, Urciuoli WR, Brookes PS, Nadtochiy SM. SIRT3 deficiency exacerbates ischemia-reperfusion injury: implication for aged hearts. Am J Phys Heart Circ Phys. 2014; 306: H1602–H1609.

11. Bugga P, Alam J, Kumar R, Pal S, Chattopadyay N, Banerjee SK. Sirt3 ameliorates mitochondrial dysfunction and oxidative stress through regulating mitochondrial biogenesis and dynamics in cardiomyoblast. Cellular Signalling. 2022; 94: 110309.

12. Denko NC. Hypoxia, HIF1 and glucose metabolism in the solid tumour. Nature Reviews Cancer. 2008; 8: 705–13.

13. Патракеева В. П., Самодова А. В. Влияние кратковременного общего охлаждения на миграцию, рециркуляцию и энергетический ресурс иммунокомпетентных клеток периферической крови человека. Вестник Уральской медицинской академической науки. 2017; 14 (4): 362–8.

14. Патракеева В. П. Изменение уровня лимфоцитов периферической венозной крови как метод оценки индивидуальной холодовой чувствительности. В сборнике: Экологический мониторинг: методы и подходы. Материалы Международной сателлитной конференции «Экологический мониторинг: методы и подходы» и ХХ Международного симпозиума «Сложные системы в экстремальных условиях». 20–24 сентября 2021 г.; Красноярск, 2021: 170–3.

15. Piché M-E, Tchernof A, Després J-P. Obesity phenotypes, diabetes, and cardiovascular diseases. Circ Res. 2020; 126 (11): 1477–500.

16. Després J-P. Body fat distribution and risk of cardiovascular disease. Circulation. 2012; 126 (10): 1301–13.

17. Sukkriang N, Chanprasertpinyo W, Wattanapisit A, Punsawad C, Thamrongrat N, Sangpoom S. Correlation of body visceral fat rating with serum lipid profile and fasting blood sugar in obese adults using a noninvasive machine. Heliyon. 2021; 7 (2): e06264.

18. Gugliucci A. Biomarkers of dysfunctional visceral fat. Advances in Clinical Chemistry. 2022; 109: 1–30.

19. Addo OY, Mei Z, Hod EA, Jefferds ME, Sharma AJ, Flores-Ayala RS, et al. Physiologically based serum ferritin thresholds for iron deficiency in women of reproductive age who are blood donors. Blood Advances. 2022; 6 (12): 3661–5.

20. Li M, Tang X, Liao Z, Shen C, Cheng R, Fanget M. Hypoxia and low temperature up-regulate transferrin to induce hypercoagulability at high altitude. Blood. 2022; 2022016410.

21. Kierans SJ, Taylor CT. Regulation of glycolysis by the hypoxiainducible factor (HIF): implications for cellular physiology. J Physiol. 2021; 599 (1): 23–37.

22. Singh D, Arora R, Kaur P, Singh B, Mannan R, Arora S. Overexpression of hypoxia-inducible factor and metabolic pathways: possible targets of cancer. Cell Biosci. 2017; 7: 62.

23. Sautchuk Jr R, Eliseev RA. Cell energy metabolism and bone formation. Bone Reports. 2022; 16: 101594.

24. Kim H, Wrann CD, Jedrychowski M, Vidoni S, Kitase Y, Nagano K. et al Irisin mediates effects on bone and fat via αV integrin receptors. Cell. 2019; 178 (2): 507–8.

25. Fu T, Li C, Sun Z, Yan B, Wu Y, Huang Z, et al Integrin αV mediates the effects of irisin on human mature adipocytes. Obes Facts. 2022; 15 (3): 442–50.

26. Bi J, Zhang J, Ren Y, Du Z, Li T, Wang T, et al Irisin reverses intestinal epithelial barrier dysfunction during intestinal injury via binding to the integrin αVβ5 receptor. J Cell Mol Med. 2020; 24 (1): 996–1009.

27. Drewlo S, Johnson E, Kilburn BA, Kadam L, Armistead B, Kohan-Ghadr H-R. Irisin induces trophoblast differentiation via AMPK activation in the human placenta. J Cell Physiol. 2020; 235 (10): 7146–58.

28. Slate-Romano JJ, Yano N, Zhao TC. Irisin reduces inflammatory signaling pathways in inflammation-mediated metabolic syndrome. Molecular and Cellular Endocrinology. 2022; 552: 111676.

29. Pescador N, Villar D, Cifuentes D, Garcia-Rocha M, OrtizBarahona A, Vazquez S, et al. Hypoxia promotes glycogen accumulation through hypoxia inducible factor (HIF)-mediated induction of glycogen synthase 1. PLoS One. 2010; 5: e9644.

30. Vucetic M, Otasevic V, Korac A, Stancic A, Jankovic A, Markelic M, et al. Interscapular brown adipose tissue metabolic reprogramming during cold acclimation: Interplay of HIF-1α and AMPKα. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — General Subjects. 2011; 1810 (12): 1252–61.

31. Xu Y, Alfaro–Magallanes VM, Babitt JL. Physiological and pathophysiological mechanisms of hepcidin regulation: clinical implications for iron disorders. Br J Haematol. 2021; 193 (5): 882–93.

32. Kawabata H. Transferrin and transferrin receptors update. Free Radic Biol Med. 2019; 133: 46–54.