МЕТАБОЛИЗМ ЖЕЛЕЗА КАК ПАТОГЕНЕТИЧЕСКОЕ ЗВЕНО РАЗВИТИЯ ИНФЕКЦИОННЫХ ОСЛОЖНЕНИЙ ПРИ МУКОВИСЦИДОЗЕ

Сведения о метаболизме железа в последние десятилетия были существенно пополнены. Приведены данные об основных белках, принимающих участие в обмене железа у человека. Описаны механизмы получения железа у бактерий из макроорганизма и их значение в развитии инфекционно-воспалительного процесса у пациентов с муковисидозом. Рассмотрено значение сидерофоров Burkholderia cepacia complex и Pseudomonas aeruginosa в процессах связывания и транспорта железа в бактериальные клетки. Результатом сложных взаимодействий бактерий и макроорганизма при муковисцидозе может быть развитие тяжелых обострений, в том числе и «цепация-синдрома». Такие осложнения следует понимать не только как прямое повреждение бактериями тканей легкого, но и как фактор формирования «порочного круга»: вязкая мокрота приводит к инфицированию нижних дыхательных путей микроорганизмами, которые нуждаются в железе и высвобождают его из тканей, что может не только стимулировать повреждение легкого, но и приводить к росту вирулентности бактерий.

железо, железосвязывающие белки, муковисцидоз, воспаление, инфекционный процесс

1. Баранов, А. А. Проблемы диагностики муковисцидоза и пути их решения в России / А. А. Баранов, Н. И. Капранов, Н. Ю. Каширская, Л. С. Намазова-Баранова, В. Д. Шерман, О. И. Симонова, А. Ю. Томилова, К. В. Савостьянов, А. А. Пушков, А. Л. Владыкин, Н. В. Шатохин // Педиатрическая фармакология. - 2014. - Т. 11, № 6. - С. 16-23.

2. Воробьев, П. А. Бремя муковисцидоза в Российской Федерации / П. А. Воробьев, Л. С. Краснова, М. А. Холовня // Проблемы стандартизации в здравоохранении. - 2013. - № 5-6. - С. 3-13.

3. Данилов, И. П. Клиническое значение маркеров метаболизма железа : ферритин, трансферрин, гепсидин / И. П. Данилов, Л. А. Смирнова, Ж. М. Козич, З. И. Кравчук // Здравоохранение (Минск). - 2011. - № 9. - С. 30-35.

4. Деев, Р. В. Клеточное обновление в кишечном эпителии в условиях реактивных изменений слизистой оболочки / Р. В. Деев, Т. А. Ахмедов, Б. К. Комяков // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. - 2009. - Т. 4, № 1. - С. 69-73.

5. Иващенко, Т. Э. Биохимические и молекулярно-генетические основы патогенеза муковисцидоза / Т. Э. Иващенко, В. С. Баранов. - СПб. : Интермедика, 2002. - 256 с.

6. Кравчук, З. И. Содержание гликозилированных форм L- и Н-ферритина в сыворотке крови человека при заболеваниях крови. Разработка тест-системы для иммуноферментного анализа гликозилированного ферритина / З. И. Кравчук, Л. А. Смирнова, Ж. М. Козич, Д. В. Фима, В. В. Рачицкая, А. Л. Трухан, С. П. Марцев // Достижения медицинской науки Беларуси. 2011. - Режим доступа : http://med.by/dmn/book.php?book=11-5_3, свободный. - Заглавие с экрана. - Яз. рус. - Дата обращения : 04.03.2019.

7. Лукина, Е. А. Метаболизм железа в норме и при патологии / Е. А. Лукина, А. В. Деженкова // Клиническая онкогематология. - 2015. - Т. 8, № 4. - С. 355-361.

8. Мещерякова, Л. М. Основные механизмы регуляции обмена железа и их клиническое значение / Л. М. Мещерякова, А. А. Левина, М. М. Цыбульская, Т. В. Соколова // Онкогематология. - 2014. - Т. 9, № 3. - С. 67-71.

9. Новикова, И. А. Железо и иммунный ответ (лекция) / И. А. Новикова // Проблемы здоровья и экологии. - 2011. - Т. 4, № 30. - С. 42-48.

10. Цветаева, Н. В. Основы регуляции обмена железа / Н. В. Цветаева, А. А. Левина, Ю. И. Мамукова // Клиническая онкогематология. Фундаментальные исследования и клиническая практика. - 2010. - Т. 3, № 3. - С. 278-283.

11. Balla, G. Ferritin : A cytoprotective antioxidant stratagem of endothelium / G. Balla, H. S. Jacob, J. Balla, M. Rosenberg, K. Nath, F. Apple, J. W. Eaton, G. M. Vercellotti // The Journal of Biological Chemistry. - 1992. - Vol. 267, № 25. - P. 18148-18153.

12. Bayat, A. A. Production and characterization of a murine monoclonal antibody against human ferritin / A. A. Bayat, O. Yeganeh, R. Ghods, A. H. Zarnani, R. B. Ardekani, A. R. Mahmoudi, J. Mahmoudian, F. Haghighat-Noutash, M. Jeddi-Tehrani // Avicenna Journal Medical Biotechnology. - 2013. - Vol. 5, № 4. - P. 212-219.

13. Berlutti, F. Iron availability influences aggregation, biofilm, adhesion and invasion of Pseudomonas aeruginosa and Burkholderia cenocepacia / F. Berlutti, C. Morea, A. Battistoni, S. Sarli, P. Cipriani, F. Superti, M. G. Ammendolia, P. Valenti // International Journal of Immunopathology and Pharmacology. - 2005. - Vol. 18, № 4. - P. 661-670. doi: 10.1177/039463200501800407.

14. Butt, A. T. Iron acquisition mechanisms and their role in the virulence of Burkholderia species / A. T. Butt, M. S. Thomas // Frontiers in cellular and infection microbiology. - 2017. - № 7. - P. 460. doi: 10.3389/fcimb.2017.00460.

15. Caza, M. Shared and distinct mechanisms of iron acquisition by bacterial and fungal pathogens of humans / M. Caza, J. W. Kronstad // Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. - 2013. - № 3. - P. 80. doi: 10.3389/fcimb.2013.00080.

16. Cezard, C. Chemistry and biology of pyoverdines, pseudomonas primary siderophores / C. Cezard, N. Farvacques, P. Sonnet // Current Medicinal Chemistry. - 2015. - № 22. - P. 165. doi: 10.2174/0929867321666141011194624.

17. Cornelis, P. Pseudomonas aeruginosa adapts its iron uptake strategies in function of the type of infections / P. Cornelis, J. Dingemans // Front Cell Infect Microbio Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. - 2013. - № 3. - P. 75.

18. Drakesmith, H. Ironing out Ferroportin / H. Drakesmith, E. Nemeth, T. Ganz // Cell metabolism. - 2015. - Vol. 22, № 5. - P. 777-787.

19. Garrick, M. D. DMT1 : which metals does it transport? / M. D. Garrick, S. T. Singleton, F. Vargas, H. C. Kuo, L. Zhao, M. Knöpfel, T. Davidson, M. Costa, P. Paradkar, J. A. Roth, L. M. Garrick // Biological Research. - 2006. - Vol. 39, № 1. - P. 79-85.

20. Ghio, A. J. Iron accumulates in the lavage and explanted lungs of cystic fibrosis patients / A. J. Ghio, V. L. Roggli, J. M. Soukup, J. H. Richards, S. H. Randell, M. S. Muhlebach // Journal of Cystic Fibrosis. - 2013. Vol. 12, № 4. - P. 390-398. doi: 10.1016/j.jcf.2012.10.010.

21. Gifford, A. H. Iron homeostasis during cystic fibrosis pulmonary exacerbation / A. H. Gifford, L. A. Moulton, D. B. Dorman, G. Olbina, M. Westerman, H. W. Parker, B. A. Stanton, G. A. O'Toole // Clinical and Translational Science. - 2012. - Vol. 5, № 4. - P. 368-373.

22. Guido D'Angelo. Role of hepcidin in the pathophysiology and diagnosis of anemia / D'Angelo Guido // Blood research. - 2013. - Vol. 48, № 1. - P. 10-15. doi: 10.5045/br.2013.48.1.10.

23. Hoffman, K. E. Ascorbic acid and iron metabolism: alterations in lysosomal function // K. E. Hoffman, K. Yanelli, K. R. Bridges // The American Journal of Clinical Nutrition. - 1991. - Vol. 54, № 5. - P. 1188S-1192S. doi: 10.1093/ajcn/54.6.1188s.

24. Islam, S. Bacterial resistance in pneumonia in developing countries-a role for iron chelation / S. Islam, M. J. Chisti, М. Ahmed, N. Anwar, C. Lehmann // Tropical Medicine and Infectious Disease. - 2019. - Vol. 4, № 2. - P. 59. doi: 10.3390/tropicalmed4020059.

25. Kim, S. J. Pseudomonas aeruginosa alkaline protease can facilitate siderophore-mediated iron-uptake via the proteolytic cleavage of transferrins / S. J. Kim, R. Y. Park, S. M. Kang, M. H. Choi, C. M. Kim, S. H. Shin // Biological and Pharmaceutical Bulletin. - 2006. - Vol. 29, № 11 - P. 2295-2300. doi: 10.1248/bpb.29.2295.

26. Lane, D. J. Duodenal cytochrome b (DCYTB) in iron metabolism : an update on function and regulation / D. J. Lane, D. H. Bae, A. M. Merlot, S. Sahni, D. R. Richardson // Nutrients. - 2015. - Vol. 7, № 4. - P. 2274-2296.

27. Mossialos, D. Role of siderophores in cystic fibrosis pathogenesis : foes or friends? / D. Mossialos, G. D. Amoutzias // International Journal of Medical Microbiology. - 2009. - Vol. 299, - № 2. - P. 87-98. doi:10.1016/j.ijmm.2008.06.008.

28. Nairz, M. Iron at the interface of immunity and infection / M. Nairz, D. Haschka, E. Demetz, G. Weiss // Frontiers in Pharmacology. - 2014. - № 5. - P. 152. doi: 10.3389/fphar.2014.00152.

29. Nairz, M. The struggle for iron a metal at the host-pathogen interface / M. Nairz, A. Schroll, T. Sonnweber, G. Weiss // Cellular Microbiology. - 2010. - Vol. 12, № 12. - P. 1691-1702. doi:10.1111/j.1462-5822.2010.01529.x.

30. Oda, K. Uric acid, ferritin and γ-glutamyltransferase can be informative in prediction of the oxidative stress / K. Oda, E. Kikuchi, E. Kuroda, C. Yamada, C. Okuno, N. Urata, N. Kishimoto, A. Kubo, N. Ishii, Y. Nishizaki // Journal of Clinical Biochemistry and Nutrition. - 2019. - Vol.64, № 2 - P. 124-128. doi:10.3164/jcbn.18-23.

31. Pond, M. N. Functional iron deficiency in adults with cystic fibrosis / M. N. Pond, A. M. Morton, S. P. Conway // Respiratory Medicine. - 1996. - Vol. 90, № 7. - P. 409-413.

32. Reid, D. W. Iron deficiency in cystic fibrosis : relationship to lung disease severity and chronic Pseudomonas aeruginosa infection / D. W. Reid, N. J. Withers, L. Francis, J. W. Wilson, T. C. Kotsimbos // Chest. - 2002. - Vol. 121, № 1 - P. 48-54.

33. Semler, D. D. Aerosol phage therapy efficacy in Burkholderia cepacia complex respiratory infections / D. D. Semler, A. D. Goudie, W. H. Finlay, J. J. Dennis // Antimicrobial agents and chemotherapy. - 2014. - Vol. 58, № 7 - P. 4005-4013. doi:10.1128/AAC.02388-13.

34. Stites, S. W. Increased iron and ferritin content of sputum from patients with cystic fibrosis or chronic bronchitis / S. W. Stites, B. Walters, A. R. O'Brien-Ladner, K. Bailey, L. J. Wesselius // Chest. - 1998. - Vol. 114, № 3. - P. 814-819.

35. Thomas, M. S. Iron acquisition mechanisms of the Burkholderia cepacia complex / M. S. Thomas // Biometals. - 2007. - Vol. 20, № 3-4. - P. 431-452. doi:10.1007/s10534-006-9065-4.

36. Toth, I. Ascorbic acid enhances iron-induced ferritin translation in human leukemia and hepatoma cells / I. Toth, J. T. Rogers, J. A. McPhee, S. M. Elliott, S. L. Abramson, K. R. Bridges // Journal of Biological Chemistry. - 1995. - Vol. 270, № 6. - P. 2846-2852. doi: 10.1074/jbc.270.6.2846.

37. Ward, D. M. Ferroportin-mediated iron transport : expression and regulation / D. M. Ward, J. Kaplan // Biochimica et Biophysica Acta. - 2012. - Vol. 1823, № 9. - P. 1426-1433.

38. Weinberg, E. D. Iron availability and infection / E. D. Weinberg // Biochimica et Biophysica Acta. - 2009. - Vol. 1790, № 7 - P. 600-605. doi:10.1016/j.bbagen.2008.07.002.

39. Wiens, J. R. Iron-regulated expression of alginate production, mucoid phenotype, and biofilm formation by Pseudomonas aeruginosa / J. R. Wiens, A. I. Vasil, M. J. Schurr, M. L. Vasil // MBio. - 2014. - Vol. 5, № 1. - Р. e01010- е01013. doi: 10.1128/mBio.01010-13.

40. Wilderman, P. J. Characterization of an endoprotease (PrpL) encoded by a PvdS-regulated gene in Pseudomonas aeruginosa / P. J. Wilderman, A. I. Vasil, Z. Johnson, M. J. Wilson, H. E. Cunliffe, I. L. Lamont, M. L. Vasil // Infection and Immunity. - 2001. - Vol. 69, № 9 - P. 5385-5394. doi: 10.1128/IAI.69.9.5385-5394.2001.

41. Wilschanski, M. Novel Therapeutic Approaches for Cystic Fibrosis / M. Wilschanski // Discovery medicine. - 2013. - Vol. 15, № 81. - P. 127-133.

42. Wolz, C. Iron release from transferrin by pyoverdin and elastase from Pseudomonas aeruginosa / C. Wolz, K. Hohloch, A. Ocaktan, K. Poole, R. W. Evans, N. Rochel, A. M. Albrecht-Gary, M. A. Abdallah, G. Döring // Infection and Immunity. - 1994. - Vol. 62, № 9. - P. 4021-4027.