References

astmed

Астраханский медицинский журнал

Astrakhan medical journal

1992-6499

ФГБОУ ВО Астраханский ГМУ Минздрава России

10.17021/2020.15.3.32.47

astmed-85

Research Article

НАУЧНЫЕ ОБЗОРЫ

SCIENTIFIC REVIEWS

УРОПРОТЕИНЫ С АНТИБАКТЕРИАЛЬНЫМИ СВОЙСТВАМИ: КЛИНИКО-ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ

UROPROTEINS WITH ANTIBACTERIAL PROPRIETIES: VALUE FOR CLINIC AND DIAGNOSTIC

Серебряков

А. А.

Serebryakov

A. A.

serebryakov30@mail.ru

Коханов

А. В.

Kokhanov

A. V.

kokhanov@mail.ru

Николаев

А. А.

Nikolaev

A. A.

chimnik@mail.ru

ФГБОУ ВО «Астраханский государственный медицинский университет» Минздрава России; ГБУЗ АО «Городская клиническая больница № 3 им. С.М. Кирова»РоссияAstrakhan State Medical University; City Clinical Hospital № 3 named after S.M. KirovRussian Federation

ФГБОУ ВО «Астраханский государственный медицинский университет» Минздрава РоссииРоссияAstrakhan State Medical UniversityRussian Federation

2020

27022023

1533247

2023

Серебряков А.А., Коханов А.В., Николаев А.А.

Serebryakov A.A., Kokhanov A.V., Nikolaev A.A.

Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://www.astmedj.ru/jour/article/view/85

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.

The review article describes the physicochemical and biological properties of lysozyme, lactoferrin, lipocalin, Tamm-Horsfall protein, and other urine peptides with antimicrobial activity. It was shown that proteins and peptides not only exhibit antibacterial, antifungicidal and even antiviral properties, but also directly affect various parts of the immune system. At the biochemical and cellular levels, these proteins and peptides have many specific mechanisms of influence on specific pathogens, both by the principle of modulation of specific immunity factors and by the mechanism of action on nonspecific resistance. The established facts create the prospect of using drugs based on antibacterial uroproteins as diagnostic tools and drugs for the treatment of urinary tract infections.

уропротеинылизоцимлактоферринлипокалин-2белок Тамма-Хорсфаллафизико-химические свойствабиологическая рольдиагностическое значениеприменение

uroproteinslysozymelactoferrinlipocalin-2Tamm-Horsfall proteinphysicochemical propertiesbiological rolediagnostic valueapplication

References1

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.

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.

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.

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.

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

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.

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.

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.

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.

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.