Ионизирующее облучение оказывает прямое повреждающее воздействие, а также вызывает развитие окислительного стресса в органах и тканях, что приводит к нарушениям структуры и функций макромолекул. Различные дозы облучения вызывают специфичные для них каскады патологических реакций, протекание которых приводит к регенерации легочной ткани или к развитию пневмофиброза. Ранние изменения индуцируют последующие процессы; это показывает перспективность изучения изменений, происходящих в первые часы и дни после облучения.
Альвеолярный и бронхиальный эпителии, а также эндотелий являются ведущими структурами, обеспечивающими функционирование легочной ткани. Мультибелковые комплексы адгезионных и плотных контактов определяют структуру, барьерные свойства и межклеточную проницаемость эпителиев. Также известно, что ряд белков межклеточных контактов способен влиять на такие процессы, как апоптоз [5], пролиферация, дифференцировка, эпителиально-мезенхимальный переход (ЭМП) [1] и др. В настоящее время данные о влиянии индуцированного облучением окислительного стресса на уровни и распределение белков межклеточных контактов в легочной ткани крайне ограничены.
Целью исследования была оценка эффектов средней и высокой доз облучения на уровни и локализацию Е-кадгерина и белков плотных контактов в легочной ткани крыс.
Самцы крыс Вистар были рандомизированы на три группы и подвергнуты общему рентгеновскому облучению в дозах 0 Гр (контрольная группа), 2 Гр (средняя доза облучения) и 10 Гр (высокая доза облучения). Образцы легочной ткани для выполнения Вестерн блота и иммунофлуоресцентных окрашиваний были забраны через 72 часа после облучения. В исследовании впервые была проведена оценка ранних индуцированных облучением изменений уровней и распределения Е-кадгерина, клаудина-1, -3, -4, -5, -8, -12, -18, окклюдина, трицеллюлина и активированной каспазы-3 в легочной ткани.
Полученные данные показали, что облучение как в дозе 2, так и 10 Гр приводит к увеличению уровня Е-кадгерина в альвеолярном и бронхиальном эпителиях, а также к появлению клаудина-8 в бронхиальном эпителии. Облучение в дозе 10 Гр помимо упомянутых выше изменений индуцировало увеличение уровня клаудина-4 в альвеолярном эпителии, вызвало катастрофическое нарастание уровня окклюдина, привело к снижению клаудина-8 в эндотелии, к снижению клаудина-12 в бронхиальном эпителии и эндотелии, а также к снижению уровня активированной каспазы-3 в легочной ткани.
Оценка эффектов повышения уровня Е-кадгерина показала, что увеличение уровня этого маркера способствует подавлению процессов ЭМП и способствует регенерации эпителиев после повреждения [1]. Необходимо отметить, что для более поздних стадий реакции легочной ткани на облучение характерно снижение уровня Е-кадгерина. Таким образом, отличительной особенностью ранних этапов реакции легочной ткани на облучение является адаптивная реакция в виде увеличения уровня Е-кадгерина.
Повышение уровня клаудина-4 приводит увеличению барьерных свойств альвеолярного эпителия, что способствует предотвращению заполнения альвеол жидкостью после повреждения [3]. Также было показано влияние клаудина-4 на апоптоз [5]. Наши данные выявили адаптивную реакцию легочной ткани на облучение в виде увеличения уровня клаудина-4 и торможения апоптоза.
Увеличение уровня клаудина-8 приводит к увеличению барьерных свойств эпителиев [4]. Это показывает, что следующей адаптивной реакцией легочной ткани является повышение клаудина-8 в бронхиальном эпителии, вероятно, способствующее сохранению воздушности бронхиального дерева.
Известно, что типичной реакцией легочной ткани на повреждения является снижение уровня окклюдина, а восстановление ткани можно оценивать по нормализации уровня этого белка [2]. В исследовании было выявлено увеличение уровня окклюдина в ранние сроки после облучения, это позволяет предположить, что выявленные изменения также носят адаптивный характер.
Таким образом, полученные данные показали, что для раннего периода реакции легочной ткани на облучение характерен ряд адаптивных реакций со стороны белков межклеточных контактов.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского Научного Фонда (РНФ), грант № 23-25-00556.
Список литературы
1. Han L., Luo H. et al. // Biomolecules. 2021. 11(5).
2. Liu M., Gu C. et al. // BMC Pulm Med. 2014.14: 94.
3. Rokkam D., Lafemina M. J. et al. // Am J Pathol. 2011.179(3): 1081-1087.
4. Sun W., Wu W. et al. // Cell Mol Life Sci. 2024. 81(1): 240.
5. Zheng Y., Cai W. et al. // Am J Transl Res. 2016. 8(9): 3769-3779.
