Генетические, морфологические и функциональные особенности триптазы человека

Актуальность. Триптаза, фермент тучных клеток, играет значимую роль в диагностике и патогенезе аллергических и воспалительных заболеваний. Базовый уровень триптазы в сыворотке используется как индикатор для диагностики заболеваний, сопровождающихся активацией тучных клеток, которые могут сопровождаться тяжелыми аллергическими реакциями и анафилаксией. Изучение изоформ триптазы, их структурных и функциональных вариаций, помогает понять генетическую предрасположенность и механизмы воспалительных заболеваний, таких как бронхиальная астма и хроническое воспаление.

Материалы и методы. Проведено детальное исследование структуры и функций различных изоформ триптазы. Изучены биохимические особенности различных изоформ триптазы человека. Анализ включал изучение генов TPSAB1, TPSB2, TPSG1 и TPSD1, кодирующих разные формы триптазы, а также оценку их активности. Изучена секреция триптазы, а также факторы, влияющие на ее секрецию.

Результаты. Триптаза, фермент тучных клеток, представлена четырьмя основными изоформами — _α, _β, _γ и _δ. Среди них _α- и _β-триптазы являются секретируемыми, при этом _β-триптаза обладает наибольшей каталитической активностью, тогда как _α-триптаза имеет низкую ферментативную активность. Гетеротетрамеры _α/_β обладают уникальной активностью по сравнению с гомотетрамерами _β, задействуя молекулы-мишени, неактивные для _β-гомотетрамеров, что оказывает влияние на активность тучных клеток. Гены триптазы расположены на хромосоме 16 и имеют высокую степень гомологии. Важные гены TPSAB1 и TPSB2 кодируют активные формы, а увеличение числа копий TPSAB1 приводит к повышению базальных уровней триптазы, увеличивая риск развития аллергических реакций. Триптаза играет роль в воспалительных и аллергических процессах, в том числе в дегрануляции тучных клеток, влияя на сосудистую проницаемость и привлечение лейкоцитов. 

Заключение. Собранные данные о секреции и функциях триптазы, продуцируемой тучными клетками, позволяют считать ее многофункциональным медиатором, воздействующим посредством специфических молекулярных и клеточных механизмов. Триптаза играет важную роль в патогенезе воспалительных процессов и аллергических реакций в разнообразных органах и системах, включая респираторную систему и кожу. Понимание биохимических характеристик и генетических особенностей изоформ триптазы открывает возможности для разработки новых методов диагностики и лечения аллергических заболеваний с высокой социальной значимостью.

1. Elieh A., Komi D., Wöhrl S. et al. Mast Cell Biology at Molecular Level: a Comprehensive Review. Clin Rev Allergy Immunol. 2020; 58 (3): 342–365. https://doi.org/10.1007/s12016-019-08769-2.

2. Lyons J.J., Tangsheng Y.T. Mast cell tryptases in allergic inflammation and immediate hypersensitivity. Current Opinion in Immunology. 2021; 72: 94–106. https://doi.org/10.1016/j.coi.2021.04.001.

3. Maun H.R., Jackman J.K., Choy D.F. et al. An allosteric anti-tryptase antibody for the treatment of mast cell-mediated severe asthma. Cell. 2019; 179 (2): 417–431.

4. Pečar Fonović U., Kos J., Mitrović A. Compensational role between cathepsins. Biochimie. 2024; 226: 62–76. https://doi.org/10.1016/j.biochi.2024.04.010.

5. Maun H.R., Liu P.S., Franke Y. et al. Dual functionality of beta-tryptase protomers as both proteases and cofactors in the active tetramer. J Biol Chem. 2018; 293: 9614–9628.

6. Le Q.T., Lyons J.J., Naranjo A.N. et al. Impact of naturally forming human alpha/beta-tryptase heterotetramers in the pathogenesis of hereditary alpha-tryptasemia. J Exp Med. 2019; 216: 2348–2361.

7. Ma Y., Li B., Zhao X. et al. Computational modeling of mast cell tryptase family informs selective inhibitor development. iScience. 2024; 27 (9): 110739. https://doi.org/10.1016/j.isci.2024.110739.

8. Атякшин Д.А., Бурцева А.С., Алексеева Н.Т. Триптаза как полифункциональный компонент секретома тучных клеток. Журнал анатомии и гистопатологии. 2017; 6 (1): 121–132. https://doi.org/10.18499/2225-7357-2016-6-1-121-132.

9. Akin C., Siebenhaar F., Wechsler J.B. et al. Detecting Changes in Mast Cell Numbers Versus Activation in Human Disease: A Roadblock for Current Biomarkers? J Allergy Clin Immunol Pract. 2024; 12 (7): 1727–1737. https://doi.org/10.1016/j.jaip.2024.03.010.

10. Lyons J.J., Greiner G., Hoermann G. et al. Incorporating tryptase genotyping into the workup and diagnosis of Mast Cell diseases and reactions. J Allergy Clin Immunol Pract. 2022; 10 (8): 1964–1973. https://doi.org/10.1016/j.jaip.2022.05.003.

11. Lyons J.J., Yu X., Hughes J.D. et al. Elevated basal serum tryptase identifies a multisystem disorder associated with increased TPSAB1 copy number. Nat Genet. 2016; 48: 1564–1569.

12. Glover S.C., Carter M.C., Korošec P. et al. Clinical relevance of inherited genetic differences in human tryptases: Hereditary alpha-tryptasemia and beyond. Ann Allergy Asthma Immunol. 2021; 127 (6): 638–647. https://doi.org/10.1016/j.anai.2021.08.009.

13. Wu R., Lyons J.J. Hereditary Alpha-tryptasemia: a commonly inherited modifier of anaphylaxis. Curr Allergy Asthma Rep. 2021; 21 (5): 33.

14. Faulkner E., Wetherly K., Yu J. et al. Normal serum tryptase levels can be associated with tpsab1 mutation in hereditary alpha tryptasemia patients. J of Allergy and Clin. Immunol. 2025; 155 (2): AB173. https://doi.org/10.1016/j.jaci.2024.12.547.

15. Robey R.C., Wilcock A., Bonin H. et al. Hereditary alpha-tryptasemia: UK prevalence and variability in disease expression. J Allergy Clin Immunol Pract. 2020; 8: 3549–3556.

16. Lyons J.J. On the complexities of tryptase genetics and impact on clinical phenotypes. J Allergy Clin Immunol. 2021; 148 (5): 1342–1343. https://doi.org/10.1016/j.jaci.2021.08.011.

17. Lyons J.J. Inherited and acquired determinants of serum tryptase levels in humans. Ann Allergy Asthma Immunol. 2021; 127 (4): 420–426. https://doi.org/10.1016/j.anai.2021.06.019.

18. Levi-Schaffer F., Gibbs B.F., Hallgren J. et al. Selected recent advances in understanding the role of human mast cells in health and disease. Journal of Allergy and Clinical Immunology. 2022; 149 (6): 1833–1844. https://doi.org/10.1016/j.jaci.2022.01.030.

19. Michel M., Klingebiel C., Vitte J. Tryptase in type I hypersensitivity. Annals of Allergy, Asthma & Immunology. 2023; 130 (2): 1081–1206. https://doi.org/10.1016/j.anai.2022.08.996.

20. Mateja A., Wang Q., Chovanec J. Defining baseline variability of serum tryptase levels improves accuracy in identifying anaphylaxis. Journal of Allergy and Clinical Immunology. 2022; 149 (3): 1010–1017. https://doi.org/10.1016/j.jaci.2021.08.007.

21. Lin R.Y., Schwartz L.B., Curry A. et al. Histamine and tryptase levels in patients with acute allergic reactions: An emergency department–based study. Journal of Allergy and Clinical Immunology. 2000; 106 (1): 65–71. https://doi.org/10.1067/mai.2000.107600.

22. Atiakshin D.A., Shishkina V.V., Gerasimova O.A. et al. Combined histochemical approach in assessing tryptase expression in the mast cell population. Acta Histochemica. 2021; 123 (4): 151711. https://doi.org/10.1016/j.acthis.2021.151711.

23. Michel M., Giusti D., Klingebiel C. et al. What the clinician should know when ordering a mast cell tryptase test: A review article for the North American practicing clinician. Ann Allergy Asthma Immunol. 2025. https://doi.org/10.1016/j.anai.2025.03.003.

24. Levi-Schaffer F., Piliponsky A.M. Tryptase, a novel link between allergic inflammation and fibrosis. Trends in Immunology. 2003; 24 (4): 158–161. https://doi.org/10.1016/S1471-4906(03)00058-9.

25. Jia T., Che D., Zheng Y. et al. Mast Cells initiate type 2 inflammation through tryptase released by MRGPRX2/MRGPRB2 activation in atopic dermatitis. J Invest Dermatol. 2024; 144 (1): 53–62.e2. https://doi.org/10.1016/j.jid.2023.06.201.

26. Varricchi G., Marone G., Kovanen P.T. et al. Cardiac Mast Cells: underappreciated immune cells in cardiovascular homeostasis and disease. Trends in Immunology. 2020; 41 (8): 734–746. https://doi.org/10.1016/j.it.2020.06.006.

27. Zhao X.O., Lampinen M., Rollman O. et al. Mast cell chymase affects the functional properties of primary human airway fibroblasts: Implications for asthma. J Allergy Clin Immunol. 2022; 149 (2): 718–727. https://doi.org/10.1016/j.jaci.2021.07.020.

28. Toyoshima S., Okayama Y. Neuro-allergology: Mast cell-nerve cross-talk. Allergol Int. 2022; 71 (3): 288–293. https://doi.org/10.1016/j.alit.2022.04.002.

29. Melo F.R., Wallerman O., Paivandy A. et al. Tryptase-catalyzed core histone truncation: A novel epigenetic regulatory mechanism in mast cells. The Journal of Allergy and Clinical Immunology. 2017; 140: 474–485. https://doi.org/10.1016/j.jaci.2016.11.044.

30. Мачарадзе Д.Ш. Тучные клетки и триптаза. Современные представления. Медицинская иммунология. 2021; 23 (6): 1271– 1284. https://doi.org/10.15789/1563-0625-MCA-2193.

31. Fernandez-Bravo S., Palacio Garcia L., Requena-Robledo N. et al. Anaphylaxis: mediators, biomarkers, and microenvironments. J Investig Allergol Clin Immunol. 2022; 32 (6): 419–439. https://doi.org/10.18176/jiaci.0854.