mimmunМедицинская иммунологияMedical Immunology (Russia)1563-06252313-741XSPb RAACI10.15789/1563-0625-BOC-1993mimmun-1993Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESБаланс CD4+IFNγ+Balance of CD4+IFNγ+ and CD4+CD25hiT cells as early predictor of a 3-month outcome in ischemic stroke patientsМорозовС. А.MorozovS. A.

Морозов Сергей Александрович – врач-иммунолог научноконсультативного отела Клиники  иммунопатологии.

Новосибирск

Morozov Sergej A. - Clinical Immunologist,  Scientific Advisory Department, Clinic for Immunopathology.

Novosibirsk

el-gorra@mail.ruТихоноваМ. А.TikhonovaM. A.

Тихонова Марина Александровна – кандидат биологических наук,  старший научный сотрудник лаборатории клеточной иммунотерапии.

Tikhonova Marina A. - PhD (Biology), Senior Research Associate, Laboratory of Cellular Immunotherapy.

Novosibirsk

ct_lab@mail.ruПронкинаН. В.PronkinaN. V.

Пронкина Наталья Викторовна – кандидат биологических наук,  заведующая  лабораторией клинической иммунологии  Клиники  иммунопатологии.

Pronkina Natalia V. - PhD (Biology), Head, Laboratory of Clinical Immunology, Clinic of Immunopathology.

ct_lab@mail.ruШтоббеА. А.ShtobbeA. A.

Штоббе Анастасия Андреевна – кандидат медицинских наук, заведующая  отделением неврологии.

Новосибирск

Shtobbe Anastasia A., PhD (Medicine), Head, Department of Neurology.

Novosibirsk

ct_lab@mail.ruЛеплинаО. Ю.LeplinaO. Yu.

Леплина Ольга Юрьевна – доктор медицинских наук, ведущий научный сотрудник лаборатории клеточной иммунотерапии.

Leplina Olga Yu., PhD, MD (Medicine), Leading Research Associate, Laboratory of Cellular Immunotherapy.

Novosibirsk

ct_lab@mail.ruШевелаЕ. Я.ShevelaE. Ya.

Шевела Екатерина Яковлевна – доктор медицинских наук, ведущий научный сотрудник лаборатории клеточной иммунотерапии.

Новосибирск

Shevela Ekaterina Ya. - PhD, MD (Medicine), Leading Research Associate, Laboratory of Cellular Immunotherapy.

Novosibirsk

ct_lab@mail.ruОстанинА. А.OstaninA. A.

Останин Александр Анатольевич – доктор медицинских наук, профессор, главный научный сотрудник лаборатории клеточной иммунотерапии.

Новосибирск

Ostanin Alexander A. - PhD, MD (Medicine), Professor, Main Research Associate, Laboratory of Cellular Immunotherapy.

Novosibirsk

ostanin62@mail.ruЧерныхЕ. Р.ChernykhE. R.

Черных Елена Рэмовна – доктор медицинских наук, профессор, член-корр. РАН, заведующая  лабораторией клеточной иммунотерапии.

630099, Новосибирск, ул. Ядринцевская, 14, Тел.: 8 (383) 236-03-29, Факс: 8 (383) 222-70-28

Chernykh Elena R. - PhD, MD (Medicine), Professor, Corresponding Member, Russian Academy of Sciences, Head, Laboratory of Cellular Immunotherapy.

630099, Novosibirsk, Yadrintsevskaya str. 14, Phone: 7 (383) 236-03-29. Fax: 7 (383) 222-70-28

ct-lab@mail.ruФГБНУ Научно-исследовательский институт фундаментальной и клинической иммунологииРоссияResearch Institute of Fundamental and Clinical ImmunologyRussian FederationМБУЗ Городская клиническая больница № 1РоссияCity Clinical Hospital №1, NovosibirskRussian Federation202005082020224675684Copyright © Морозов С.А., Тихонова М.А., Пронкина Н.В., Штоббе А.А., Леплина О.Ю., Шевела Е.Я., Останин А.А., Черных Е.Р., 20202020Морозов С.А., Тихонова М.А., Пронкина Н.В., Штоббе А.А., Леплина О.Ю., Шевела Е.Я., Останин А.А., Черных Е.Р.Morozov S.A., Tikhonova M.A., Pronkina N.V., Shtobbe A.A., Leplina O.Y., Shevela E.Y., Ostanin A.A., Chernykh E.R.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/1993

Раннее прогнозирование исходов ишемического инсульта (ИИ) является важной задачей, поскольку может  помочь в оптимизации лечебной программы и персонификации лечения. Учитывая, что при инсульте Т-лимфоциты с регуляторной активностью участвуют  в различных патофизиологических процессах, включая воспаление, иммунодепрессию, поражение и репарацию мозговой ткани, исследование Т-клеток в качестве потенциальных биомаркеров представляет особое значение.  Целью работы явилось исследование субпопуляций циркулирующих Т-клеток  с  фенотипом Т-хелперов 1 типа  (Тh1), регуляторных Т-клеток (Тreg)  и их соотношения у пациентов в остром периоде  ИИ в зависимости от тяжести, выраженности воспалительного ответа  и 3-месячного исхода (по  модифицированной шкале Рэнкина, mRs).  В исследование был  включен 61 пациент с впервые выявленным ИИ (тяжесть по шкале NIHSS ≥ 5 баллов) в остром периоде (24-48  ч после  инсульта) и 20 сопоставимых по полу  и возрасту доноров. Лабораторное обследование включало оценку лейкоцитоза, нейтрофильно-лимфоцитарного индекса (НЛИ) и СРБ. Исследование Т-клеток проводили в популяции мононуклеарных клеток периферической крови. Тh1 и Тreg оценивали, соответственно, по содержанию CD4+IFNγ+  и CD4+CD25hiТ-клеток методом проточной цитофлюориметрии. В первые  24-48  ч с момента нарушения мозгового кровообращения пациенты характеризовались повышенными показателями лейкоцитоза, НЛИ и СРБ. Тяжесть инсульта ассоциировалась с большей выраженностью системной воспалительной реакции, что подтверждалось достоверно более  высокими показателями лейкоцитоза, НЛИ и СРБ при тяжелом инсульте, чем при инсульте легкой степени тяжести, а также  наличием прямой взаимосвязи NIHSS с уровнем НЛИ и СРБ. Также  у пациентов отмечалось достоверное снижение CD4+IFNγ+Тh1-клеток, возрастание CD4+CD25hiТreg и выраженное снижение индекса Th1/Treg. При этом в группе с NIHSS ≥ 8 (среднетяжелый и тяжелый инсульт) доля CD4+IFNγ+Т-клеток  находилась в прямой, а содержание CD4+CD25hiТ-клеток – в обратной корреляционной зависимости с уровнем СРБ и НЛИ. Изменения Т-клеточных субпопуляций были  более выражены у пациентов с благоприятным 3-месячным исходом (mRs  > 3). В результате пациенты с неблагоприятным исходом (mRs  ≤ 3) отличались от оппозитной группы более  высоким содержанием CD4+IFNγ+, меньшим уровнем CD4+CD25hiТ-клеток и более (4-кратно) высоким индексом соотношения CD4+IFNγ+/CD4+CD25hi. ROC-анализ выявил «хорошее»  качество прогноза, основанного на  оценке индекса CD4+IFNγ+/CD4+CD25hi   в качестве монопредиктора  неблагоприятного исхода (AUC  = 0,75)  и «очень  хорошее» качество прогноза при  комбинации указанного индекса с баллом по  шкале NIHSS (AUC   = 0,82).  Полученные данные позволяют предположить, что  уменьшение Th1/Тreg индекса за счет снижения CD4+IFNγ+  и повышения CD4+CD25hiТ-клеток в остром периоде ИИ является компенсаторной реакцией, направленной на  сдерживание воспалительного ответа,  и характеризуется прогностической значимостью при  использовании в качестве раннего предиктора 3-месячного исхода.

Early prediction for ischemic stroke (IS) outcome is a major challenge since it may help to optimize treatment program and  to make  it more  personalized. Since  T cells with  regulatory activity  are involved  in different  pathophysiological processes  in brain  stroke,  including inflammation, immune suppression, brain damage  and  repair, the  study  of T cells as potential biomarkers has essential  importance. The  present  work aimed to study the circulating T cell subsets with phenotype of type 1 T helper cells (Th1) and regulatory T cells (Treg), and their  ratio during  the acute  phase of IS, depending on stroke severity, inflammatory response  and 3-month outcome (according to modified Rankin scale, mRs).  Patients and methods. The study included 61 patients with a newly diagnosed IS (severity according to NIHSS ≥ 5), in the first 24-48 h after stroke onset, and 20 age/sex-related healthy  donors. Laboratory examination included assessment of leukocytosis, neutrophillymphocyte ratio  (NLR) and CRP  concentration. Mononuclear cells were isolated  from peripheral blood  to study T cell subsets. Th1 and Tregs were measured by FACS  analysis as CD4+IFNγ+  and CD4+CD25hiT cells, respectively. During the first 24-48 h after stroke, the patients had elevated values of leukocyte counts, NLR and CRP. Higher  levels of these parameters in severe stroke compared with mild stroke, as well as direct correlation of NIHSS with  NLR  and  CRP  evidenced that  the  stroke  severity  was associated with  more  pronounced inflammatory response. Patients were also characterized by a significant  decrease in CD4+IFNγ+Th1  cells, an  increase  in CD4+CD25hiTreg, and  a marked  decrease in Th1/Treg ratio.  Furthermore, in patients with NIHSS ≥ 8 (moderate and severe stroke), the percentage of CD4+IFNγ+T cells was in direct  correlation, and the number of CD4+CD25hiT cells was inversely related to CRP  and NLR  values. The changes of T cell subsets were more  pronounced in patients with  a favorable  3-month outcome (mRs  > 3). As a result,  the  patients with poor outcome (mRs  ≤ 3) had higher  CD4+IFNγ+T cell proportion, lower CD4+CD25hiT cell percentage and  4-fold  higher  CD4+IFNγ+/CD4+CD25hi  ratio  compared with opposing  group.  ROC  analysis  revealed  a “good” quality of prognosis  based on evaluation of the CD4+IFNγ+/CD4+CD25hi  ratio as a monopredictor of adverse outcome (AUC  = 0.75) and “very good”  quality  of prognosis  when the indicated ratio was combined with  NIHSS scale  (AUC  = 0.82).  The  data  obtained suggest  that  a decrease of Th1/Тreg ratio,  due  to  a decrease in CD4+IFNγ+  and increased CD4+CD25hiT cell counts  during the acute  phase of ischemic stroke is a compensatory reaction directed at inhibition of inflammatory response, and has a prognostic significance as early predictor of the outcome at 3 months.

CD4+IFN-γ+CD4+CD25hiишемический инсультисходыCD4+IFNγ+CD4+CD25hiischemic strokeoutcomesReferencesBonaventura A., Liberale L., Vecchié A., Casula M, Carbone F., Dallegri F., Montecucco F. Update on inflammatory biomarkers and treatments in ischemic stroke. Int. J. Mol. Sci., 2016, Vol. 17, no. 12, E1967. doi:10.3390/ijms17121967.Bonaventura A., Liberale L., Vecchié A., Casula M, Carbone F., Dallegri F., Montecucco F. Update on inflammatory biomarkers and treatments in ischemic stroke. Int J Mol Sci., 2016, Vol. 17, no. 12: E1967. doi:10.3390/ijms17121967Brait V.H., Arumugam T.V., Drummond G.R., Sobey C.G. Importance of T lymphocytes in brain injury, immunodeficiency, and recovery after cerebral ischemia. J. Cereb. Blood Flow Metab., 2012, Vol. 32, no. 4, pp. 598-611.Brait V.H., Arumugam T.V., Drummond G.R., Sobey C.G. Importance of T lymphocytes in brain injury, immunodeficiency, and recovery after cerebral ischemia. J Cereb Blood Flow Metab., 2012, Vol. 32, no. 4, pp. 598 - 611. doi:10.1038/jcbfm.2012.6Gorelick P.B. The global burden of stroke: persistent and disabling. Lancet Neurol., 2019, Vol. 18, no. 5, pp. 417-418.Gorelick P.B. The global burden of stroke: persistent and disabling. Lancet Neurol. , 2019, Vol. 18, no. 5, pp. 417-418 doi: 10.1016/S1474-4422(19)30030-4Gu L., Jian Z., Stary C., Xiong X. T cells and cerebral ischemic stroke. Neurochem. Res., 2015, Vol. 40, no. 9, pp. 1786-1791.Gu L., Jian Z., Stary C., Xiong X. T cells and cerebral ischemic stroke. Neurochem Res., 2015, Vol. 40, no. 9, pp. 1786-1791. doi:10.1007/s11064-015-1676-0Heusinkveld M., de Vos van Steenwijk P.J., Goedemans R., Ramwadhdoebe T.H., Corter A., Welters M.J., van Hall T., van der Burg S.H. M2 macrophages induced by prostaglandin E2 and IL-6 from cervical carcinoma are switched to activated M1 macrophages by CD4+ Th1 cells. J. Immunol., 2011, Vol. 187, no. 3, pp. 1157-1165.Heusinkveld M., de Vos van Steenwijk P.J., Goedemans R., Ramwadhdoebe T.H., Corter A., Welters M.J., van Hall T., van der Burg S.H. M2 macrophages induced by prostaglandin E2 and IL-6 from cervical carcinoma are switched to activated M1 macrophages by CD4+ Th1 cells. J Immunol. 2011, Vol. 187, no. 3, pp. 1157-1165. doi: 10.4049/jimmunol.1100889Jayaraj R.L., Azimullah S., Beiram R., Jalal F.Y., Rosenberg G.A. Neuroinflammation: friend and foe for ischemic stroke. J. Neuroinflammation, 2019, Vol. 16, no. 1, 142. doi: 10.1186/s12974-019-1516-2.Jayaraj R.L., Azimullah S., Beiram R., Jalal F.Y., Rosenberg G.A. Neuroinflammation: friend and foe for ischemic stroke. J Neuroinflammation, 2019, Vol. 16, no. 1: 142. doi:10.1186/s12974-019-1516-2Kleinschnitz C., Kraft P., Dreykluft A., Hagedorn I., Gobel K., Schuhmann M.K. Regulatory T cells are strong promoters of acute ischemic stroke in mice by inducing dysfunction of the cerebral microvasculature. Blood, 2013, Vol. 121, no. 4, pp. 679-691.Kleinschnitz C., Kraft P., Dreykluft A., Hagedorn I., Gobel K., Schuhmann M.K. Regulatory T cells are strong promoters of acute ischemic stroke in mice by inducing dysfunction of the cerebral microvasculature. Blood, 2013, Vol.121, no. 4, pp. 679-691. doi: 10.1182/blood-2012-04-426734.Lai Y.J., Hanneman S.K., Casarez R.L., Wang J., McCullough L.D. Blood biomarkers for physical recovery in ischemic stroke: a systematic review. Am. J. Transl. Res., 2019, Vol. 11, no. 8, pp. 4603-4613.Lai Y.J., Hanneman S.K., Casarez R.L., Wang J., McCullough L.D. Blood biomarkers for physical recovery in ischemic stroke: a systematic review. Am J Transl Res., 2019, Vol. 11, no. 8, pp. 4603-4613. PMID: 31497186Liesz A., Kleinschnitz C. Regulatory T cells in post-stroke immune homeostasis. Transl. Stroke Res., 2016, Vol. 7, no. 4, pp. 313-321.Liesz A., Kleinschnitz C. Regulatory T cells in post-stroke immune homeostasis. Transl Stroke Res., 2016, Vol.7, no. 4, pp. 313-321. doi: 10.1007/s12975-016-0465-7Okeke E.B., Uzonna J.E. The pivotal role of regulatory T cells in the regulation of innate immune cells. Front. Immunol., 2019, Vol. 10, 680. doi:10.3389/fimmu.2019.00680.Okeke E.B., Uzonna J.E.. The pivotal role of regulatory T cells in the regulation of innate immune cells. Front Immunol., 2019, Vol. 10: 680. doi:10.3389/fimmu.2019.00680Prajeeth C.K., Lohr K., Floess S., Zimmermann J., Ulrich R., Gudi V., Beineke A., Baumgartner W., Muller M., Huehn J., Stangel M. Effector molecules released by Th1 but not Th17 cells drive an M1 response in microglia. Brain Behav. Immun., 2014, Vol. 37, pp. 248-259.Prajeeth C.K., Lohr K., Floess S., Zimmermann J., Ulrich R., Gudi V., Beineke A., Baumgartner W., Muller M., Huehn J., Stangel M. Effector molecules released by Th1 but not Th17 cells drive an M1 response in microglia. Brain Behav Immun., 2014, Vol. 37, pp. 248-259. doi: 10.1016/j.bbi.2014.01.001.Rayasam A., Hsu M., Kijak J.A., Kissel L., Hernandez G., Sandor M., Fabry Z. Immune responses in stroke: how the immune system contributes to damage and healing after stroke and how this knowledge could be translated to better cures? Immunology, 2018, Vol. 154, no. 3, pp. 363-376.Rayasam A., Hsu M., Kijak J.A., Kissel L., Hernandez G., Sandor M., Fabry Z. Immune responses in stroke: how the immune system contributes to damage and healing after stroke and how this knowledge could be translated to better cures? Immunology, 2018, Vol. 154, no. 3, pp. 363-376. doi: 10.1111/imm.12918Saino O., Taguchi A., Nakagomi T., Nakano-Doi A., Kashiwamura S., Doe N., Nakagomi N., Soma T., Yoshikawa H., Stern D.M., Okamura H., Matsuyama T. Immunodeficiency reduces neural stem/progenitor cell apoptosis and enhances neurogenesis in the cerebral cortex after stroke. J. Neurosci. Res., 2010, Vol. 88, pp. 2385-2389.Saino O., Taguchi A., Nakagomi T., Nakano-Doi A., Kashiwamura S., Doe N., Nakagomi N., Soma T., Yoshikawa H., Stern D.M., Okamura H., Matsuyama T. Immunodeficiency reduces neural stem/progenitor cell apoptosis and enhances neurogenesis in the cerebral cortex after stroke. J Neurosci Res., 2010, Vol. 88, pp. 2385-2389. doi: 10.1002/jnr.22410Seifert H.A., Collier L.A., Chapman C.B., Benkovic S.A., Willing A.E., Pennypacker K.R. Pro-inflammatory interferon gamma signaling is directly associated with stroke induced neurodegeneration. J. Neuroimmune Pharmacol., 2014, Vol. 9, no. 5, pp. 679-689.Seifert H.A., Collier L.A., Chapman C.B., Benkovic S.A., Willing A.E., Pennypacker K.R. Pro-inflammatory interferon gamma signaling is directly associated with stroke induced neurodegeneration. J Neuroimmune Pharmacol., 2014, Vol. 9, no. 5, pp. 679-689. doi: 10.1007/s11481-014-9560-2Shi K., Wood K., Shi F.-D., Wang X., Liu Q. Stroke-induced immunosuppression and poststroke infection. Stroke Vasc. Neurol., 2018, Vol. 3, no. 1, pp. 34-41.Shi K., Wood K., Shi F.-D., Wang X., Liu Q. Stroke-induced immunosuppression and poststroke infection. Stroke Vasc Neurol., 2018, Vol. 3, no. 1. pp.34-41. doi: 10.1136/svn-2017-000123Vogelgesang A. Catecholamines, steroids and immune alterations in ischemic stroke and other acute diseases. Aging Dis., 2014, Vol. 5, no. 5, pp. 327-339.Vogelgesang A. Catecholamines, steroids and immune alterations in ischemic stroke and other acute diseases. Aging Dis., 2014, Vol. 5, no. 5, pp. 327-339. doi: 10.14336/AD.2014.0500327Wouters A., Nysten C., Thijs V., Lemmens R. Prediction of outcome in patients with acute ischemic stroke based on initial severity and improvement in the first 24 h. Front. Neurol., 2018, Vol. 9, 308. doi: 10.3389/fneur.2018.00308.Wouters A., Nysten C., Thijs V., Lemmens R. Prediction of outcome in patients with acute ischemic stroke based on initial severity and improvement in the first 24h. Front Neurol., 2018, Vol. 9: 308. doi:10.3389/fneur.2018.00308Yan J., Read S.J., Henderson R.D., Hull R., O’Sullivan J.D., McCombe P.A., Greer J.M. Frequency and function of regulatory T cells after ischaemic stroke in humans. J. Neuroimmunol., 2012, Vol. 243, no. 1-2, pp. 89-94.Yan J., Read S.J., Henderson R.D., Hull R., O'Sullivan J.D., McCombe P.A., Greer J.M. Frequency and function of regulatory T cells after ischaemic stroke in humans. J Neuroimmunol., 2012,Vol. 243, no.1-2, pp. 89-94. doi: 10.1016/j.jneuroim.2011.12.019Zouggari Y., Ait-Oufella H., Waeckel L., Vilar J., Loinard C., Cochain C., Recalde A., Duriez M., Levy B.I., Lutgens E., Mallat Z., Silvestre J.S. Regulatory T cells modulate postischemic neovascularization. Circulation, 2009, Vol. 120, no. 14, pp. 1415-1425.Zouggari Y., Ait-Oufella H., Waeckel L., Vilar J., Loinard C., Cochain C., Recalde A., Duriez M., Levy B.I., Lutgens E., Mallat Z., Silvestre J.S. Regulatory T cells modulate postischemic neovascularization. Circulation, 2009, Vol.120, no. 14, pp.1415-1425. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.109.875583

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