Интерфероны I типа — прежде всего наиболее хорошо изученные ИФН-α и ИФН-β — относятся к сигнальным молекулам врожденного иммунитета. Большинство клеток человека и мыши способны вырабатывать ИФН в ответ на инфекцию. Основная задача ИФН — запустить противовирусную защиту и ограничить распространение патогенов.
Выработка интерферонов начинается после того, как клетки иммунной системы распознают молекулы, характерные для вирусов, бактерий и поврежденных тканей. Рецепторы врожденного иммунитета, включая TLR и RIG-I, и сенсор cGAS обнаруживают вирусную РНК, ДНК и цитозольную ДНК и запускают сигнальные каскады, которые приводят к синтезу ИФН I типа.
Ответ ИФН-I активируется не только при вирусных, но и при бактериальных инфекциях. Один из наиболее изученных механизмов связан с распознаванием рецептором TLR4 липополисахарида (ЛПС) — компонента наружной мембраны грамотрицательных бактерий. В результате активируются сигнальные пути, которые стимулируют синтез ИФН-α и ИФН-β.
ИФН-I действуют как на саму клетку, так и на соседние через рецептор IFNAR. После связывания с IFNAR интерфероны активируют сигнальный путь JAK-STAT и повышают активность сотен интерферон-стимулируемых генов (ISG). Благодаря этому организм включает защитную программу против инфекции и поддерживает гомеостаз.
Вместе с тем чрезмерная или длительная активация сигнализации ИФН-I может иметь неблагоприятные последствия. Нарушение регуляции пути ИФН-I может приводить к развитию патологической свертываемости крови как при вирусных, так и при бактериальных инфекциях. Более того, активация системы свертывания сама способна дополнительно усиливать выработку интерферонов I типа.
Ученые Школы биохимии и иммунологии Института биомедицинских наук Тринити (Ирландия) обобщили данные о влиянии интерферонов I типа на свертываемость крови и предложили использовать сигнальный путь ИФН-I в качестве терапевтической мишени для лечения нарушения свертываемости крови (коагулопатии).
Интерфероны I типа регулируют свертываемость крови
Свертывание крови в норме предотвращает кровопотерю после повреждения сосудов, однако при сепсисе этот процесс может выходить из-под контроля и приводить к образованию тромбов. Важную роль в этом играет чрезмерная активация интерферонов I типа.
В моделях сепсиса, вызванного ЛПС или полимикробной инфекцией, мыши с нарушенной сигнализацией ИФН-I — при отсутствии белка TRIF, который передает сигналы от рецепторов TLR3 и TLR4, или рецептора IFNAR — демонстрировали снижение выработки тромбина, уменьшение отложения фибрина в печени и легких. Такие мыши были защищены от коагулопатии, и у них была лучше выживаемость при сепсисе.
Цитокин IL-6 стимулирует свертывание крови, повышая синтез фибриногена в печени. Введение антител к IFNAR или удаление IFNAR снижают уровень провоспалительного цитокина IL-6, уменьшают повреждение эндотелия и ослабляют экспрессию факторов, подавляющих фибринолиз. Это указывает на то, что ИФН-I подавляют механизмы удаления тромбов, способствуя развитию протромботического состояния.
Интерфероны I типа, неканоническая инфламмасома и свертываемость крови
ИФН-I способствуют развитию коагулопатии через несколько взаимосвязанных механизмов. Один из них связан с активацией каспазы-11 у мышей и каспаз-4 и -5 у человека, что необходимо для формирования неканонической инфламмасомы — внутриклеточного белкового комплекса, который активирует воспаление и может запускать воспалительную гибель клеток — пироптоз.
При инфекциях, вызванных грамотрицательными бактериями, ИФН-I способствуют активации каспазы-11. Распознавание бактериального ЛПС в макрофагах приводит к активации каспазы-11, которая в свою очередь активирует газдермин D, что вызывает образование пор в мембране клетки и приводит к пироптозу. В результате высвобождаются тканевой фактор (TF) и другие провоспалительные медиаторы, усиливающие образование тромбов. Удаление каспазы-11 или газдермина D, или введение антитела против TF у мышей существенно снижало свертывание крови и смертность при сепсисе.
Экспрессию каспазы-11 и газдермина D регулирует транскрипционный фактор IRF2. Воздействие на IRF2 или неканоническую инфламмасому может стать новым подходом к подавлению тромбоза, вызванного ИФН-I.
Еще одним ключевым фактором в коагуляции, связанной с ИФН, выступает белок HMGB1. Он усиливает сигнализацию ИФН-I, способствует активации каспазы-11, повышает экспрессию тканевого фактора и поддерживает воспаление. Кроме того, HMGB1 участвует в образовании нейтрофильных внеклеточных ловушек и связан с развитием венозного тромбоза.
Интерферон-стимулируемый белок IFITM3 необходим для тромбоза, вызванного ИФН-I. Под действием ИФН-α он усиливал поглощение фибриногена мегакариоцитами и повышал агрегацию тромбоцитов у мышей. Кроме того, повышенная экспрессия IFITM3 была обнаружена у пациентов с невирусным сепсисом.
cGAS-STING и свертываемость крови
Сигнальный путь cGAS-STING играет важную роль в развитии воспаления и нарушений свертывания крови при инфекциях. Активация этого пути запускает выработку ИФН-I и других провоспалительных цитокинов.
При инфекции SARS-CoV-2 активация cGAS-STING в эндотелиальных клетках усиливает экспрессию генов, связанных со свертыванием крови, и повышает уровень провоспалительного цитокина IL-6. Обработка ингибитором STING устраняет эти изменения, что указывает на участие STING в развитии связанной с COVID-19 коагулопатии.
В то же время активация STING может усиливать противовирусную защиту. В экспериментах агонист STING эффективно подавлял репликацию SARS-CoV-2 и снижал смертность у инфицированных мышей, причем его действие оказалось более выраженным для устранения потери веса и снижения смертности, чем введение ИФН после заражения. Это открывает возможность нацеливания на STING для лечения воспаления и коагулопатии, связанных с COVID-19.
STING может усиливать свертывание крови независимо от ИФН-I. В экспериментальных моделях сепсиса активация STING повышала высвобождение TF у моноцитов и макрофагов через пироптоз, вызванный газдермином D. Это происходило независимо от ИФН-I, поскольку не было различий в диссеминированных внутрисосудистых маркерах коагуляции. Эти данные указывают, что терапевтическое ингибирование STING может быть перспективным подходом к лечению коагулопатии, ассоциированной с воспалением, независимо от вклада ИФН-I в это состояние.
Интерфероны I типа, COVID-19 и свертываемость крови
Быстрая активация ИФН-I необходима для защиты от коронавируса, однако нарушения сигнализации ИФН-I связаны с повышенными маркерами свертывания крови и более тяжелым COVID-19.
У пациентов с COVID-19 наблюдаются признаки выраженной коагулопатии, включая повышение уровня D-димера, отложение фибрина и активацию эндотелия. Также инфекция SARS-CoV-2 переводит моноциты в более протромботическое состояние и усиливает высвобождение тканевого фактора, что способствует избыточной выработке тромбина и тромбозу.
Эксперименты на мышах показали, что коагулопатия при COVID-19 связана с осью ИФН-I – каспаза-11 – тканевой фактор. Кроме того, тромбин непосредственно расщепляет шиповидный белок SARS-CoV-2, усиливая проникновение вируса в эпителиальные клетки дыхательных путей. Антикоагулянт гепарин может подавлять вызванный каспазой-11 пироптоз и снижать смертность у некоторых пациентов на ранних стадиях COVID-19 — до начала тяжелой патологии. Однако при терапевтическом применении у тяжелых пациентов гепарин неэффективен по сравнению со стандартной фармакологической тромбопрофилактикой.
Длительный COVID также связан с образованием устойчивых микросгустков фибрина. Поскольку повышенная активность интерферонов I типа может сохраняться в течение нескольких месяцев после инфекции, она может способствовать формированию микротромбов и развитию долгосрочных симптомов.
Интерферонопатии I типа и свертываемость крови
При интерферонопатиях I типа хроническая гиперактивация ИФН-I связана с повышенным риском сосудистых осложнений и тромбозов. Наиболее яркий пример — системная красная волчанка (СКВ), при которой у пациентов чаще развиваются атеротромботические сердечно-сосудистые заболевания.
У пациентов с СКВ наблюдаются повышенная экспрессия тканевого фактора, усиленная активация тромбоцитов и признаки повреждения сосудов, связанные с устойчивой сигнализацией ИФН-I. В эксперименте на мышах, склонных к волчанке, удаление рецептора IFNAR улучшало эндотелиальную функцию и снижало тяжесть атеросклероза.
Путь cGAS-STING играет важную роль в развитии СКВ. У пациентов с СКВ повышены уровни цитозольной ДНК и экспрессия cGAS, что способствует избыточной выработке интерферонов I типа.
Дополнительным подтверждением связи между нарушенной сигнализацией ИФН-I и коагулопатией служат заболевания, связанные с мутациями сигнального пути JAK-STAT. Такие мутации сопровождаются повышенным риском тромбозов и смертности, что подчеркивает важную роль ИФН-I в регуляции свертывания крови.
Фармакологическое воздействие на интерфероны I типа для лечения коагулопатии
Исследования, проведенные во время пандемии COVID-19, показали, что подавление избыточной сигнализации ИФН-I может снижать как воспаление, так и коагулопатию. В клинических испытаниях ингибиторы JAK, блокирующие передачу сигналов ИФН-I, улучшали исходы COVID-19: тофацитиниб снижал риск смерти и дыхательной недостаточности, а барицитиниб вместе с кортикостероидами снижал уровни D-димера и C-реактивного белка у госпитализированных пациентов. Наибольший эффект наблюдался при лечении до начала тяжелого COVID-19.
Ингибирование JAK одновременно подавляет сигнализацию IL-6, что дополнительно ограничивает воспаление и свертываемость. Кроме того, ингибирование JAK может подавлять тромбовоспаление при COVID-19.
Влияние свертываемости крови на интерфероны I типа
Факторы свертывания крови не только поддерживают гемостаз, но и могут напрямую влиять на врожденный иммунитет. В частности, тромбин через протеазо-активируемые рецепторы (PAR) может стимулировать выработку провоспалительных цитокинов и интерферонов I типа.
Этот механизм может усиливать защиту организма при инфекциях, однако при чрезмерной активации способен поддерживать патологический цикл воспаления и тромбообразования. Накопление тромбина при этом связано с повышенным риском микро- и макрососудистых тромбозов и развития тканевой ишемии.
Стимуляция выработки интерферонов I типа через рецепторы PAR
Тромбин может активировать воспалительные сигналы через PAR, что может привести к тромбовоспалению. PAR взаимодействует с рецепторами TLR на врожденных иммунных клетках и, следовательно, может усиливать выработку интерферонов I типа.
Эксперименты на мышах показали, что PAR1 усиливает противовирусный ответ, зависящий от ИФН-I. У мышей с дефицитом PAR1 снижалась экспрессия ИФН-β и противовирусных генов, а блокада тканевого фактора или тромбина ухудшала течение вирусного миокардита. Это указывает на защитную роль физиологической коагуляции при вирусной инфекции.
В отличие от PAR1, PAR2 может подавлять сигнализацию ИФН-I и снижать секрецию провоспалительных цитокинов. Эффекты PAR2 зависят от типа активируемого TLR. Таким образом, синергия отдельных PAR с TLR может оказывать противоположные эффекты на врожденную иммунную сигнализацию, особенно в отношении сигнализации ИФН-I.
Тромбин напрямую стимулирует выработку провоспалительных цитокинов, включая IL-6, IL-1β, IL-1α и TNF. IL-1α важен для быстрого тромбопоэза и заживления ран. Активированный тромбином IL-1α повышен в плазме пациентов с ОРДС, и поэтому может рассматриваться как биомаркер тромбовоспалительных состояний.
Кроме того, комплекс TF – FVIIa – FXa может активировать сигнальные пути, ведущие к продукции ИФН-I.
Вывод
Нарушение сигнализации интерферонов I типа является важным фактором патологического свертывания крови при инфекциях и аутоиммунных заболеваниях, включая системную красную волчанку и васкулопатию, связанную со STING, начавшуюся во младенчестве (SAVI).
Интерфероны I типа могут усиливать тромбообразование через различные механизмы свертывания крови, тогда как факторы коагуляции, в свою очередь, могут стимулировать выработку интерферонов и провоспалительных цитокинов.
Результаты исследований позволяют рассматривать интерфероны I типа как один из ключевых регуляторов тромбовоспаления и перспективную терапевтическую мишень для профилактики и лечения коагулопатии при инфекционных и воспалительных заболеваниях, включая сепсис.
Источник
An Emerging Role for Type I Interferons as Critical Regulators of Blood Coagulation
