mimmunМедицинская иммунологияMedical Immunology (Russia)1563-06252313-741XSPb RAACI10.15789/1563-0625-2019-1-149-156mimmun-1709Research ArticleКРАТКИЕ СООБЩЕНИЯSHORT COMMUNICATIONSФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНОВ ПРОВОСПАЛИТЕЛЬНЫХ ЦИТОКИНОВ ПРИ ТУБЕРКУЛЕЗЕ ЛЕГКИХFUNCTIONAL POLYMORPHISM OF THE PRO-INFLAMMATORY CYTOKINE GENES IN PULMONARY TUBERCULOSISЧуринаЕ. Г.ChurinaE. G.

д.м.н., профессор кафедры патофизиологии; профессор кафедры органической химии, ведущий научный сотрудник лаборатории трансляционной клеточной и молекулярной биомедицины

634050, г. Томск, Московский тракт, 2.

Тел.: 8 (3822) 90-11-01 (доп. 1742).

PhD, MD (Medicine), Professor, Department of Pathophysiology; Professor, Department of Organic Chemistry, Leading Research Associate, Laboratory of Translational Cellular and Molecular Biomedicine

634050, Russian Federation, Tomsk, Moskovsky Trakt, 2. Phone: 7 (3822) 90-11-01 (add. 1742).

Lena1236@yandex.ruУразоваО. И.UrazovaO. I.

д.м.н., профессор, член-корр. РАН, заведующая кафедрой патофизиологии

г. Томск

PhD, MD (Medicine), Professor, Corresponding Member, Russian Academy of Sciences, Head, Department of Pathophysiology

Tomsk

НовицкийВ. В.NovitskyV. V.

д.м.н., профессор, академик РАН, заслуженный деятель науки России, профессор кафедры патофизиологии

г. Томск

PhD, MD (Medicine), Professor, Full Member, Russian Academy of Sciences, Honored Scientist of Russia, Professor, Department of Pathophysiology

Tomsk

СитниковаА. В.SitnikovaA. V.

аспирант кафедры патофизиологии

г. Томск

Postgraduate Student, Department of Pathophysiology

Tomsk

БарминаС. Э.BarminaS. E.

к.м.н., доцент кафедры патофизиологии

г. Томск

PhD (Medicine), Associate Professor, Department of Pathophysiology

Tomsk

ФГБОУ ВО «Сибирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ; ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский государственный университет»РоссияSiberian State Medical University; National Research Tomsk State UniversityRussian FederationФГБОУ ВО «Сибирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФРоссияSiberian State Medical UniversityRussian Federation201924012019211149156Copyright © Чурина Е.Г., Уразова О.И., Новицкий В.В., Ситникова А.В., Бармина С.Э., 20192019Чурина Е.Г., Уразова О.И., Новицкий В.В., Ситникова А.В., Бармина С.Э.Churina E.G., Urazova O.I., Novitsky V.V., Sitnikova A.V., Barmina S.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.mimmun.ru/mimmun/article/view/1709

Заболеваемость туберкулезом легких (ТБ) приобретает широкие масштабы в связи с расширением спектра резистентности Mycobacterium tuberculosis (МБТ) к противотуберкулезным средствам и высокой вирулентностью инфицирующих штаммов МБТ. Антигены МБТ способны вызывать дисфункцию рецепторного аппарата и модулировать цитокинсекреторную функцию иммунокомпетентных клеток. Полиморфизм генов провоспалительных цитокинов, которые вовлечены в механизмы защитных реакций врожденного иммунитета, определяет степень резистентности индивида к микобактериальной инфекции, а также тяжесть и продолжительность заболевания в случае его клинической манифестации. Цель работы: исследование связи аллельного полиморфизма генов TNFA, IL2, IFNG c изменениями in vitro секреции TNFα, IL-2, IFNγ мононуклеарными лейкоцитами у пациентов с впервые выявленным туберкулезом легких в зависимости от клинической формы заболевания.

Обследовано 334 больных (220 мужчин и 114 женщин) в возрасте от 23 до 50 лет с впервые выявленным инфильтративным ТБ (ИТБ) и диссеминированным ТБ (ДТБ). Группу сравнения составили 183 здоровых донора (130 мужчин и 53 женщины) аналогичного возраста. Материалом исследования являлись ДНК, экстрагированная из цельной крови, и супернатанты культуральных суспензий мононуклеарных лейкоцитов, выделенных из венозной крови у здоровых добровольцев и больных ТБ. Оценку секреции цитокинов осуществляли путем измерения их концентрации в культуральных супернатантах мононуклеарных лейкоцитов методом твердофазного иммуноферментного анализа (ЕLISА). Для исследования полиморфных участков генов цитокинов использовали полимеразную цепную реакцию (ПЦР). Анализ полученных данных осуществляли с помощью программы Statistica for Windows Version 6.0 (StatSoft Inc., США).

Дисбаланс секреции провоспалительных цитокинов у больных TБ ассоциирован с носительством полиморфных вариантов их генов. Продемонстрировано, что гипосекреция IL-2 определяется носительством аллеля G и генотипа GG (T-330G) гена IL2 как в контрольной группе, так и у больных ТБ вне зависимости от клинической формы. У больных ДТБ – носителей гомозиготного генотипа ТТ (T-330G) гена IL2 – установлена повышенная секреция белка. Максимальная секреция TNFα регистрировалась у лиц с генотипом АА (G-308A) гена TNFA в контрольной группе и у больных ИТБ, минимальная концентрация TNFαсвязана с носительством гомозиготного генотипа GG (G-308A) гена TNFA во всех обследованных группах. У больных ИТБ и ДТБ повышение секреции IFNγ мононуклеарными лейкоцитами крови не связано с носительством полиморфизма +874A/T гена IFNG.

Снижение секреции IL-2 и TNFα у больных ТБ ассоциировано с полиморфизмами их генов – (T-330G) гена IL2 и (G-308A) гена TNFA соответственно. Полиморфизм (+874A/T) гена IFNG не оказывает модулирующего влияния на секрецию IFNγ при ТБ вне зависимости от клинической формы болезни.

In the present time, incidence of pulmonary tuberculosis (TB) becomes broader, due to spreading resistance of Mycobacterium tuberculosis (MBT) to anti-tuberculosis drugs and infection with highly virulent strains of M. tuberculosis. The MBT antigens can cause dysfunction of the receptors and modulate the cytokine secreting function of immunocompetent cells. Polymorphic genes of pro-inflammatory cytokines involved in the mechanisms of defense responses of innate immunity, determine the degree of resistance to individual mycobacterial infection, as well as severity and duration of the disease in cases of clinical manifestations. The aim of the study was to investigate the connections between allelic polymorphisms of IL2, IFNG and TNFA genes and changes in secretion of the corresponding pro-inflammatory cytokines IL-2, IFNγ, and TNFα in vitro in patients with the newly diagnosed pulmonary tuberculosis (TB), depending on the clinical form of the disease.

A total of 334 patients (220 men and 114 women) aged 23 to 50 years with newly diagnosed infiltrative and disseminated TB were enrolled into the study. The control group consisted of 183 healthy donors (130 men and 53 women) of corresponding age. The material of the research included DNA extracted from the whole blood and supernatants of culture suspensions of mononuclear leukocytes isolated from venous blood in healthy volunteers and patients with TB. The evaluation of cytokines secretion was performed by measuring their concentration in the blood mononuclear cell culture supernatants. using enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). To study polymorphic regions of cytokine genes, a polymerase chain reaction (PCR) was applied. Analysis of the obtained data was carried out by means of the program Statistica for Windows Version 6.0 (StatSoft Inc., USA).

It was found that the imbalance of secretion of pro-inflammatory cytokines in TB patients was associated with the polymorphic variants of genes of these cytokines. It was found that the hypo-secretion of IL-2 is determined by the carriage of the G allele and genotype GG (T-330G) of the IL2 gene in both the control group and in patients with TB, regardless of the clinical form. In patients with DTB carriers of the homozygous genotype TT (T-330G) of the IL2gene, increased protein secretion was established. The maximum secretion of TNFб was recorded in patients with the AA genotype (G-308A) of the TNFA gene in the control group and in ITB patients; the minimum concentration of TNFα was associated with the carrier of the homozygous GG genotype (G-308A) of the TNFA gene in all the examined groups. In patients with ITB and DTB, an increase in IFNγ secretion by mononuclear blood leukocytes is not associated with the carrier of polymorphism +874A/T of the IFNG gene.

Reduced secretion of IL-2 and TNFα in TB patients is associated with polymorphisms of their genes – (T-330G) of IL2 gene and (G-308A) of TNFA gene, respectively. The polymorphism (+874A/T) of the IFNG gene does not have a modulatory effect on the secretion of IFNγ in patients with TB, regardless of clinical form of the disease.

аллельный полиморфизм геновпровоспалительные цитокиныIL-2IFNγTNFαтуберкулез легкихиммунный ответallelic gene polymorphismproinflammatory cytokinesIL-2IFNγTNFαpulmonary tuberculosisimmune responseМинистерство образования и науки Российской Федерации (ГК №16.512.11.2046), РФФИ (Проект №11-04-98057-р_сибирь_а), Совет по грантам Президента Российской Федерации для ведущих научных школ (НШ-614.2012.7, НШ-4184.2014.7, НШ-2690.2018.7).ReferencesАбрамов Д.Д., Кофиади И.А., Уткин К.В., Трофимов Д.Ю., Хаитов P.M., Алексеев Л.П. Полиморфизм одиночных нуклеотидов в генах цитокинов и их рецепторов: биологический эффект и методы идентификации // Иммунология, 2011. № 5. С. 275-280. [Abramov D.D., Kofiadi I.A., Utkin K.V., Trofimov D.Yu., Khaitov R.M., Alekseev L.P. Single nucleotide polymorphism in the genes of cytokines and their receptors: biological effects and methods of identification. Immunologiya = Immunology, 2011, no. 5, pp. 275-280. (In Russ.)]Абрамов Д.Д., Кофиади И.А., Уткин К.В., Трофимов Д.Ю., Хаитов P.M., Алексеев Л.П. Полиморфизм одиночных нуклеотидов в генах цитокинов и их рецепторов: биологический эффект и методы идентификации // Иммунология, 2011. № 5. С. 275-280. [Abramov D.D., Kofiadi I.A., Utkin K.V., Trofimov D.Yu., Khaitov R.M., Alekseev L.P. Single nucleotide polymorphism in the genes of cytokines and their receptors: biological effects and methods of identification. Immunologiya = Immunology, 2011, no. 5, pp. 275-280. (In Russ.)]Тарабаева А.С., Ракишева А.С., Абильбаева А.А., Омельяненко С.М., Ли В. Роль цитокинов Т-хелперов в патогенезе туберкулеза // Цитокины и воспаление, 2016. Т. 15, № 2. С. 140-147. [Tarabayeva A.S., Rakisheva A.S., Abilbayeva A.A., Omelyanenko S.M., Li V. The role of helper T-cell cytokines in the tuberculosis pathogenesis. Tsitokiny i vospalenie = Cytokines and Inflammation, 2016, Vol. 15, no. 2, pp. 140-147. (In Russ.)]Тарабаева А.С., Ракишева А.С., Абильбаева А.А., Омельяненко С.М., Ли В. Роль цитокинов Т-хелперов в патогенезе туберкулеза // Цитокины и воспаление, 2016. Т. 15, № 2. С. 140-147. [Tarabayeva A.S., Rakisheva A.S., Abilbayeva A.A., Omelyanenko S.M., Li V. The role of helper T-cell cytokines in the tuberculosis pathogenesis. Tsitokiny i vospalenie = Cytokines and Inflammation, 2016, Vol. 15, no. 2, pp. 140-147. (In Russ.)]Ates O., Mussellim B., Ongen G., Topal-Sarikaya A. Interleukin-10 and Tumor Necrosis Factor-αgenes polymorphisms in tuberculosis.J. Clin. Immunol., 2008, Vol. 28, pp. 232-236.Ates O., Mussellim B., Ongen G., Topal-Sarikaya A. Interleukin-10 and Tumor Necrosis Factor-αgenes polymorphisms in tuberculosis.J. Clin. Immunol., 2008, Vol. 28, pp. 232-236.Bream J.H., Carrington M., O’Toole S., Dean M., Gerrard B., Shin H.D., Kosack D., Modi W., Young H.A., Smith M.W. Polymorphisms of the human IFNGgene noncoding regions. Immunogenetics, 2000, Vol. 51, pp. 50-58.Bream J.H., Carrington M., O’Toole S., Dean M., Gerrard B., Shin H.D., Kosack D., Modi W., Young H.A., Smith M.W. Polymorphisms of the human IFNGgene noncoding regions. Immunogenetics, 2000, Vol. 51, pp. 50-58.Churina E.G., Urazova O.I., Novitskiy V.V. The role of Foxp3-expressing regulatory T-cells and T-helpers in immunopathogenesis of multi-drug resistant pulmonary tuberculosis.Hindawi Publishing Corporation, Tuberculosis Research and Treatment, 2012, Vol. 2012, 931291, p. 9. doi: 10.1155/2012/931291.Churina E.G., Urazova O.I., Novitskiy V.V. The role of Foxp3-expressing regulatory T-cells and T-helpers in immunopathogenesis of multi-drug resistant pulmonary tuberculosis.Hindawi Publishing Corporation, Tuberculosis Research and Treatment, 2012, Vol. 2012, 931291, p. 9. doi: 10.1155/2012/931291.Henao M.I., Montes C., Paris S.C., Garcia L.F. Cytokine gene polymorphisms in Colombian patients with different clinical presentations of tuberculosis. Tuberculosis, 2006, Vol. 86, pp. 11-19.Henao M.I., Montes C., Paris S.C., Garcia L.F. Cytokine gene polymorphisms in Colombian patients with different clinical presentations of tuberculosis. Tuberculosis, 2006, Vol. 86, pp. 11-19.Kalsotra A., Cooper Т.A. Functional consequences of developmentally regulated alternative splicing. Nat. Rev. Genet., 2011, Vol. 12, no. 10, pp. 715-729.Kalsotra A., Cooper Т.A. Functional consequences of developmentally regulated alternative splicing. Nat. Rev. Genet., 2011, Vol. 12, no. 10, pp. 715-729.Lerner T.R., Griffiths G., Gutierrez M.G. Lymphatic endothelial cells are a replicative niche for Mycobacterium tuberculosis. J. Clin. Invest., 2017, Vol. 126, no. 3, pp. 1093-1108.Lerner T.R., Griffiths G., Gutierrez M.G. Lymphatic endothelial cells are a replicative niche for Mycobacterium tuberculosis. J. Clin. Invest., 2017, Vol. 126, no. 3, pp. 1093-1108.Mansouri F., Heydarzadeh R., Yousefi S. The association of interferon-gamma, interleukin-4 and interleukin-17 single-nucleotide polymorphisms with susceptibility to tuberculosis. APMIS, 2018, Vol. 126, no. 3, pp. 227-233.Mansouri F., Heydarzadeh R., Yousefi S. The association of interferon-gamma, interleukin-4 and interleukin-17 single-nucleotide polymorphisms with susceptibility to tuberculosis. APMIS, 2018, Vol. 126, no. 3, pp. 227-233.Saini A., Mahajan S., Ahuja N., Bhagyaraj E., Kalra R., Janmeja A.K., Gupta P. An accord of nuclear receptor expression in M. tuberculosisinfected macrophages and dendritic cells. Scientific Reports, 2018, Vol. 8, 2296. doi:10.1038/s41598-018-20769-4.Saini A., Mahajan S., Ahuja N., Bhagyaraj E., Kalra R., Janmeja A.K., Gupta P. An accord of nuclear receptor expression in M. tuberculosisinfected macrophages and dendritic cells. Scientific Reports, 2018, Vol. 8, 2296. doi:10.1038/s41598-018-20769-4.Wang S., Wei M., Han Y., Zhang K., He L., Yang Z., Su B., Zhang Z., Hu Y., Hui W. Roles of TNF-αgene polymorphisms in the occurrence and progress of SARS-Cov infection: A case-control study. BMC Infectious Diseases, 2008, Vol. 8, no. 27 (2), pp. 1-10.Wang S., Wei M., Han Y., Zhang K., He L., Yang Z., Su B., Zhang Z., Hu Y., Hui W. Roles of TNF-αgene polymorphisms in the occurrence and progress of SARS-Cov infection: A case-control study. BMC Infectious Diseases, 2008, Vol. 8, no. 27 (2), pp. 1-10.Yang R., Yang E., Shen L., Modlin R.L., Shen H., Chen Z.W. IL-12+IL-18 cosignaling in human macrophages and lung epithelial cells activates cathelicidin and autophagy, inhibiting intracellular mycobacterial growth. J. Immunol., 2018, pii: ji1701073. doi:10.4049/jimmunol.1701073.Yang R., Yang E., Shen L., Modlin R.L., Shen H., Chen Z.W. IL-12+IL-18 cosignaling in human macrophages and lung epithelial cells activates cathelicidin and autophagy, inhibiting intracellular mycobacterial growth. J. Immunol., 2018, pii: ji1701073. doi:10.4049/jimmunol.1701073.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.