Роль аденозиновых рецепторов подтипа А2А в воспалении

Аденозиновые рецепторы в значительной степени распространены в органах и тканях организма млекопитающих. Их активация или инактивация приводят к изменению внутриклеточной передачи сигнала, таким образом осуществляется контроль функционирования различных типов клеток, что играет важную роль в обеспечении физиологических процессов организма. В то же время известно, что при модуляции работы или изменении количества аденозиновых рецепторов отмечается интенсификация воспалительных процессов, сопровождающих большинство заболеваний нервной и сердечнососудистой систем. В этой связи аденозиновые рецепторы выступают в качестве потенциальных мишеней для терапии множества патологических состояний: ишемических повреждений моз- га и сердца, нейродегенеративных болезней, атеросклероза и т. д.

Аденозиновые рецепторы: классификация, строение, функции. Аденозиновые рецепторы включают четыре подтипа – А1, А2А, A2B и А3. Все они являются метаботропными, сопряженными с G-белками, модулируют активность аденилатциклазы: A2A и A2B стимулируют, A1 и A3 ингибируют ее. A1 и A2A считаются высокоафинными рецепторами, а A2B и A3 – низкоафинными. Все четыре подтипа рецепторов имеют общую структуру: каждый обладает внеклеточным NH2- и внутриклеточным COOH-доменами, а также коровым доменом, который семь раз пересекает плазматическую мембрану (TM 1-7), каждая спираль состоит из 20–27 аминокислот и соединяется с другой тремя внутри-

(IL1, IL2 и IL3) и тремя внеклеточными (EL1, EL2 и EL3) петлями [1].

Все четыре подтипа аденозиновых рецепторов кодируются разными генами, они широко распространены, так что аденозин контролирует функции практически каждого органа и ткани. Активация А1-рецепторов вызывает антиде-прессивный, седативный, антиноцицептивный, противосудорожный эффекты, вазодилатацию периферических сосудов, угнетение моторики желудочно-кишечного тракта и влияет на метаболизм. Относительно А2А- и A2В-рецепторов существуют разноречивые данные, свидетельствующие как о про- так и противовоспалительных эффектах [2]. Взаимодействуя с А2А-рецепторами аденозин подавляет агрегацию тромбоцитов и ослабляет экспрессию тканевого фактора на эндотелиальных клетках. Кроме того, не исключается возможность использования агонистов А2А-рецепторов в лечении некоторых заболеваний ЦНС [3], а A2В-рецепторов – в качестве средств терапии ишемической болезни сердца. Подтип А3-рецепторов связан с церебро- и кардиопротекцией, а также, при его избирательной активации, с модуляцией клеточного роста. С другой стороны, его ингибирование селективными антагонистами потенциально полезно при лечении патологических состояний, включая глаукому, воспалительные заболевания и рак [4]. Все четыре подтипа аденозиновых рецепторов – A1, A2A, A2B и A3 регулируют сократимость миокарда, частоту сердечных сокращений и проводимость, адренергические влияния, тонус коронарных сосудов, клеточный стресс [5].

Внутриклеточные пути передачи сигнала аденозинового рецептора A2A подтипа. Аденозиновый рецептор A2A связан с Gs-белком, который состоит их α-, β- и γ-субъединиц. При активации рецептора α-субъединица приобретает сродство к ГТФ, что приводит к диссоциации комплекса и взаимодействию α-субъединицы с ферментом аденилатциклазой, которая катализирует реакцию превращения АТФ и циклический АМФ. Последний присоединяется к регуляторным субъединицам протеинкиназы А, вызывая ее диссоциацию. Активированная протеинкиназа А фософорилирует транскрипционный фактор CREB (cAMP response element-binding protein) по остатку серина, что индуцирует экспрессию различных генов. Кроме того, фосфорилированный CREB участвует в модуляции воспаления посредством ингибирования универсаль- ного фактора транскрипции, контролирующего экспрессию генов иммунного ответа, апоптоза и клеточного цикла NF-κB (nuclear factor kappalight-chain-enhancer of activated B cells) [6].

Следует отметить, что аденозиновый рецептор A2A участвует в регуляции деятельности митоген-активируемой протеинкиназы MAPK (mitogen-activated protein kinase) [7]. В раковых клетках трансдукция сигнала через A2A-рецептор осуществляется посредством активации фосфолипазы C и протеинкиназы C-δ. Последняя фосфорилирует киназы ERK (extracellular signal-regulated kinase), JNK (c-Jun N-terminal kinases) и AKT (serine/threonine-protein kinase), тем самым влияя на пролиферацию клеток [8].

К С-концевому домену названного рецептора также могут присоединяться различные вспомогательные белки – D2-дофаминовые рецепторы, α-актинин, открыватель сайта связывания нуклеотидов фактора ADP-рибозилирования ARNO (guanine nucleotide exchange factor for ADP-ribosylation factor), убиквитинспецифическая протеаза типа 4 и транслин-ассоциированный белок X [7]. Наличие или отсутствие этих факторов у аденозинового рецептора А2А может быть причиной формирования противоположно направленных эффектов при его активации.

Известно, что активация A2AR ассоциирована с противовоспалительным действием аденозина. Данный тип рецепторов является преобладающим в лимфоцитах и участвует в регуляции их функционирования. Связывание агониста с A2A-рецептором активирует Gs-белок, в результате чего увеличивается продукция цАМФ. Активация протеинкиназы A опосредует регуляцию выработки цитокинов в Т-хелперах. Показано, что в Th1-клетках снижается продукция IL-2, TNF-α и IFN-γ, однако уровень IL-4 и IL-5 почти не изменяется , в NK-клетках отмечается подавление выработки IFN-γ [9].

Исследования in vivo показывают, что стимуляция A2A-рецептора приводит к замедлению развития наивных Т-лимфоцитов в Th1- и Th2-клет-ки [10]. В антигенпрезентирующих макрофагах и дендритных клетках активация этого подтипа аденозиновых рецепторов ассоциирована с уменьшением секреции провоспалительных TNF-α и IL-12 и увеличением высвобождения противовоспалительного IL-10 [9].

Роль аденозиновых А2А-рецепторов в воспалении при заболеваниях нервной системы. Аденозиновые А2А-рецепторы, широко представленные в головном мозге, играют немаловажную роль в регуляции выраженности иммунной реакции при патологических состояниях.

Ишемия головного мозга сопровождается воспалением, которое обусловлено активацией клеток микроглии. Последние отвечают на повреждение продукцией цитокинов TNF-α, IL-1β и хемокинов. Медиаторы воспаления и окислительный стресс ассоциированы с эндотелиальной экспрессией молекул клеточной адгезии, изменением проницаемости гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) и лейкоцитарной инфильтрацией нервной ткани [11]. Активация А2А-рецепторов может способствовать ограничению нейровоспаления и повреждения тканей при ишемии головного мозга. В исследовании I. G. Ko и соавт. (2021) показано, что в условиях церебральной ишемии агонист A2A-рецепторов – полидезоксирибонуклеотид (PDRN) – подавлял образование TNF-α, IL-1β в крови, гиппокампе и базолатеральной миндалине песчанок, что приводило к улучшению когнитивных функций животных. Авторы выявили, что противовоспалительный и нейропротекторный эффект при воздействии PDRN на рецепторы A2A обусловлен инактивацией сигнальных белков пути МАРК, которая регулирует экспрессию провоспалитель-ных цитокинов и факторов апоптоза во время инсульта. Также отмечалось увеличение концентрации цАМФ и фосфорилированного белка p-CREB [12].

В то же время A. Melani и соавт. (2009) сообщали о том, что инактивация А2А-рецепторов оказывает положительное влияние при терапии ишемического повреждения нервной ткани [13]. Однако в более позднем обзоре авторами были проанализированы данные ряда исследований по этой проблеме и высказано утверждение о том, что положительный эффект антагонистов и агонистов рецепторов A2A следует тщательно анализировать и оценивать в зависимости от времени после ишемии, поскольку первые обеспечивают защиту посредством ограничения эксайтотоксичности, в то время как A2A-агонисты – замедляют лимфоидную инфильтрацию вещества головного мозга [14].

В экспериментальном исследовании J. Ing-wersen и соавт. (2016) у мышей с моделированным аутоиммунным энцефаломиелитом, лечение агонистом A2А-рецептора – соединением CGS21680 – приводило к ингибированию мие-лин-специфической пролиферации Т-клеток ex vivo и облегчало течение болезни, в то время как применение того же агониста после начала заболевания усугубляло прогрессирование заболевания. Кроме того, у мышей, нока-утных по A2А-рецепторам (A2aR-/-), наблюдалась более быстрая и тяжелая клиническая картина болезни, которая сопровождалась увеличением количества IFN-γ-, IL-17- и GM-CSF-продуцирующих CD4+ Т-хелперных лимфоцитов и интенсификацией воспалительного поражения тканей. In vitro активация A2А-рецепторов ограничивала фагоцитоз миелина макрофагами и клетками микроглии, а также миграцию последних наряду с CD4+ Т-клетками под действием хемотаксических факторов [15]. Данные, полученные в похожем исследовании Y. Liu и соавт. (2016), согласуются с вышеописанными результатами. Авторы полагают, что подобный противовоспалительный эффект может быть обусловлен увеличением внутриклеточной концентрации Ca2+ в лимфоцитах мышей и связанной с ним модуляцией иммунного ответа [16].

В условиях хронического недосыпания было показано, что A2А-рецептор может играть решающую роль в ограничении дисфункции ГЭБ, вероятно, за счет прямой регуляции проницаемости эндотелиальных клеток головного мозга или через механизм, который включает глиоз с последующим воспалением и повышением проницаемости ГЭБ.

Соединение SCH58261, являющееся селективным агонистом A2А-рецептора, способствовало восстановлению уровня клаудина-5, ок-клюдина, белка плотных контактов 1 ZO-1 (zonula occludens protein 1) в коре, гиппокампе и базальных ядрах, а также подавлению избыточной экспрессии маркеров нейровоспаления – ионизированной кальций-связывающей адаптерной молекулы 1 Iba-1 (ionized calcium-binding adapter molecule 1) и глиофибриллярного кислого протеина GFAP (glial fibrillary acidic protein) – у крыс с 10-дневной депривацией сна [17].

A2A-рецепторы активируются во фронтальной коре и гиппокампе при болезни Альцгеймера. In vitro антагонисты рецептора ограничивают нейротоксичность и синаптотоксичность, вызванную нерастворимым β-амилоидом [18], тогда как агонисты увеличивают его продукцию [19].

Участие аденозиновых А2А-рецепторов в воспалительных процессах при сердечнососудистых заболеваниях. Воспалительные процессы играют значительную роль в патогенезе развития и прогрессирования заболеваний сердечно-сосудистой системы: ишемической болезни сердца, инфаркта миокарда, атеросклероза и др. Наличие A2A-рецепторов в сердце и сосудах, а также регуляторная функция в отношении иммунного ответа на повреждение позволяет предполагать возможность их участия в контроле воспаления при сердечнососудистых заболеваниях.

В этой связи показано, что при ишемической болезни сердца (ИБС) активация A2A-рецепторов способствует улучшению коронарного кровообращения и подавлению воспалительных процессов, в то время как инактивация сопровождается вазоконстрикцией, снижением оксигенации миокарда, агрегацией тромбоцитов, усилением иммунного ответа и воспалением. Последнее ассоциировано с развитием атеросклероза, приводящего к ишемии миокарда и гипоксии тканей, что создает порочный круг, усугубляющий протекание ИБС [20].

Возможно, подавление воспалительных процессов при активации подтипа A2A-рецептора связано с ингибированием высвобождения про-воспалительных цитокинов. В исследовании Р. Deharo и соавт. (2020) установлено, что у пациентов с ИБС количество A2A-рецепторов на мононуклеарных клетках периферической крови, которые продуцируют большое количество про-воспалительных факторов, было значительно ниже, чем в контрольной группе. Авторы связывают это с высоким уровнем гомоцистеина и его ингибирующим влиянием на продукцию А2А-рецепторов [21]. Низкая экспрессия их на мононуклеарных клетках периферической крови также отмечается при кардиогенном шоке [22].

Любое повреждение стенки сосуда, в том числе при атеросклерозе, приводит к локальному воспалению, которое может быть связано с функционированием A2A-рецепторов. В исследовании H. Wang и соавт. (2009) выявлено, что дефицит A2AR в совокупности с недостатком апопротеина Е (ApoE) у мышей, нокаутных по генам этих белков, ассоциирован с увеличением массы тела, гиперхолистеринемией, повышенной активностью провоспалительных цитокинов – в синусах аорты у животных A2AR-/-ApoE-/- уровень мРНК IL-1β, IL-6 был статистически значимо больше, чем у мышей A2AR+/+ ApoE-/-. Однако у первых также наблюдалось увеличение мРНК противовоспалительного IL-10, а количество макрофагов и пенистых клеток в зонах атеросклеротического поражения было меньше, чем у животных контрольной группы. Авторы связывают данное явление с тем, что на ранней стадии атеросклероза отмечается интенсификация апоптоза иммунных клеток вследствие гиперактивности MAPK.

В экспериментальном исследовании M. E. Reichelt и соавт. (2013) оценивали роль А2А-рецеп-торов в формировании сердечно-сосудистых осложнений при воспалении, вызванном липополисахаридом (ЛПС). У мышей, нокаутных по названным рецепторам, ЛПС-ассоции-рованный воспалительный процесс приводил к увеличению активности сывороточного тропонина I в кардиомиоцитах, причем его показатель почти в 3 раза превышал таковой у животных дикого типа через 24 часа после действия ЛПС. Полученные данные коррелировали со снижением в плазме содержания IL-2, способствующего воспалению за счет пролиферации и дифференцировки Т-, Ви NK-клеток, а также имеет решающее значение в развитии и поддержании регуляторных Т-клеток, их иммуносупрессивной функции, и увеличением концентрации IL-5, участвующего в дифференцировке активированных В-клеток, пролиферации, дифференцировке и высвобождении эозинофилов [23].

Выявлено, что при инфаркте миокарда у собак внутривенное введение селективного агониста А2А-рецепторов ATL-146e уменьшало размер зоны поражения сердечной мышцы [(16,7±3,7) % против (33,3 ± 6,2) %, р < 0,05] и ее инфильтрацию нейтрофилами [(30 ± 7) клеток против (88 ± 16) клеток, р < 0,002) по сравнению с контрольной группой, что свидетельствует об ограничении воспалительного процесса при участии названных рецепторов [24].

Кроме того, существуют данные о том, что активация A2A-рецептора на иммунных клетках предположительно снижает высвобождение цитокинов, способствующих прогрессированию хронической сердечной недостаточности (ХСН). Агонист рецепторов CGS-21680 способствовал уменьшению продукции TNF-α в мононуклеар-ных клетках периферической крови пациентов с ХСН, в то время как антагонист ZM-241385 отменял этот эффект [25].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, аденозиновые A2A-рецеп-торы служат важным эндогенным регулятором воспаления и повреждения тканей при расстрой- ствах нервной и сердечно-сосудистой систем. Однако активация рецепторов может оказывать как про-, так и противовоспалительный эффект в зависимости от того, на каких клетках они расположены, от наличия или отсутствия на А2А-рецепторах дополнительных белков. Изучение молекулярных механизмов передачи сигнала А2А подтипа рецепторов аденозина и их регуляции позволит сформировать новый научнообоснованный терапевтический подход для лечения нервных и сердечно-сосудистых заболеваний.

et al. Adenosine A2A receptor as a potential drug target – current status and future perspectives. Current Pharmaceutical    Design.    2019;25:2716–2740.