РОЛЬ ОТДЕЛЬНЫХ ФЕРМЕНТОВ ГЛИКОЛИЗА В РЕГУЛЯЦИИ ИММУННОГО ОТВЕТА

Цель: определение значения некоторых ферментов пути Эмбдена-Мейергофа-Парнаса, а именно гексокиназы и глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназы, енолазы и пируваткиназы в процессах регуляции иммунного ответа.

Материалы и методы. Основными методами исследования в настоящей работе являлись анализ опубликованных работ по проблемам участия ферментов гликолиза в именных процессах у человека и животных, что позволяет проследить основные направления современных исследований в области иммунохимии.

Результаты исследования. Считается, что сахар, освобожденный от клеточной стенки бактерий, вторгшихся в организм человека, связывается с ферментом пути Эмбдена -Мейергофа - Парнаса – гексокиназой HK2, при этом активируются инфламмасомы NLRP3, что приводит к выработке интерлейкинов. Глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа способствует продукции интерферона-γ, который обладает как провосполительным, так и противовосполительным эффектом. Также доказано, что фосфоенолпируват имеет определяющее значение в процессе активации CD4+ и CD8+ -тимоцитов, поддержанию активности сигнального механизма кальций–кальций-связывающий белок– белки ядерного фактора Т-клеток, а индукционная и подавляющая функция Т-супрессоров зависит от енолазы-1. Стоит отметить, что опухолеспецифичные CD4+ и CD8+ Т-клетки могут быть перепрограммированы за счёт повышения концентрации фосфоенолпировиноградной кислоты. Пируваткиназа является фактором регуляции патофизиологических функций клетки, которая привлекает детальное внимание к развитию аутоиммунного ответа и воспаления.

Заключение. Анализ опубликованных работ по проблемам изучения участия ферментов гликолиза в иммунных процессах позволил обобщить знания о взаимосвязи гликолиза и иммунного ответа. Данная статья может быть полезна специалистам в области медицины и научным работникам для более детального изучения описанных процессов.

Objective: to determine the importance of some enzymes of the Embden-Meyerhof-Parnas pathway, namely hexokinase and glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, enolase and pyruvate kinase in the processes of regulation of the immune response.

Materials and methods. The main research methods in this work were the analysis of published works on the problems of the participation of glycolytic enzymes in nominal processes in humans and animals. This allows us to trace the main directions of modern research in the field of immunochemistry.
Results. It is believed that sugar released from the bacterial cell wall that has invaded the human body binds to the Embden—Meyerhoff—Parnas hexokinase HK2 enzyme, while NLRP3 inflammasomes are activated, which leads to the production of interleukins, glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase promotes the production of interferon-γ, which has both pro-inflammatory and anti-inflammatory properties the effect. It has also been proven that phosphoenolpyruvate is crucial in the activation of CD4+ and CD8+ thymocytes, maintaining the activity of the calcium signaling mechanism- calcium–binding protein- proteins of the nuclear factor of T cells, and the induction and suppressive function of T suppressors depends on enolase–1. It is worth noting that tumor-specific CD4+ and CD8+ T cells can be reprogrammed by increasing the concentration of phosphoenolpyruvic acid. Pyruvate kinase is a factor in the regulation of pathophysiological functions of the cell, which attracts detailed attention to the development of autoimmune.

Conclusion. Analysis of published works on the problems of studying the participation of glycolytic enzymes in immune processes made it possible to generalize knowledge about the relationship between glycolysis and the immune response. This article may be useful to medical specia lists and scientists for a more detailed study of the described processes.

1. Будихина А.С. Роль гликолиза в иммунном ответе. Иммунология. 2021;42(1):5-20.DOI:10.33029/0206-4952-2021-42-1-5-20. EDN: QIKVAQ.

2. Гаранина Е.Е., Мартынова Е.В., Иванов К.Я., Ризванов А.А., Хайбуллина С.Ф. Инфламмасомы: роль в патогенезе заболеваний и терапевтический потенциал. Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. 2020;162(1):80-111.

3. Бовт Е.А., Колева Л.Д., Черняк Е.А. Дефицит пируваткиназы и несфероцитарная гемолитическая анемия. Вопросы гематологии/онкологии и иммунопатологии в педиатрии. 2020;19(3):121-130. DOI: 10.24287/1726-1708-2020-19-3-121-130. EDN: XAAZMI.

4. Луцкий А.А., Жирков А.А., Лобзин Д.Ю, Интерферонy: биологическая функция и значение для диагностики клеточно- го иммунного ответа. Журнал инфектологии. 2015;7(4):10-22. EDN: VTODCZ.

5. Коршунов ДА., Петрова З.В., Кондакова И.В. Противоопухолевые мишени в гликолитическом метаболизме злокачественных новообразований. Вестн. РОНЦ им. Н.Н. Блохина РАМН. 2014;95:3-4.

6. Новодережкина Е., Животовский Б., Гогвадзе В. Индукция неспецифической проницаемости митохондриальной мембраны и ее роль в гибели клеток. Молекулярная биология. 2016;50:51-68. DOI: 7868/S002689841601016X.

7. Пирожков С.В., Литвицкий П.Ф. Инфламмасомные болезни. Иммунология. 2018;2-3:158-165.

8. Сологуб Т.В., Цветков В.В., Деева Э.Г. Интерферон гамма-цитокин с противовирусной, иммуномодулирующей и противоопухолевой активностью. Рос. мед.-биол. вестн. им. акад. И.П. Павлова. 2014;3:56-60.

9. Baik S.H., Ramanujan V.K., Becker C., Fett S., Underhill D.M., Wolf A.J. Hexokinase dissociation from mitochondria promotes oligomerization of VDAC that facilitates NLRP3 inflammasome assembly and activation. Sci. Immunol. 2023;8(84).DOI: 10.1126/sciimmunol.ade765.

10. Chang C.H., Curtis J.D., Maggi L.B. Jr., Faubert B., Villarino A.V., O'Sullivan D., Huang S.C., Windt G.J., Blagih J., Qiu J., Weber J.D., Pearce E.J., Jones R.G., Pearce E.L. Posttranscriptional control of T cell effector function by aerobic glycolysis. Cell. 2013;153(6):1239-1251. DOI:

11. 1016/j.cell.2013.05.016.

12. Chen M., Liu H., Li Z. Mechanism of PKM2 affecting cancer immunity and metabolism in Tumor Microenvironment. Journal of. Cancer. 2021;12:3566-3574.

13. De Rosa V., Galgani M., Porcellini A., Colamatteo A., Santopaolo M., Zuchegna C., Romano A., De Simone S., Procaccini C., La Rocca C., Carrieri P.B., Maniscalco G.T., Salvetti M., Buscarinu M.C., Franzese A., Mozzillo E., La Cava A., Matarese G.. Glycolysis controls the induction of human regulatory T cells by modulating the expression of FOXP3 exon 2 splicing variants. Nat Immunol. 2015;16(11):1174-84. DOI: 10.1038/ni.3269.

14. Fracchia, Kelley P., Walsh C., Craig. Modulation of T Cell Metabolism and Function through Calcium Signaling. Frontiers in immunology. 2013;4:324.

15. Ho P.C., Bihuniak J.D., Macintyre A.N., Staron M., Liu X., Amezquita R., Tsui Y.C., Cui G., Micevic G., Perales J.C., Kleinstein S.H., Abel E.D., Insogna K.L., Feske S., Locasale J.W., Bosenberg M.W., Rathmell J.C., Kaech S.M. Phospho- enolpyruvate Is a Metabolic Checkpoint of Anti-tumor T Cell Responses. Cell. 2015;162(6):1217-1228. DOI: 10.1016/j.cell.2015.08.012.

16. HoganP.G. Calcium-NFAT transcrip-tional signalling in T cell activation and T cell exhaustion. Cell Calcium. 2017;63:66-69. DOI: 10.1016/j.ceca.2017.01.014.

17. Miller N.M., Wang J., Tan Y., Dittel B.N. Anti-inflammatory mechanisms of IFN-γ studied in experimental autoimmune encephalomyelitis reveal neutrophils as a potential target in multiple sclerosis. Front Neurosci. 2015;18(9):287. DOI: 10.3389/fnins.2015.00287.

18. Ramirez M., Mauricio A.G., Luis. The role of type III interferons in systemic autoimmune diseases. Cell. 2022:199-212. DOI: 10.1016/B978-0-12-822564-6.00006-9.

19. Palsson-McDermott E.M., Curtis A.M., Goel G., Lauterbach M.A., Sheedy F.J., Gleeson L.E., van den Bosch M.W., Quinn S.R., Domingo-Fernandez R., Johnston D.G., Jiang J.K., Israelsen W.J., Keane J., Thomas C., Clish C., Vander Heiden M., Xavier R.J., O'Neill L.A. Pyruvate kinase M2 regulates Hif-1α activity and IL-1β induction and is a critical determinant of the warburg effect in LPS-activated macrophages. Cell Metab. 2015;6:21(1):65-80. DOI: 10.1016 j.cmet.2014.12.005.

20. Verissimo, Dalga T., Arnoux D., Sakhi G., Faivre I., Auwerx A., Bourgeois H., Paolucci S., Gex D., Rutkowski Q., Legouis J., Wagner D., Hall C., Seigneux A. PCK1 is a key regulator of metabolic and mitochondrial functions in renal tubular cells. American journal of physiology. Renal physiology. 2023;324(6):F532-F543. DOI: 10.1152/ajprenal.00038.2023.

21. Kulsoom Z. Pyruvate Kinase M2 and CCancer: The Role of PKM2 in Promoting Tumorigenesis. Frontiers in Oncology. 2020;10(2):159.DOI:10.3389fonc.2020.00159.