УРОПРОТЕИНЫ С АНТИБАКТЕРИАЛЬНЫМИ СВОЙСТВАМИ: КЛИНИКО-ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ

Описаны физико-химические и биологические свойства лизоцима, лактоферрина, липокалина, белка Тамма-Хорсфалла и других пептидов мочи с антимикробной активностью. Показано, что белки и пептиды не только проявляют антибактериальные, антифунгицидные и даже противовирусные свойства, но и непосредственно воздействуют на различные звенья иммунной системы. На биохимическом и клеточном уровнях у этих протеинов и пептидов реализуется множество специфических механизмов влияния на конкретных возбудителей, как по принципу модуляции специфических факторов иммунитета, так и по механизму воздействия на неспецифическую резистентность. Установленные факты создают перспективу для использования препаратов на основе антибактериальных уропротеинов в качестве диагностических инструментов и лекарственных средств для лечения инфекций мочевых путей.

уропротеины, лизоцим, лактоферрин, липокалин-2, белок Тамма-Хорсфалла, физико-химические свойства, биологическая роль, диагностическое значение, применение

1. Абатуров, А. Е. Дефензины и дефензин-зависимые заболевания / А. Е. Абатуров, О. Н. Герасименко, И. Л. Высочина, Н. Ю. Завгородняя. - Одесса : ВМВ, 2011. - 264 с.

2. Абатуров, А. Е. Катионные антимикробные пептиды системы неспецифической защиты респираторного тракта : дефензины и кателицидины. Дефензины - молекулы, переживающие ренессанс (часть 1) / А. Е. Абатуров // Здоровье ребенка. - 2011. - Т. 7, № 1. - С. 161-171.

3. Агрон, И. А. База данных по точным массово-временным меткам для хромато-масс- спектрометрического анализа протеома мочи / И. А. Агрон, Д. М. Автономов, А. С. Кононихин, И. А. Попов, С. А. Мошковский, Е. Н. Николаев // Биохимия. - 2010. - Т. 75, № 4. - С. 598-605.

4. Вельков, В. В. NGAL - «ренальный тропонин», ранний маркер острого повреждения почек : актуальность для нефрологии и кардиохирургии / В. В. Вельков // Клинико-лабораторный консилиум. - 2011. - № 2 (38). - С. 90-100.

5. Веснина, Ж. В. Новые и потенциальные биомаркеры острого повреждения почек / Ж. В. Веснина // Клиническая лабораторная диагностика. - 2018. - Т. 63, № 7. - С. 388-396.

6. Жаркова, М. С. Антимикробные пептиды млекопитающих : классификация, биологическая роль, перспективы практического применения (обзорная статья) / М. С. Жаркова, Д. С. Орлов, В. Н. Кокряков, О. В. Шамова // Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 3: Биология. - 2014. - № 1. - С. 98-114.

7. Захарова, И. Н. Роль антимикробных пептидов в защите от инфекций мочевых путей / И. Н. Захарова, И. М. Османов, Л. Я. Климов, А. Н. Касьянова, В. А. Курьянинова, И. Н. Лупан // Медицинский совет. - 2019. - № 2. - С. 143-150.

8. Зурнаджьянц, В. А. Уровни бактерицидных белков в крови и перитонеальном экссудате у крыс при моделировании гнойного и асептического перитонита / В. А. Зурнаджьянц, Э. А. Кчибеков, А. В. Коханов, А. А. Мусагалиев, А. Н. Деточкин, М. Ю. Воронкова // Астраханский медицинский журнал. - 2019. - Т. 14, № 2. - С. 41-50.

9. Иванов, Д. Д. Информативность исследования липокалина (NGAL) у пациентов с острым повреждением почек / Д. Д. Иванов, Ю. В. Калантаренко, А. В. Корочев, И. Л. Кучма, П. С. Паламар, М. В. Перебейнос, Е. В. Томин // Почки. - 2012. - № 2. - С. 34-36.

10. Коханов, А. В. Биохимические аспекты патологических изменений у больных с тяжелой черепно- мозговой травмой / А. В. Коханов, А. А. Николаев // Клиническая лабораторная диагностика. - 2007. - № 9. - С. 63a-63.

11. Коханов, А. В. Фетальные и острофазовые белки как маркеры репаративных процессов / А. В. Коханов, А. А. Мяснянкин, Е. В. Метелкина, О. В. Мусатов, О. А. Луцева, В. В. Белопасов // Международный журнал экспериментального образования. - 2010. - № 11. - С. 89.

12. Крутецкая, И. Ю. Моноклональные антитела к белку Тамма-Хорсфолла : эпитопная специфичность и применение в иммуноанализе / И. Ю. Крутецкая, М. П. Самойлович, В. Б. Климович, А. В. Климович // Иммунология. - 2014. - Т. 35, № 5. - С. 264-268.

13. Кузнецов, И. А. Роль лактоферрина в биологических средах человека / И. А. Кузнецов, В. И. Потиевская, И. В. Качанов, О. О. Куралева // Современные проблемы науки и образования. - 2017. - № 3. - Режим доступа : http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=26522, свободный. - Заглавие с экрана. - Яз. рус. - Дата обращения : 01.09.2020.

14. Ланда, С. Б. Патохимические особенности олигомерных форм белка Тамма-Хорсвалла при уролитиазе / С. Б. Ланда, С. Х. Аль-Шукри, М. И. Горбачев, В. В. Егоров, В. Л. Эмануэль, Ю. В. Эмануэль // Клиническая лабораторная диагностика. - 2016. - Т. 61, № 6. - С. 335-342.

15. Ларина, И. М. Формирование протеома мочи здорового человека / И. М. Ларина, Л. Х. Пастушкова, К. С. Киреев, А. И. Григорьев // Физиология человека. - 2013. - Т. 39, № 2. - С. 43-47.

16. Левина, А. А. Гепсидин как регулятор гомеостаза железа / А. А. Левина, Т. В. Казюкова, Н. В. Цветаева, А. И. Сергеева, Ю. И. Мамукова, Е. А. Романова, М. М. Цибульская // Педиатрия. Журнал им. Г. Н. Сперанского. - 2008. - № 87(1). - С. 11-16.

17. Левицкий, А. П. Лизоцим вместо антибиотиков / А. П. Левицкий. - Одесса : КП ОГТ, 2005. - 74 с.

18. Луцева, О. А. Уровни лактоферрина в сыворотке крови и фекальном экстракте при некоторых воспалительных заболеваниях кишечника / О. А. Луцева, А. В. Коханов, М. Ю. Воронкова, Р. Н. Иримиа, Я. В. Зеленцова // Современные проблемы науки и образования. - 2019. - № 1. - Режим доступа : http://www.science-education.ru/en/article/view?id=28541, свободный. - Заглавие с экрана. - Яз. рус. - Дата обращения : 01.09.2020.

19. Мусагалиев, А. А. Динамика прокальцитонина и лизоцима в биологических жидкостях у пациентов с аппендикулярным перитонитом / А. А. Мусагалиев, О. А. Луцева, В. А. Зурнаджьянц, Э. А. Кчибеков, А. В. Коханов // Инфекции в хирургии. - 2018. - Т. 16, № 1-2. - С. 27.

20. Мусатов, О. В. Динамика индикаторных ферментов сыворотки крови в зависимости от видов операций при разрыве почки в эксперименте / О. В. Мусатов, С. А. Зурнаджан, А. В. Коханов // Экспериментальная и клиническая урология. - 2014. - № 1. - С. 16-19.

21. Пастушкова, Л. Х. Обнаружение белков тканей почек и мочевыводящей системы в моче человека после космического полета / Л. Х. Пастушкова, К. С. Киреев, А. С. Кононихин, Е. С. Тийс, И. А. Попов, И. В. Доброхотов, В. А. Иванисенко, В. Б. Носков, И. М. Ларина, Е. Н. Николаев // Физиология человека. - 2013. - Т. 39, № 5. - С. 99-103.

22. Прокопьева, Н. Э. Современные биомаркеры повреждения почек / Н. Э. Прокопьева, В. П. Новикова // Медицина: теория и практика. - 2018. - Т. 3, № S. - С. 29-35.

23. Пролетов, Я. Ю. Диагностическая значимость цистатина С и нейтрофильного липокалина, ассоциированного с желатиназой, при первичных гломерулопатиях / Я. Ю. Пролетов, Е. С. Саганова, О. В. Галкина, И. М. Зубина, Е. О. Богданова, В. Г. Сиповский, А. В. Смирнов // Терапевтический архив. - 2013. - Т. 85, № 6. - С. 10-16.

24. Смирнов, А. В. Уромодулин сыворотки как ранний биомаркер атрофии канальцев и интерстициального фиброза у пациентов с гломерулопатиями / А. В. Смирнов, М. Хасун, И. Г. Каюков, О. В. Галкина, В. Г. Сиповский, М. М. Парастаева, Е. О. Богданова // Терапевтический архив. - 2018. - Т. 90, № 6. - С. 41-47.

25. Снимщикова, И. А. Роль антимикробных пептидов в патогенезе и течении хронического первичного пиелонефрита / И. А. Снимщикова, М. А. Халилов, Е. В. Митяева // Ученые записки Орловского государственного университета. Серия : Естественные, технические и медицинские науки. - 2011. - № 3. - С. 264-267.

26. Сушков, С. В. Ферропротеины как биомаркеры при распространенном перитоните / С. В. Сушков, М. Я. Насиров, Н. Д. Гаджиев // Новости хирургии. - 2012. - Т. 20, № 1. - С. 67-70.

27. Чишиева, М. А. Белки мозга с экстремальными физико-химическими параметрами : иммунохимическая идентификация и моделирование тест-систем / М. А. Чишиева, А. А. Мяснянкин, А. В. Коханов // Астраханский медицинский журнал. - 2012. - Т. 7, № 1. - С. 93-96.

28. Agier, J. Cathelicidins and defensins regulate mast cell antimicrobial activity / J. Agier, E. Brzezinska-Blaszczyk // Postepy Hig. Med. Dosw (Online). - 2016. - Vol. 70. - P. 618-636.

29. Ali, A. S. Maintaining a sterile urinary tract : the role of antimicrobial peptides / A. S. Ali, C. L. Townes, J. Hall, R. S. Pickard // J. Urol. - 2009. - Vol. 182, № 1. - P. 21-28.

30. Babikir, I. H. The impact of cathelicidin, the human antimicrobial peptide LL-37 in urinary tract infections / I. H. Babikir, E. A. Abugroun, N. E. Bilal, A. A. Alghasham, E. E. Abdalla, I. Adam // BMC Infect. Dis. 2018. - Vol. 18. - Режим доступа : https://bmcinfectdis.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12879-017-2901-z, свободный. - Заглавие с экрана. - Яз. англ. - Дата обращения : 01.09.2020.

31. Barlow, P. G. Antiviral activity and increased host defense against influenza infection elicited by the human cathelicidin LL-37 / P. G. Barlow, P. Svoboda, A. Mackellar, A. A. Nash, I. A. York, J. Pohl, D. J. Davidson, R. O. Donis // PLoS One. - 2011. - Vol. 6, № 10. - e25333. doi: 10.1371/journal. pone.0025333.

32. Bleyer, A. J. Uromodulin-associated kidney disease / A. J. Bleyer, M. Zivná, S. Kmoch // Nephron.Clin. Pract. - 2011. - Vol. 118, № 1. - Р. 31-36.

33. Bellamy, W. Identification of the bactericidal domain of lactoferrin / W. Bellamy, M. Takase, K. Yamauchi, H. Wakabayashi, K. Kawase, M. Tomita // Biochim. Biophys. Acta. - 1992. - Vol. 1121, № 1-2. - Р. 130-136.

34. Caccavo, D. Antimicrobial and immunoregulatory functions of lactoferrin and its potential therapeutic application / D. Caccavo, N. M. Pellegrino, M. Altamura, A. Rigon, L. Amati, A. Amoroso, E. Jirillo // J. of Endotoxin Reseach. - 2002. - Vol. 8, № 6. - Р. 403-417.

35. Carvalho, M. Role of Tamm-Horsfall protein and uromodulin in calcium oxalate crystallization / M. Carvalho, R. A. Mulinari, Y. Nakagawa // Braz. J. Med. Biol. Res. - 2002. - Vol. 35, № 10. - P. 1165-1172.

36. Devireddy, L. R. A mammalian siderophore synthesized by an enzyme with a bacterial homolog involved in enterobactin production / L. R. Devireddy, D. O. Hart, D. H. Goetz, M. R. Green // Cell. - 2010. - Vol. 141, № 6. - P. 1006-1017.

37. El-Achkar, T. M. Uromodulin in kidney injury : An instigator, bystander, or protector? / T. M. El-Achkar, X. R. Wu // Am. J. Kidney Dis. - 2012. - Vol. 59, № 3. - Р. 452-461.

38. Elssner, A. A novel P2X7 receptor activator, the human cathelicidin-derived peptide LL37, induces IL-1β processing and release / A. Elssner, M. Duncan, M. Gavrilin, M. D. Wewers // J. Immunol. - 2004. - Vol. 172, № 8. - P. 4987-4994.

39. Farnaud, S. Lactoferrin a multifunctional protein with antimicrobial properties / S. Farnaud, R. W. Evans // Molecular Immunology. - 2003. - Vol. 40, № 7. - P. 395-405.

40. Flo, T. H. Lipocalin 2 mediates an innate immune response to bacterial infection by sequestrating iron / T. H. Flo, K. D. Smith, S. Sato, D. J. Rodriguez, M. A. Holmes, R. K. Strong, S. Akira, A. Aderem // Nature. - 2004. - Vol. 432, № 7019. - P. 917-921.

41. Gordon, Y. J. Human cathelicidin (LL-37), a multifunctional peptide, is expressed by ocular surface epithe- lia and has potent antibacterial and antiviral activity / Y. J. Gordon, L. C. Huang, E. G. Romanowski, K. A. Yates, R. J. Proske, A. M. McDermott // Curr. Eye Res. - 2005. - Vol. 30, № 5. - P. 385-394.

42. Ihi, T. Elevated concentrations of human neutrophil peptides in plasma, blood, and body fluids from patients with infections / T. Ihi, M. Nakazato, H. Mukae, S. Matsukura // Clin. Infect. Dis. - 1997. - Vol. 25, № 5. - P. 1134-1140.

43. Jovine, L. The ZP domain is a conserved module for polymerization of extracellular proteins / L. Jovine, H. Qi, Z. Williams, E. Litscher, P. M. Wassarman // Nature Cell Biol. - 2002. - Vol. 4, № 6. - P. 457-461.

44. Kobayashi, K. Conditions for solubilization of Tamm-Horsfall protein/uromodulin in human urine and establishment of a sensitive and accurate enzyme-linked immunosorbent Assay (ELISA) method / K. Kobayashi, S. Fukuoka // Arch. Biochem. Biophys. - 2001. - Vol. 388, № 1. - P. 113-120.

45. Lau, W. H. Qualification and application of an ELISA for the determination of Tamm-Horsfall protein (THP) in human urine and its use for screening of kidney stone disease / W. H. Lau, W. S. Leong, Z. Ismail, L. H. Gam // Int. J. Biol. Sci. - 2008. - Vol. 4, № 4. - P. 215-222.

46. Leeker, A. Tamm-Horsfall protein inhibits binding of S- and P-fimbriated Escherichia coli to human renal tubular epithelial cells / A. Leeker, B. Kreft, J. Sandmann, J. Bates, G. Wasenauer, H. Muller, K. Sack, S. Kumar // Exp. Nephrol. - 1997. - Vol. 5, № 1. - P. 38-46.

47. Lehrer, R. I. Defensins : antimicrobial and cytotoxic peptides of mammalian cells / R. I. Lehrer, A. K. Lichtenstein, T. Ganz // Annu. Rev. Immunol. - 1993. - Vol. 11. - P. 105-128.

48. Lens, X. M. A novel pattern of mutation in uromodulin disorders : autosomal dominant medullary cystic kidney disease type 2, familial juvenile hyperuricemic nephropathy, and autosomal dominant glomerulocystic kidney disease / X. M. Lens, J. F. Banet, P. Outeda, V. Barrio-Lucia // Am. J. Kidney Dis. - 2005. - Vol. 46, № 1. - P. 52-57.

49. Mishra, J. Identification of neutrophil gelatinase-associated lipocalin as a novel early biomarker for ischemic renal injury / J. Mishra, Q. Ma, A. Prada, M. Mitsnefes, K. Zahedi, J. Yang, J. Barasch, P. Devarajan // J. Am. Soc. Nephrol. - 2003. - Vol. 14, № 10. - P. 2534-2543.

50. Melchior, M. B. Biofilms : A role in recurrent mastitis infections? / M. B. Melchior, H. Vaarkamp, J. Fink-Gremmels // Veterinary J. - 2006. - Vol. 171, № 3. - P. 398-407.

51. Ohlsson, S. Novel distribution of the secretory leucocyte proteinase inhibitor in kidney / S. Ohlsson, I. Ljungkrantz, K. Ohlsson, M. Segelmark, J. Wieslander // Mediators Inflamm. - 2001. - Vol. 10, № 6. - P. 347-350.

52. Overhage, J. Human Host Defense Peptide LL-37 Prevents Bacterial Biofilm Formation / J. Overhage, A. Campisano, M. Bains, E. C. W. Torfs, B. H. A. Rehm, R. E. W. Hancock // Infect. Immun. - 2008. - Vol. 76, № 9. - P. 4176-4182.

53. Pak, J. Tamm-Horsfall protein binds to type 1 fimbriated Escherichia coli and prevents E. coli from binding to uroplakin Ia and Ib receptors / J. Pak, Y. Pu, Z. T. Zhang, D. L. Hasty, X. R. Wu // J. Biol. Chem. - 2001. - Vol. 276, № 13. - P. 9924-9930.

54. Park, C. H. Hepcidin : a urinary antimicrobial peptide synthesized in the liver / C. H. Park, E. V. Valore, A. J. Waring, T. Ganz // J. Biol. Chem. - 2001. - Vol. 276, № 11. - Р. 7806-7810.

55. Prajczer, S. Evidence for a role of uromodulin in chronic kidney disease progression / S. Prajczer, U. Heidenreich, W. Pfaller, P. Kotanko, K. Lhotta, P. Jennings // Nephrol. Dial. Transplant. - 2010. - Vol. 25, № 6. - P. 1896-1903.

56. Saemann, M. D. Tamm-Horsfall protein : a multilayered defence molecule against urinary tract infection / M. D. Saemann, T. Weichhart, W. H. Horl, G. J. Zlabinger // Eur. J. Clin. Invest. - 2005. - Vol. 35, № 4. - P. 227-235.

57. Sejdiu, I. Decreased urinary concentration of Tamm-Horsfall protein is associated with development of renal failure and cardiovascular death within 20 years in type 1 but not in type 2 diabetic patients / I. Sejdiu, O. Torffvit // Scand. J. Urol. Nephrol. - 2008. - Vol. 42, № 2. - P. 168-174.

58. Serafini-Cessi, F. Tamm-Horsfall glycoprotein : Biology and clinical relevance / F. Serafini-Cessi, N. Malagolini, D. Cavallone // Am. J. Kidney Dis. - 2003. - Vol. 42, № 4. - Р. 658-676.

59. Smith, J. G. Mechanism of adenovirus neutralization by Human alpha-defensins / J. G. Smith, G. R. Nemerow // Cell Host Microbe. - 2008. - Vol. 3, № 1. - Р. 11-19.

60. Spencer, J. D. The innate immune response during urinary tract infection and pyelonephritis / J. D. Spencer, A. L. Schwaderer, B. Becknell, J. Watson, D. S. Hains // Pediatr. Nephrol. - 2014. - Vol. 29, № 7. - Р. 1139-1149.

61. Spencer, J. D. Ribonuclease 7 is a potent antimicrobial peptide within the human urinary tract / J. D. Spencer, A. L. Schwaderer, J. D. Dirosario, K. M. McHugh, G. McGillivary, S. S. Justice, A. R. Carpenter, P. B. Baker, J. Harder, D. S. Hains // Kidney Int. - 2011. - Vol. 80, № 2. - P. 174-180.

62. Tamm, I. A mucoprotein derived from human urine which reacts with influenza, mumps, and Newcastle disease viruses / I. Tamm, F. L. Horsfall Jr. // J. Exp. Med. - 1952. - Vol. 95, № 1. - Р. 71-97.

63. Valore, E. V. Human beta-defensin-1 : an antimicrobial peptide of urogenital tissues / E. V. Valore, C. H. Park, A. J. Quayle, K. R. Wiles, P. B. McCray Jr, T. Ganz // J. Clin. Invest. - 1998. - Vol. 101, № 8. - Р. 1633-1642.

64. Viswanathan, P. Calcium oxalate monohydrate aggregation induced by aggregation of desialylated Tamm- Horsfall protein / P. Viswanathan, J. D. Rimer, A. M. Kolbach, M. D. Ward, J. G. Kleinman, J. A. Wesson // Urol. Res. 2011. - Vol. 39, № 4. - P. 269-282.

65. Vyletal, P. Uromodulin biology and pathophysiology. An update / P. Vyletal, A. J. Bleyer, S. Kmoch // Kidney Blood Press Res. - 2010. - Vol. 33, № 6. - Р. 456-475.

66. Witkowska, D. Defensins and cathelicidins as natural peptide antibiotics / D. Witkowska, A. Bartys, A. Gamian // Postepy Hig. Med. Dosw (Online). - 2008. - Vol. 22. - P. 694-707.

67. Yeaman, M. R. Mechanisms of antimicrobial peptide action and resistance / M. R. Yeaman, N. Y. Yount // Pharmacol. Rev. - 2003. - Vol. 55, № 1. - Р. 27-55.

68. Zasloff, M. Antimicrobial peptides, innate immunity, and the normally sterile urinary tract / M. Zasloff // J. Am. Soc. Nephrol. - 2007. - Vol. 18, № 11. - Р. 2810-2816.