Роль параоксоназ в патогенезе воспалительных, инфекционных и онкологических заболеваний
Генетическое семейство ферментов параоксоназ включает три представителя: PON1, PON2 и PON3. Все три представителя семейства обладают антиоксидантными свойствами и липолактоназной активностью и играют роль в патогенезе многих воспалительных заболеваний, в том числе атеросклероза, болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона, сахарного диабета и онкологических заболеваний. По данным последних исследований, внутриклеточные параоксоназы PON2 и PON3, связанные с митохондриями и ассоциированными с ними мембранами эндоплазматического ретикулума, регулируют митохондриальную продукцию супероксида и предотвращают апоптоз. Так как окислительный стресс является результатом митохондриальной дисфункции и вовлечен в развитие воспалительных заболеваний, в том числе атеросклероза и рака, исследования, посвященные изучению ферментов PON2 и PON3, могут положить начало проведению многих эпидемиологических исследований по поиску связи между генами параоксоназ и развитием многих воспалительных заболеваний. Понимание данных механизмов позволит внедрить новые методы лечения заболеваний, связанных с развитием окислительного стресса.Леваков С.А., Шешукова Н.А., Обухова Е.А., Антипова Н.В., Шахпаронов М.И.
Ключевые слова
антиоксиданты
атеросклероз
рак
стресс эндоплазматического ретикулума
воспаление
параоксоназа 1
параоксоназа 2
параоксоназа 3
«чувство кворума» бактерий
Список литературы
- Duhig K., Chappell L.C., Shennan A.H. Oxidative stress in pregnancy and reproduction. Obstetric Medicine. 2016; 9(3): 113–6. doi:10.1177/1753495X16648495.
- Halliwell B., Gutteridge J.M.C. Free Radicals in Biology and Medicine. In: Halliwell, B. and Gutteridge, J.M.C., eds., Free Radicals in Biology and Medicine, 3rd Edition, Oxford University Press, Oxford. 1999: 1-25.
- Cadenas E., Davies K.J.A. Mitochondrial free radical generation, oxidative stress, and aging. Free Rad Biol Med. 2000; 29: 222–30. doi: 10.1016/s0891-5849(00)00317-8
- Furlong C.E., Marsillach J., Jarvik G.P., Costa L.G. Paraoxonases-1, -2 and -3: What are their functions? Chemico-Biological Interactions. Chem Biol Interact. 2016; 259(Pt B): 51–62. doi: 10.1016/j.cbi.2016.05.036.
Ефимцева Э.А., Челпанова Т.И. Параоксоназа: молекулярно-генетические аспекты и клиническое значение. Успехи современной биологии. 2012; 132(3): 282–96.
- She Z.G., Chen H.Z., Yan Y., Li H., Liu D.P. The human paraoxonase gene cluster as a target in the treatment of atherosclerosis. Antioxid Redox Signal. 2012; 16: 597–632. doi: 10.1089/ars.2010.3774.
Курдюков И.Д. Параоксоназа-1: генетические, биохимические и токсикологические аспекты. Профилактическая токсикология. 2011; 48–55.
- Garcia-Heredia A., Kensicki E., Mohney R.P., Rull A., Triguero I., Marsillach J., et al. Paraoxonase-1 deficiency is associated with severe liver steatosis in mice fed a high-fat high-cholesterol diet: a metabolomic approach. J Proteome Res. 2013; 12: 1946–55. doi: 10.1021/pr400050u
- Bhattacharyya T., Nicholls S.J., Topol E.J., Zhang R., Yang X., Schmitt D., et al. Relationship of paraoxonase 1 (PON1) gene polymorphisms and functional activity with systemic oxidative stress and cardiovascular risk. JAMA. 2008; 299: 1265–76. doi: 10.1001/jama.299.11.1265.
- Stevens R.S., Suzuki S.M., Cole T.B., Park S.S., Richter R.J., Furlong C.E. Engineered recombinant human paraoxonase 1 (rHuPON1) purified from Escherichia coli protects against organophosphate poisoning. Proc Natl Acad Sci USA. 2008; 105(35): 12780-4. doi: 10.1073/pnas.0805865105.
- Stoltz D.A., Ozer E.A., Ng C.J., Yu J.M., Reddy S.T., Lusis A.J., Bourquard N., Parsek M.R., Zabner J., Shih D.M. Paraoxonase-2 deficiency enhances Pseudomonas aeruginosa quorum sensing in murine tracheal epithelia. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2007 Apr;292(4):L852-60.
- Witte I., Foerstermann U., Devarajan A., Reddy S.T., Horke S. Protectors or Traitors: The Roles of PON2 and PON3 in Atherosclerosis and Cancer. J Lipids. 2012; 2012: 342806. doi: 10.1155/2012/342806.
- Schweikert E.M., Devarajan A., Witte I., Wilgenbus P., Amort J., Forstermann U., Shabazian A., Grijalva V., Shih D.M., Farias-Eisner R., Teiber J.F., Reddy S.T., Horke S. PON3 is upregulated in cancer tissues and protects against mitochondrial superoxide-mediated cell death. Cell Death Differ. 2012; 19: 1549–60. doi: 10.1038/cdd.2012.35.
- Ng C.J., Bourquard N., Grijalva V., Hama S., Shih D.M., Navab M., Fogelman A.M., Lusis A.J., Young S., Reddy S.T. Paraoxonase-2 deficiency aggravates atherosclerosis in mice despite lower apolipoprotein-B-containing lipoproteins: anti-atherogenic role for paraoxonase-2. J Biol Chem. 2006; 281: 29491–500. doi: 10.1074/jbc.M605379200
- Besler C., Heinrich K., Rohrer L., Doerries C., Riwanto M., Shih D.M., Chroni A., Yonekawa K., Stein S., Schaefer N., Mueller M., Akhmedov A., Daniil G., Manes C. Templin C., Wyss C., Maier W., Tanner F.C., Matter CM, Corti R, Furlong C, Lusis AJ, von Eckardstein A., Fogelman A.M., Lüscher T.F., Landmesser U. Mechanisms underlying adverse effects of HDL on eNOS-activating pathways in patients with coronary artery disease. J Clin Invest. 2011; 121(7): 2693–708. doi: 10.1172/JCI42946.
- Huang Y., Wu Z., Riwanto M., Gao S., Levison B. S., Gu X., et al. Myeloperoxidase, paraoxonase-1, and HDL form a functional ternary complex. J Clin Invest. 2013; 123(9): 3815–28. http://doi.org/10.1172/JCI67478
- Levy E., Trudel K., Bendayan M., Seidman E., Delvin E., Elchebly M., Lavoie J.C., Precourt L.P., Amre D., Sinnett D. Biological role, protein expression, subcellular localization, and oxidative stress response of paraoxonase 2 in the intestine of humans and rats, Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2007; 293(6): G1252–61. doi: 10.1152/ajpgi.00369.2007
- Devarajan A., Bourquard N., Hama S., Navab M., Grijalva V.R., Morvardi S., Clarke C.F., Vergnes L., Reue K., Teiber J.F., Reddy S.T. Paraoxonase 2 deficiency alters mitochondrial function and exacerbates the development of atherosclerosis, Antioxid Redox Signal. 2011; 14: 341–51. doi: 10.1089/ars.2010.3430.
- Horke S., Witte I., Wilgenbus P., Altenhöfer S., Krüger M., Li H., Förstermann U. Protective effect of paraoxonase-2 against endoplasmic reticulum stress-induced apoptosis is lost upon disturbance of calcium homoeostasis. Biochem J. 2008; 416(3): 395–405. doi: 10.1042/BJ20080775.
- Reddy S.T., Wadleigh D.J., Grijalva V., Ng C., Hama S., Gangopadhyay A., Shih D.M., Lusis A.J., Navab M. Fogelman A.M. Human paraoxonase-3 is an HDL-associated enzyme with biological activity similar to paraoxonase-1 protein but is not regulated by oxidized lipids. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2001; 21: 542–7. doi: 10.1161/01.atv.21.4.542
Боровкова Е.И., Антипова Н.В., Корнеенко Т.В., Шахпаронов М.И., Боровков И.М. Параоксоназа: универсальный фактор антиоксидантной защиты организма человека. Вестник Российской академии медицинских наук. 2017; 72(1): 5–10.
- Devarajan A., Shih D., Reddy S.T. Inflammation, Infection, Cancer and All That…The Role of Paraoxonases. Advances in Experimental Medicine and Biology. 2014; 824: 33–41. http://doi.org/10.1007/978-3-319-07320-0_5
- Kim D.S., Marsillach J., Furlong C.E., Jarvik G.P. Pharmacogenetics of paraoxonase activity: elucidating the role of high-density lipoprotein in disease. Pharmacogenomics. 2013; 14(12): 1495–1515. http://doi.org/10.2217/pgs.13.147
- Schweikert E.-M., Amort J., Wilgenbus P., Förstermann U., Teiber J. F., Horke S. Paraoxonases-2 and -3 Are Important Defense Enzymes against Pseudomonas aeruginosa Virulence Factors due to Their Anti-Oxidative and Anti-Inflammatory Properties. J Lipids. 2012; 2012: 352857. http://doi.org/10.1155/2012/352857.1155/2012/352857
- Bacchetti T., Ferretti G., Sahebkar A. The role of paraoxonase in cancer. Semin. Cancer Biol. 2017; 56: 72–86. doi: 10.1016/j.semcancer.2017.11.013.
Шахпаронов М.И., Антипова Н.В., Шендер В.О., Шнайдер П.В., Арапиди Г.П., Песто Н.Б., Павлюков М.С. Экспрессия и внутриклеточная локализация параоксоназы 2 в опухолевых клетках различного типа. Acta Naturae. 2018; 10(3): 100–7.
Поступила 19.11.2019
Принята в печать 29.11.2019
Об авторах / Для корреспонденции
Леваков Сергей Александрович, д.м.н. профессор, заведующий кафедрой акушерства и гинекологии лечебного факультета ФГАОУ ВО «Первый МГМУ имени И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет). Адрес: 119991, Москва, ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2.Шешукова Наталия Алексеевна, д.м.н., профессор кафедры акушерства и гинекологии лечебного факультета ФГАОУ ВО «Первый МГМУ имени И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет). Адрес: 119991, Москва, ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2.
Обухова Елизавета Александровна, аспирант кафедры акушерства и гинекологии лечебного факультета ФГАОУ ВО «Первый МГМУ имени И.М. Сеченова»
Минздрава России (Сеченовский Университет).
Адрес: 119991, Москва, ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2.
Антипова Надежда Викторовна, к.б.н., научный сотрудник ФГБУН «Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН», доцент кафедры фармацевтической и токсикологической химии РУДН.
Адрес: 117997, Москва, ГСП-7, ул. Миклухо-Маклая, д. 16/10.
Шахпаронов Михаил Иванович, д.х.н., ведущий научный сотрудник ФГБУН «Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и
Ю.А. Овчинникова РАН».
Адрес: 117997, Москва, ГСП-7, ул. Миклухо-Маклая, д. 16/10.
Для цитирования: Леваков С.А., Шешукова Н.А., Обухова Е.А., Антипова Н.В., Шахпаронов М.И. Роль параоксоназ в патогенезе воспалительных, инфекционных и онкологических заболеваний.
Акушерство и гинекология. 2020; 3: 26-32.
https://dx.doi.org/10.18565/aig.2020.3.26-32
Также по теме
