mimmunМедицинская иммунологияMedical Immunology (Russia)1563-06252313-741XSPb RAACI10.15789/1563-0625-IVP-2136mimmun-2136Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESЭкспериментальное переориентирование фенотипа функционально значимых субпопуляций и микробицидной активности нейтрофильных гранулоцитов детей с гнойно-воспалительными заболеваниями под влиянием глюкозаминилмурамилдипептида в системе in vitroIn vitro phenotypic re-orientation of functionally important neutrophil subpopulations and their microbicidal activity in the children with purulent inflammatory diseases influenced by glucosaminil muramildipeptidehttps://orcid.org/0000-0002-5339-4504НестероваИ. В.NesterovaI. V.

Нестерова Ирина Вадимовна– д.м.н., профессор, главный научный сотрудник отдела клинической и экспериментальной иммунологии и молекулярной биологии центральной научно-исследовательской лаборатории; профессор кафедры аллергологии и иммунологии ФПК МР Медицинского института

117513, Москва, Ленинский пр., 123-1

 

Nesterova Irina V. - PhD, MD (Medicine), Professor, Chief Research Associate, Department of Clinical and Experimental Immunology and Molecular Biology, Central Research Laboratory; Professor, Department of Allergology and Immunology

117513, Moscow, Leninsky ave., 123-1

Moscow

inesterova1@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8005-9325ЧудиловаГ. А.ChudilovaG. A.

к.б.н., доцент, заведующая отделом клинической и экспериментальной иммунологии и молекулярной биологии центральной научно-исследовательской лаборатории

г. Краснодар

PhD (Biology), Associate Professor, Head, Department of Clinical and Experimental Immunology and Molecular Biology, Central Research Laboratory

Moscow

chudilova2015@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2962-3212МитропановаМ. Н.MitropanovaM. N.

к.м.н., доцент, заведующая кафедрой детской стоматологии, ортодонтии ичелюстно-лицевой хирургии

г. Краснодар

 

PhD (Medicine), Associate Professor, Head, Department of Pediatric Dentistry, Orthodontics and Dentofacial Surgery

Moscow

https://orcid.org/0000-0002-1912-2038ПавленкоВ. Н.PavlenkoV. N.

аспирант кафедры клинической иммунологии, аллергологии и лабораторнойдиагностики ФПК и ППС

г. Краснодар

Postgraduate Student, Department of Clinical and Experimental Immunology and Molecular Biology, Central Research Laboratory

Moscow

pavlenkoevi2016@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-7041-7106ЛомтатидзеЛ. В.LomtatidzeL. V.

к.б.н., старший научный сотрудник отдела клинической и экспериментальной иммунологии и молекулярной биологии центральной научно-исследовательской лаборатории

г. Краснодар

PhD (Biology), Senior Research Associate, Department of Clinical and Experimental Immunology and Molecular Biology, Central Research Laboratory

Moscow

llomtatidze@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9604-5806КовалеваС. В.KovalevaS. V.

к.м.н., старший научный сотрудник отдела клинической и экспериментальной иммунологии и молекулярной биологии центральной научно-исследовательской лаборатории

г. Краснодар

PhD (Medicine), Senior Research Associate, Department of Clinical and Experimental Immunology and Molecular Biology, Central Research Laboratory

Moscow

3483335@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8654-1454ТаракановВ. А.TarakanovV. A.

д.м.н., профессор, заведующий кафедрой хирургических болезней детского возраста

г. Краснодар

PhD, MD (Medicine), Professor, Head, Department of Pediatric Surgery,

Moscow

inesterova1@yandex.ruБароваН. К.BarovaN. K.

к.м.н., ассистент кафедры хирургических болезней детского возраста

г. Краснодар

PhD (Medicine), Assistant Professor, Department of Pediatric Surgery

Moscow

nbarova@yandex.ruФГБОУ ВО «Кубанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ; ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов» Министерства науки и высшего образования РФРоссияKuban State Medical University; Peoples’ Friendship UniversityRussian FederationФГБОУ ВО «Кубанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФРоссияKuban State Medical UniversityRussian Federation2021260220212314962Copyright © Нестерова И.В., Чудилова Г.А., Митропанова М.Н., Павленко В.Н., Ломтатидзе Л.В., Ковалева С.В., Тараканов В.А., Барова Н.К., 20212021Нестерова И.В., Чудилова Г.А., Митропанова М.Н., Павленко В.Н., Ломтатидзе Л.В., Ковалева С.В., Тараканов В.А., Барова Н.К.Nesterova I.V., Chudilova G.A., Mitropanova M.N., Pavlenko V.N., Lomtatidze L.V., Kovaleva S.V., Tarakanov V.A., Barova N.K.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/2136

Многочисленными исследованиями последнего десятилетия убедительно доказано, что полноценность работы нейтрофильных гранулоцитов (НГ) предопределяет течение и исход многих заболеваний. Выявление вариантов фенотипа функционально значимых субпопуляций НГ – новый подход, позволяющий на молекулярном уровне оценить адекватность или дефектность включения НГ в реализацию процессов инфекционного воспаления. Возможность переориентирования дефектного фенотипа субпопуляций НГ при гнойно-воспалительных заболеваниях за счет перестройки рецепторной оснащенности под влиянием различных иммунотропных субстанций может послужить ключом к восстановлению нормального функционирования НГ. Цель – изучить влияние ГМДП в системе in vitro на фенотип четырех функционально значимых субпопуляций CD62L+СD63-НГ, CD62L+СD63+НГ, CD64-CD32+CD16+CD11b+НГ, CD64+CD32+CD16+CD11b+НГ и с оценкой микробицидной активности НГ у детей с гнойно-воспалительными заболеваниями.

Исследованы 190 образцов периферической крови (ПК) детей 2-4 лет: 12 с малой гнойной инфекцией (МГИ) и 7 условно-здоровых детей. ПК детей инкубировали в течение 60 мин. при Т 370С с ГМДП (в концентрации 10-6 г/л). Проводили оценку относительного количества субпопуляций НГ: СD64-CD16+CD32+CD11b+НГ,СD64+CD16+CD32+CD11b+НГ, CD62L+СD63-НГ, CD62L+СD63+НГ с оценкой плотности экспрессии молекул по MFI методом проточной цитометрии. Одновременно проводили тестирование фагоцитарной и микробицидной функции НГ в исследуемых группах. Полученные результаты свидетельствуют о наличии четырех различных субпопуляций НГ, как у здоровых детей, так и у детей с МГИ. При этом выявлена трансформация фенотипа изучаемых субпопуляций НГ у пациентов с МГИ, сопровождающаяся нарушениями фагоцитарной и микробицидной функций клеток. Установлено в системе in vitro, что под влиянием ГМДП произошло переориентирование трансформированного фенотипа 4 функционально значимых субпопуляций НГ пациентов с МГИ. При этом  увеличилось количество НГ субпопуляций CD62L+CD63+НГи CD64-CD32+CD16+CD11b+НГ, на фоне снижения количества НГ субпопуляции CD64+CD32+CD16+CD11b+НГ и CD62L+CD63-НГ, что сопровождалось восстановлением микробицидной активности НГ.

Полученные данные позволяют дополнить современные представления о механизмах иммунотропных эффектов ГМДП и расширяют область его экспериментального и клинического применения. Выявленные в системе in vitro эффекты  влияний ГМДП, заключающиеся в реорганизации фенотипа функционально значимых субпопуляций НГ СD64-CD16+CD32+CD11b+НГ,СD64+CD16+CD32+CD11b+НГ, CD62L+СD63-НГ, CD62L+СD63+НГ при нетипично протекающих гнойно-воспалительных заболеваниях у детей, могут быть использованы в дальнейшем для разработки новых иммунотерапевтических стратегий, направленных на коррекцию дисфункций НГ при малой гнойной инфекции у детей.

 

Numerous studies over last decade have shown that functional capacity of neutrophil granulocytes (NG) determines the course and outcome of many diseases. Identification of phenotypic variants of functionally significant NG subpopulations is a new approach allows us to assess the adequacy or deficiency of NG involvement into infectious inflammation processes at molecular level. An opportunity of reorienting a deficient NG subpopulational phenotype in purulent inflammatory diseases due to the rearrangement of the receptor set induced by various immunotropic substances may serve as a key to recovery of normal NG functioning.

Our aim was to study the effect of glucosaminylmuramyldipeptide (GMDP) under in vitro conditions upon the phenotypic profile of four functionally significant subpopulations, i.e., CD62L+CD63-NG, CD62L+CD63+NG and CD64-CD32+CD16+CD11b+NG, CD64+CD32+CD16+CD11b+NG, along with assessment of expression density of appropriate membrane molecules and NG microbicidal activity in the children with purulent inflammatory diseases. 90 samples of peripheral blood (PC) were taken from children 2 to 4 years old, including 12 children with minor purulent infection (MPI), and 7 children were studied as conditionally healthy controls. Their peripheral blood was incubated for 60 minutes at 37 °C with GMP (10-6 g/l). Using flow cytometry technique, the relative numbers of some NG subpopulations, i.e., CD64-CD16+CD32+CD11b+NG, CD64+CD16+CD32+CD11b+NG, CD62L+CD63-NG, CD62L+CD63+NG were evaluated, and the phenotype features of each subpopulation were investigated according to the density of appropriate membrane molecule expression (MFI). In parallel, phagocytic and microbicidal activity of NG was tested in these study groups. The obtained data indicate for presence of for distinct NG subpopulations, both in healthy children and in children with MPI. We have revealed phenotypic transformation of the four studied NG subpopulations from MPI patients including disturbed phagocytic and microbicidal functions of the cells. Using of this in vitro system, we have shown that the transformed phenotype of the four functionally significant NG subpopulations of MPI patients was re-arranged under GMDP treatment. At the same time, the number of CD62L+CD63+NG and CD64-CD32+CD16+CD11b+NG subpopulations was increased, along with decreased amounts of CD64+CD32+CD16+CD11b+NG and CD62L+CD63-NG subpopulations, being accompanied by restoration of microbicidal activity of NGs.

The obtained data allow us to accomplish current understanding of immunotropic effects of GMDP, and to extend the potential scope of its experimental and clinical application. The new data on GMDP effects revealed by in vitro system, i.e. phenotype rearrangement of functionally significant NG subpopulations CD64-CD16+CD32+CD11b+, CD64+CD16+CD32+CD11b+, CD62L+CD63-, CD62L+CD63+ in atypical purulent inflammatory diseases in children, may be used in the future in order to develop innovative strategies of immunotherapy aiming for correction of NG dysfunction in children with MPI.

нейтрофильные гранулоцитыэксперимент in vitroсубпопуляцииглюкозаминилмурамилдипептидмалая гнойная инфекциядетиneutrophilic granulocytesin vitro testingsubpopulationsglucosaminilmuramildipeptideminor purulent infectionchildrenИсследование выполнено в рамках государственного задания Министерства здравоохранения Российской Федерации №АААА-А18-118122690053-0 и при частичной финансовой поддержке администрации Краснодарского края в рамках научного проекта №47-08-10-10.5/19.The study was carried out as part of the state assignment of the Ministry of Health of the Russian Federation (No. AAAA-A18-118122690053-0) and with partial financial support from administration of Krasnodar Region (scientific project No. 47-08-10-10.5/19).ReferencesАбакумова Т.В., Генинг Т.П., Долгова Д.Р., Антонеева И.И., Песков А.Б., Генинг С.О. Фенотип циркулирующих нейтрофилов на разных стадиях неоплазии шейки матки // Медицинская иммунология, 2019. Т. 21, № 6. С. 1127-1138. doi: 10.15789/1563-0625-2019-6-1127-1138.Abakumova T.V., Gening T.P., Dolgova D.R., Antoneeva I.I., Peskov A.B., Gening S.O. Phenotype of circulating neutrophils at different stages of cervical neoplasia. Meditsinskaya immunologiya = Medical Immunology (Russia), 2019, Vol. 21, no. 6, pp. 1127-1138. (In Russ.) doi: 10.15789/1563-0625-2019-6-1127-1138.Абатуров А.Е., Агафонова Е.А., Абатурова Н.И., Бабич В.Л. Эволюция и возрастные особенности врожденной и адаптивной иммунной системы // Современная педиатрия, 2016. № 3 (75). С. 74-84.Abaturov A.E., Agafonova E.A., Abaturova N.I., Babich V.L. Evolution and age characteristics of the innate and adaptive immune system. Sovremennaya pediatriya = Modern Pediatrics, 2016, no. 3 (75), pp. 74-84. (In Russ.)Нестерова И.В., Чудилова Г.А., Ломтатидзе Л.В., Ковалева С.В., Колесникова Н.В., Авдеева М.Г., Русинова Т.В. Дифференцированность вариантов субпопуляций трансформированного фенотипа CD16+CD11b+ нейтрофильных гранулоцитов при острой вирусной и острой бактериальной инфекциях // Иммунология, 2016. Т. 37, № 4. С. 199-204.Nesterova I.V., Chudilova G.A., Lomtatidze L.V., Kovaleva S.V., Kolesnikova N.V., Avdeeva M.G., Rusinova T.V. Differentiation of variants subpopulations transformed phenotype CD16+CD11b+ neutrophils in acute viral and acute bacterial infections. Immunologiya = Immunology, 2016, Vol. 37, no. 4, pp. 199-204. (In Russ.)Нестерова И.В., Малиновская В.В., Хайдуков С.В., Нгуен Т.З.Л., Чудилова Г.А., Ломтатидзе Л.В. Дифференцированные влияния глюкозаминилмурамилдипептида на нетрансформированный и экспериментально трансформированный фенотип субпопуляции CD62L+CD63+CD66d+ нейтрофильных гранулоцитов условно здоровых лиц // Медицинская иммунология, 2018. Т. 20, № 6. С. 847-854. doi: 10.15789/1563-0625-2018-6-847-85410.17513/NP278.Nesterova I.V., Malinovskaya V.V., Khaydukov S.V., Nguyen T.D.L., Chudilova G.A., Lomtatidze L.V. Differentiated effects of glucosaminyl muramil dipeptide on the non-transformed and experimentally transformed phenotype of CD62L+CD63+CD66d+ neutrophilic granulocytes in conventionally healthy people. Meditsinskaya immunologiya = Medical Immunology (Russia), 2018, Vol. 20, no. 6, pp. 847-854. (In Russ.) doi: 10.15789/1563-0625-2018-6-847-85410.17513/NP278.Нестерова И.В., Чудилова Г.А., Ковалева С.В., Ломтатидзе Л.В., Колесникова Н.В., Евглевский А.А. Методы комплексной оценки функциональной активности нейтрофильных гранулоцитов в норме и патологии (методические рекомендации). Краснодар, 2017. 52 с.Nesterova I.V., Chudilova G.A., Kovaleva S.V., Lomtatidze L.V., Kolesnikova N.V., Yevlevsky A.A. Methods for comprehensive assessment of the functional activity of neutrophil granulocytes in health and disease (guidelines). Krasnodar, 2017. 52 p.Чудилова Г.А., Нестерова И.В. Фенотипический профиль CD64-CD16+CD32+CD11b+, CD64+CD16+CD32+CD11b+ субпопуляций нейтрофильных гранулоцитов у здоровых новорожденных, условно-здоровых детей различных возрастных групп и условно-здоровых взрослых субъектов // Российский иммунологический журнал, 2019. Т. 13, № 1. С. 53-61.Chudilova G.A., Nesterova I.V. Phenotypic profile subset CD64-CD16+CD32+CD11b+, CD64+CD16+CD32+CD11b+ neutrophil granulocytes in healthy newborns, conditionally healthy children of different age groups and conditionally healthy adult individuals. Rossiyskiy immunologicheskiy zhurnal = Russian Journal of Immunology, 2019, Vol. 13, no. 1, pp. 53-61. (In Russ.)Шмагель К.В., Зубарева Н.А., Ренжин А.В. Местный иммунитет гнойных ран // Медицинская иммунология, 2010. Т. 12, № 4-5. С. 393-398. doi: 10.15789/1563-0625-2010-4-5-393-398.Shmagel K.V., Zubareva N.A., Renzhin A.V. Local immunity patterns in purulent wounds. Meditsinskaya immunologiya = Medical Immunology (Russia), 2010, Vol. 12, no. 4-5, pp. 393-398. (In Russ.) doi: 10.15789/1563-0625-2010-4-5-393-398.Bartlett J.G. Methicillin-resistant Staphylococcus aureus infections. Topics in HIV medicine: a publication of the International AIDS Society, USA, 2008, Vol. 16, no. 5, pp. 151-155.Bartlett J.G. Methicillin-resistant Staphylococcus aureus infections. Topics in HIV medicine: a publication of the International AIDS Society, USA, 2008, Vol. 16, no. 5, pp. 151-155.Boer K., Vogelsang H., Deufel T., Pfister W., Kiehntopf M. CD62L on neutrophil granulocytes, a useful, complementary marker for the prediction of ventriculitis in blood-containing CSF. Clin. Biochem., 2010, Vol. 43, no. 16-17, pp. 1351-1355.Boer K., Vogelsang H., Deufel T., Pfister W., Kiehntopf M. CD62L on neutrophil granulocytes, a useful, complementary marker for the prediction of ventriculitis in blood-containing CSF. Clin. Biochem., 2010, Vol. 43, no. 16-17, pp. 1351-1355.Boyle J.P., Parkhouse R., Monie T.P. Insights into the molecular basis of the NOD2 signalling pathway. Open Biol., 2014, Vol. 4, no. 12, pp. 140-178.Boyle J.P., Parkhouse R., Monie T.P. Insights into the molecular basis of the NOD2 signalling pathway. Open Biol., 2014, Vol. 4, no. 12, pp. 140-178.Cortjens B., Ingelse S.A., Calis J.C., Valar A.P., Koendetman L., Bem R.A., van Woensel J.B. Neutrophil subset responses in infants with severe viral respiratory infection. Clin. Immunol., 2017, Vol. 176, pp. 100-106.Cortjens B., Ingelse S.A., Calis J.C., Valar A.P., Koendetman L., Bem R.A., van Woensel J.B. Neutrophil subset responses in infants with severe viral respiratory infection. Clin. Immunol., 2017, Vol. 176, pp. 100-106.Chen K., Nishi H., Travers R., Tsuboi N., Martinod K., Wagner D.D., Stan R., Croce K., Mayadas T.N. Endocytosis of soluble immune complexes leads to their clearance by FcγRIIIB but induces neutrophil extracellular traps via FcγRIIA in vivo. Blood, 2012, Vol. 120, no. 22, pp. 4421-4431.Chen K., Nishi H., Travers R., Tsuboi N., Martinod K., Wagner D.D., Stan R., Croce K., Mayadas T.N. Endocytosis of soluble immune complexes leads to their clearance by FcγRIIIB but induces neutrophil extracellular traps via FcγRIIA in vivo. Blood, 2012, Vol. 120, no. 22, pp. 4421-4431.Dal Ponte S., Alegretti A., Pilger D., Rezende G., Andrioli G., Ludwig H. Diagnostic accuracy of CD64 for sepsis in emergency department. J. Glob. Infect. Dis., 2018, Vol. 10, no. 2, pp. 42-46.Dal Ponte S., Alegretti A., Pilger D., Rezende G., Andrioli G., Ludwig H. Diagnostic accuracy of CD64 for sepsis in emergency department. J. Glob. Infect. Dis., 2018, Vol. 10, no. 2, pp. 42-46.de Jong E., de Lange D.W., Beishuizen A., van de Ven P.M., Girbes A.R., Huisman A. Neutrophil CD64 expression as a longitudinal biomarker for severe disease and acute infection in critically ill patients. Int. J. Lab. Hematol., 2016, Vol. 38, no. 5, pp. 576-584.de Jong E., de Lange D.W., Beishuizen A., van de Ven P.M., Girbes A.R., Huisman A. Neutrophil CD64 expression as a longitudinal biomarker for severe disease and acute infection in critically ill patients. Int. J. Lab. Hematol., 2016, Vol. 38, no. 5, pp. 576-584.Garley M., Jabłońska E. Heterogeneity among neutrophils. Arch. Immunol. Ther. Exp. (Warsz), 2018, Vol. 66, no. 1, pp. 21-30.Garley M., Jabłońska E. Heterogeneity among neutrophils. Arch. Immunol. Ther. Exp. (Warsz), 2018, Vol. 66, no. 1, pp. 21-30.Hoffmeyer F., Witte K., Schmidt R.E. The high-affinity FcyRI on PMN: regulation of expression and signal transduction. Immunology, 1997, no. 92, pp. 544-552.Hoffmeyer F., Witte K., Schmidt R.E. The high-affinity FcyRI on PMN: regulation of expression and signal transduction. Immunology, 1997, no. 92, pp. 544-552.Kobayashi Y. Neutrophil biology: an update. EXCLI J., 2015, no. 14, pp. 220-227.Kobayashi Y. Neutrophil biology: an update. EXCLI J., 2015, no. 14, pp. 220-227.Laman A.G., Lathe R., Shepelyakovskaya A.O., Gartseva A., Brovko F.A., Guryanova S., Alekseeva L., Meshcheryakova E.A., Ivanov V.T. Muramyl peptides activate innate immunity conjointly via YB1 and NOD2. Innate Immunity, 2016, Vol. 22, no. 8, pp. 1-8.Laman A.G., Lathe R., Shepelyakovskaya A.O., Gartseva A., Brovko F.A., Guryanova S., Alekseeva L., Meshcheryakova E.A., Ivanov V.T. Muramyl peptides activate innate immunity conjointly via YB1 and NOD2. Innate Immunity, 2016, Vol. 22, no. 8, pp. 1-8.Rollet-Labelle E., Gilbert C., Naccache P.H. Modulation of human neutrophil responses to CD32 cross-linking by serine/threonine phosphatase inhibitors: cross-talk between serine/threonine and tyrosine phosphorylation. J. Immunol., 2000, Vol. 164, no. 2, pp. 1020-1028.Rollet-Labelle E., Gilbert C., Naccache P.H. Modulation of human neutrophil responses to CD32 cross-linking by serine/threonine phosphatase inhibitors: cross-talk between serine/threonine and tyrosine phosphorylation. J. Immunol., 2000, Vol. 164, no. 2, pp. 1020-1028.Scapini P., Marini O., Tecchio C., Cassatella M.A. Human neutrophils in the saga of cellular heterogeneity: insights and open questions. Immunol. Rev., 2016, Vol. 273, no. 1, pp. 48-60.Scapini P., Marini O., Tecchio C., Cassatella M.A. Human neutrophils in the saga of cellular heterogeneity: insights and open questions. Immunol. Rev., 2016, Vol. 273, no. 1, pp. 48-60.van der Heijden J., Nagelkerke S., Zhao X., Geissler J., Rispens T., van den Berg T.K., Kuijpers T.W. Haplotypes of FcγRIIa and FcγRIIIb polymorphic variants influence IgG-mediated responses in neutrophils. J. Immunol., 2014, Vol. 192, no. 6, pp. 2715-2721.van der Heijden J., Nagelkerke S., Zhao X., Geissler J., Rispens T., van den Berg T.K., Kuijpers T.W. Haplotypes of FcγRIIa and FcγRIIIb polymorphic variants influence IgG-mediated responses in neutrophils. J. Immunol., 2014, Vol. 192, no. 6, pp. 2715-2721.Yang F., Feng C., Zhang X., Lu J., Zhao Y. The diverse biological functions of neutrophils, beyond the defense against infections. Inflammation, 2017, Vol. 40, no. 1, pp. 311-323.Yang F., Feng C., Zhang X., Lu J., Zhao Y. The diverse biological functions of neutrophils, beyond the defense against infections. Inflammation, 2017, Vol. 40, no. 1, pp. 311-323.

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