mimmunМедицинская иммунологияMedical Immunology (Russia)1563-06252313-741XSPb RAACI10.15789/1563-0625-IOP-2333mimmun-2333Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESВлияние провоспалительных цитокинов на ригидность мембраны и морфофункциональное состояние циркулирующих нейтрофилов при опухолях яичниковInfluence of proinflammatory cytokines on membrane rigidity and morphofunctional state of circulating neutrophils in ovarian tumorshttps://orcid.org/0000-0001-7559-5246АбакумоваТ. В.AbakumovaT. V.

К.б.н., доцент, доцент кафедры физиологии и патофизиологии

432017, г. Ульяновск, ул. Архитектора  Ливчака, 2

Тел./факс: 8 (8422) 32-70-71

PhD (Biology), Associate Professor, Department of Physiology and Pathophysiology

432017, Ulyanovsk, Arch. Livchak str., 2

Phone/fax: 7 (8422) 32-70-71

taty-abakumova@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5117-1382ГенингТ. П.GeningT. P.

Д.б.н., профессор, заведующая кафедрой физиологии и патофизиологии

г. Ульяновск

PhD, MD (Biology), Professor, Head, Department of Physiology and Pathophysiology

Ulyanovsk

Naum-53@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6970-6659ГенингС. О.GeningS. O.

Ассистент кафедры физиологии и патофизиологии

г. Ульяновск

Assistant Professor, Department of Physiology and Pathophysiology

Ulyanovsk

sgening@bk.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1525-2070АнтонееваИ. И.AntoneevaI. I.

Д.м.н., доцент, профессор кафедры онкологии и лучевой диагностики ФГБОУ ВО «Ульяновский государственный университет»; заведующая отделением онкогинекологии ГУЗ «Областной клинический онкологический диспансер»

г. Ульяновск

PhD, MD (Medicine), Associate Professor, Professor, Department of Oncology and Radiology, Ulyanovsk State University; Head, Department of Oncogynecology, Regional Center of Clinical Oncology

Ulyanovsk

aii72@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7323-9934ПесковА. Б.PeskovA. B.

Д.м.н., профессор, декан факультета последипломного медицинского и фармацевтического образования

г. Ульяновск

PhD, MD (Medicine), Professor, Dean, Faculty of Postgraduate Medical and Pharmaceutical Education

Ulyanovsk

abp_sim@mail.ruФГБОУ ВО «Ульяновский государственный университет»РоссияUlyanovsk State UniversityRussian FederationФГБОУ ВО «Ульяновский государственный университет»; ГУЗ «Областной клинический онкологический диспансер»РоссияUlyanovsk State University; Regional Center of Clinical OncologyRussian Federation202210032022241171180Copyright © Абакумова Т.В., Генинг Т.П., Генинг С.О., Антонеева И.И., Песков А.Б., 20222022Абакумова Т.В., Генинг Т.П., Генинг С.О., Антонеева И.И., Песков А.Б.Abakumova T.V., Gening T.P., Gening S.O., Antoneeva I.I., Peskov A.B.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/2333

Праймирование и активация при участии цитокинов вызывают в нейтрофилах (Нф) транзиторные реакции полимеризации актина, расширение и размягчение клеток, изменение рецепторного статуса, способности к фагоцитозу и генерации внеклеточных ловушек (NET), что, в конечном счете, определяет про- или противоопухолевый фенотип Нф.

С целью оценки влияния провоспалительных цитокинов на ригидность мембраны и морфофункциональное состояние нейтрофилов при доброкачественных опухолях и раке яичников методом ИФА оценивали уровень циркулирующих цитокинов (IL-2, IL-18, MCP-1, TIMP-1), экспрессию маркеров адгезии (CD11b), дегрануляции (CD63), рецепторов FcãRIIIb, способствующих фагоцитозу (CD16). Определяли способность нейтрофилов к фагоцитозу и к образованию NET. Статистическую обработку полученных данных проводили с использование ПО Statistica 13.0, Jamovi 1.6.5.0.

Установлено повышение ригидности мембраны при доброкачественных и злокачественных опухолях яичников. При доброкачественных опухолях яичников повышена фагоцитарная активность и экспрессия CD11b. При раке яичников увеличивается количество CD11b+Нф и CD63+Нф. При этом, на начальной стадии преобладает способность образовывать NET, а фагоцитарная активность повышается при распространенном раке яичников. Уровень сывороточного MCP-1 повышен при доброкачественных опухолях яичников. IL-2 повышен на начальной стадии и при распространенном раке яичников. Уровень IL-18 и TIMP-1 в сыворотке пациентов с доброкачественными опухолями яичников в пределах коридора нормы. С помощью множественной регрессии при доброкачественных опухолях яичников выявлена зависимость ригидности мембраны нейтрофилов от уровня циркулирующих IL-2, TIMP-1, MCP-1, IL-18, и прямая корреляционная связь ригидности мембраны нейтрофилов с экспрессией CD11b. На ригидность мембраны нейтрофилов при раке яичников оказывает влияние только IL-2. При этом ригидность мембраны нейтрофилов прямо коррелирует с экспрессией CD16, CD63, с фагоцитарным индексом и обратно коррелирует с числом ловушек.

Комбинация показателей IL-2, MCP-1 и ригидности мембраны циркулирующих нейтрофилов (по результатам мультивариантного анализа) может быть использована для дифференциальной диагностики рака яичника.

Таким образом, при доброкачественных опухолях яичников циркулирующие провоспалительные цитокины вызывают увеличение ригидности мембраны нейтрофилов и увеличение их адгезионных способностей. При раке яичников только IL-2 влияет на ригидность циркулирующих Нф, повышение которой сопровождается усилением фагоцитарной активности и снижением способности образовывать NET.

Priming and activation mediated by cytokines cause transient reactions of actin polymerization in neutrophils (Nph), expansion and softening of cells, changes in receptor status, phagocytic ability, and generation of extracellular traps (NET), thus ultimately determining pro- or antitumor phenotype of Nph. To assess the effects of pro-inflammatory cytokines on membrane rigidity and morphofunctional state of neutrophils in benign tumors and ovarian cancer, the levels of circulating cytokines (IL-2, IL-18, MCP-1, TIMP-1), expression of adhesion markers (CD11b), degranulation (CD63), as well as FcãRIIIb receptors promoting phagocytosis (CD16). Ability of neutrophils to phagocytosis and the formation of NET was determined. Statistical evaluation of the data obtained was carried out using Statistica 13.0, Jamovi 1.6.5.0 software. An increase in membrane rigidity was found in benign and malignant ovarian tumors. In benign ovarian tumors, phagocytic activity and expression of CD11b were enhanced. In ovarian cancer, the number of CD11b+Nph and CD63+Nph were increased. Meaanwhile, at initial cancer stage, the ability to form NET predominates, and phagocytic activity increases with advancing ovarian cancer. Serum MCP-1 levels are elevated in benign tumors and at all stages of ovarian cancer. IL-2 is elevated at early stage and in advanced ovarian cancer. The level of IL-18 and TIMP-1 in the serum of patients with benign ovarian tumor did not differ significantly from the norm. Using multiple regression approach, the dependence of neutrophil membrane rigidity on the levels of circulating IL-2, TIMP-1, MCP-1, IL-18 was revealed in benign ovarian tumors, and a direct correlation was found between the neutrophil membrane rigidity and CD11b expression. Only IL-2 was associated with neutrophil membrane rigidity in ovarian cancer. At the same time, the rigidity of the neutrophil membrane directly correlated with CD16, CD63, expression like as with phagocytic index and inversely correlates with the number of traps. A combination of IL-2, MCP-1 and membrane rigidity of circulating neutrophils (based on multivariate analysis) could be used for differential diagnosis of ovarian cancer. Thus, in a benign ovarian tumor, circulating proinflammatory cytokines are associated with increased rigidity of neutrophil membrane and increase in their adhesion capacity. In ovarian cancer, only IL-2 is associated with altered rigidity of circulating neutrophils. Increase of the latter index is accompanied by elevated phagocytic activity and decreased ability to form NET.

рак яичниковдоброкачественная опухоль яичниковнейтрофилыригидность мембраныIL-2IL-18MCP-1TIMP-1ovarian cancerbenign ovarian tumorneutrophilsmembrane rigidityIL-2IL-18MCP-1TIMP-1ReferencesГайнитдинова В.В., Шарафутдинова Л.А., Камалтдинов И.М., Авдеев С.Н. Сила адгезии, жесткость мембраны нейтрофилов и биомаркеры системного воспаления у больных хронической обструктивной болезнью легких с легочной гипертензией // Пульмонология, 2014. № 6. С. 33-39.Gaynitdinova V.V., Sharafutdinova L.A., Kamaltdinov I.M., Avdeev S.N. Adhesion force, neutrophil membrane stiffness and systemic inflammation biomarkers in patients with chronic obstructive pulmonary disease and pulmonary hypertension. Pulmonologiya = Pulmonology, 2014, no. 6, pp. 33-39. (In Russ.)Галкин А.А., Демидова В.С. Нейтрофилы и синдром системного воспалительного ответа // Раны и раневые инфекции. Журнал имени проф. Б.М. Костючёнка, 2015. Т. 2, № 2. С. 25-31.Galkin A.A., Demidova V.S. Neutrophils and systemic inflammatory response syndrome. Rany i ranevyye infektsii. Zhurnal imeni prof. B.M. Kostyuchonka = Wounds and Wound Infections. Prof. B. Kostyuchenok Journal, 2015, Vol. 2, no. 2, pp. 25-31. (In Russ.)Галкин А.А., Демидова В.С. Роль адгезии в активации нейтрофилов и цитотоксическом взаимодействии нейтрофилов с эндотелием // Успехи современной биологии, 2011. Т. 131, № 1. С. 62-78.Galkin A.A., Demidova V.S. The role of adhesion in activation in activation of neutrophils and their cytotoxic interaction with endothelium. Uspekhi sovremennoy biologii = Biology Bulletin Reviews, 2011, Vol. 131, no. 1, pp. 62-78. (In Russ.)Bashant K.R., Vassallo A., Herold Ch., Berner R., Menschner L., Subburayalu J., Kaplan M.J., Summers Ch., Guck J., Chilvers E.R., Toepfner N. Real-time deformability cytometry reveals sequential contraction and expansion during neutrophil priming. J. Leukoc. Biol., 2019, Vol. 105, no. 6, pp. 1143-1153.Bashant K.R., Vassallo A., Herold Ch., Berner R., Menschner L., Subburayalu J., Kaplan M.J., Summers Ch., Guck J., Chilvers E.R., Toepfner N. Real-time deformability cytometry reveals sequential contraction and expansion during neutrophil priming. J. Leukoc. Biol., 2019, Vol. 105, no. 6, pp. 1143-1153.Brostjan C., Oehler R. The role of neutrophil death in chronic inflammation and cancer. Cell Death Discov., 2020, no. 6, 26. doi: 10.1038/s41420-020-0255-6.Brostjan C., Oehler R. The role of neutrophil death in chronic inflammation and cancer. Cell Death Discov., 2020, no. 6, 26. doi: 10.1038/s41420-020-0255-6.Drost E.M., Kassabian G., Meiselman H.J., Gelmont D., Fisher T.C. Increased rigidity and priming of polymorphonuclear leukocytes in sepsis. Am. J. Respir. Crit. Care Med., 1999, Vol. 159, no. 6, pp. 1696-1702.Drost E.M., Kassabian G., Meiselman H.J., Gelmont D., Fisher T.C. Increased rigidity and priming of polymorphonuclear leukocytes in sepsis. Am. J. Respir. Crit. Care Med., 1999, Vol. 159, no. 6, pp. 1696-1702.Espinoza-Sánchez N.A., Chimal-Ramírez G.K., Mantilla A., Fuentes-Pananá E.M. IL-1β, IL-8, and Matrix Metalloproteinases-1, -2, and -10 Are Enriched upon Monocyte-Breast Cancer Cell Cocultivation in a Matrigel-Based Three-Dimensional System. Front. Immunol., 2017, Vol. 8, 205. doi: 10.3389/fimmu.2017.00205.Espinoza-Sánchez N.A., Chimal-Ramírez G.K., Mantilla A., Fuentes-Pananá E.M. IL-1β, IL-8, and Matrix Metalloproteinases-1, -2, and -10 Are Enriched upon Monocyte-Breast Cancer Cell Cocultivation in a Matrigel-Based Three-Dimensional System. Front. Immunol., 2017, Vol. 8, 205. doi: 10.3389/fimmu.2017.00205.Goldenberg D.T., Holland G.N., Cumberland W.G., Fisher T.C., Folz I.C., Wang R.C., Terry B.G., Moe A.A., Kramer F., Lim J.I., Rao N.A., Meiselman H.J. An assessment of polymorphonuclear leukocyte rigidity in HIV-infected individuals aſter immune recovery. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci., 2002, Vol. 43, no. 6, pp. 1857-1861.Goldenberg D.T., Holland G.N., Cumberland W.G., Fisher T.C., Folz I.C., Wang R.C., Terry B.G., Moe A.A., Kramer F., Lim J.I., Rao N.A., Meiselman H.J. An assessment of polymorphonuclear leukocyte rigidity in HIV-infected individuals aſter immune recovery. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci., 2002, Vol. 43, no. 6, pp. 1857-1861.Huang W., Jiao J., Liu J., Huang M., Hu Y., Ran W., Yan L., Xiong Y., Li M., Quan Z., Rao Y., Chen J., Huang Y., Zhang D. MFG-E8 accelerates wound healing in diabetes by regulating “NLRP3 inflammasome-neutrophil extracellular traps” axis. Cell Death Discov., 2020, no. 6, 84. doi: 10.1038/s41420-020-00318-7.Huang W., Jiao J., Liu J., Huang M., Hu Y., Ran W., Yan L., Xiong Y., Li M., Quan Z., Rao Y., Chen J., Huang Y., Zhang D. MFG-E8 accelerates wound healing in diabetes by regulating “NLRP3 inflammasome-neutrophil extracellular traps” axis. Cell Death Discov., 2020, no. 6, 84. doi: 10.1038/s41420-020-00318-7.Jiang W.G., Puntis M.C., Hallett M.B. Neutrophil priming by cytokines in patients with obstructive jaundice. HPB Surg., 1994, Vol. 7, no. 4, pp. 281-289.Jiang W.G., Puntis M.C., Hallett M.B. Neutrophil priming by cytokines in patients with obstructive jaundice. HPB Surg., 1994, Vol. 7, no. 4, pp. 281-289.Jung W., Li J., Chaudhuri O., Kim T. Nonlinear Elastic and Inelastic Properties of Cells. J. Biomech. Eng., 2020, Vol. 142, no. 10, 100806. doi: 10.1115/1.4046863.Jung W., Li J., Chaudhuri O., Kim T. Nonlinear Elastic and Inelastic Properties of Cells. J. Biomech. Eng., 2020, Vol. 142, no. 10, 100806. doi: 10.1115/1.4046863.Kobuch J., Cui H., Grünwald B., Saſtig P., Knolle P.A., Krüger A. TIMP-1 signaling via CD63 triggers granulopoiesis and neutrophilia in mice. Haematologica, 2015, Vol. 100, no. 8, pp. 1005-1013.Kobuch J., Cui H., Grünwald B., Saſtig P., Knolle P.A., Krüger A. TIMP-1 signaling via CD63 triggers granulopoiesis and neutrophilia in mice. Haematologica, 2015, Vol. 100, no. 8, pp. 1005-1013.Melder R.J, Jain R.K. Kinetics of interleukin-2 induced changes in rigidity of human natural killer cells. Cell Biophys., 1992, Vol. 20, no. 2-3, pp. 161-176.Melder R.J, Jain R.K. Kinetics of interleukin-2 induced changes in rigidity of human natural killer cells. Cell Biophys., 1992, Vol. 20, no. 2-3, pp. 161-176.Ménoret A., Buturla J.A., Xu M.M., Svedova J., Kumar S., Rathinam VAK, Vella A.T. T cell-directed IL- 17 production by lung granular gammadelta T cells is coordinated by a novel IL-2 and IL-1beta circuit. Mucosal Immunol., 2018, Vol. 11, no. 5, pp. 1398-1407.Ménoret A., Buturla J.A., Xu M.M., Svedova J., Kumar S., Rathinam VAK, Vella A.T. T cell-directed IL- 17 production by lung granular gammadelta T cells is coordinated by a novel IL-2 and IL-1beta circuit. Mucosal Immunol., 2018, Vol. 11, no. 5, pp. 1398-1407.Nano R., Capelli E., Barni S., Gerzeli G. Ultrastructural changes of neutrophils following IL-2 treatment in vivo. Ann. N. Y. Acad. Sci., 1997, Vol. 832, pp. 194-199.Nano R., Capelli E., Barni S., Gerzeli G. Ultrastructural changes of neutrophils following IL-2 treatment in vivo. Ann. N. Y. Acad. Sci., 1997, Vol. 832, pp. 194-199.Pleskova S.N., Gorshkova E.N., Novikov V.V., Solioz M. Treatment by serum up-conversion nanoparticles in the fluoride matrix changes the mechanism of cell death and the elasticity of the membrane. Micron, 2016, Vol.90, pp. 23-32.Pleskova S.N., Gorshkova E.N., Novikov V.V., Solioz M. Treatment by serum up-conversion nanoparticles in the fluoride matrix changes the mechanism of cell death and the elasticity of the membrane. Micron, 2016, Vol.90, pp. 23-32.Pleskova S.N., Kriukov R.N., Bobyk S.Z., Boryakov A.V., Gorelkin P.V., Erofeev A.S. Conditioning adhesive contacts between the neutrophils and the endotheliocytes by Staphylococcus aureus. J. Mol. Recognit., 2020, Vol. 33, no. 9, e2846. doi: 10.1002/jmr.2846.Pleskova S.N., Kriukov R.N., Bobyk S.Z., Boryakov A.V., Gorelkin P.V., Erofeev A.S. Conditioning adhesive contacts between the neutrophils and the endotheliocytes by Staphylococcus aureus. J. Mol. Recognit., 2020, Vol. 33, no. 9, e2846. doi: 10.1002/jmr.2846.Prikhodko A.S., Vitushkina M.V., Zinovkina L.A., Popova E.N., Zinovkin R.A. Priming of Human Neutrophils Is Necessary for Their Activation by Extracellular DNA. Biochemistry (Mosc.), 2016, Vol. 81, no. 6, pp. 609-614.Prikhodko A.S., Vitushkina M.V., Zinovkina L.A., Popova E.N., Zinovkin R.A. Priming of Human Neutrophils Is Necessary for Their Activation by Extracellular DNA. Biochemistry (Mosc.), 2016, Vol. 81, no. 6, pp. 609-614.Sim G.C., Radvanyi L. The IL-2 cytokine family in cancer immunotherapy. Cytokine Growth Factor Rev., 2014, Vol. 25, no. 4, pp. 377-390.Sim G.C., Radvanyi L. The IL-2 cytokine family in cancer immunotherapy. Cytokine Growth Factor Rev., 2014, Vol. 25, no. 4, pp. 377-390.Sprenkeler E.G.G., Henriet S.S.V., Tool A.T.J., Kreſt I.C., van der Bijl I., Aarts C.E.M., van Houdt M., Verkuijlen PJJH, van Aerde K., Jaspers G., van Heijst A., Koole W., Gardeitchik T., Geissler J., de Boer M., Tol S., Bruggeman C.W., van Alphen F.P.J., Verhagen HJMP, van den Akker E., Janssen H., van Bruggen R., van den Berg T.K., Liem K.D., Kuijpers T.W. MKL1 deficiency results in a severe neutrophil motility defect due to impaired actin polymerization. Blood, 2020, Vol. 135, no. 24, pp. 2171-2181.Sprenkeler E.G.G., Henriet S.S.V., Tool A.T.J., Kreſt I.C., van der Bijl I., Aarts C.E.M., van Houdt M., Verkuijlen PJJH, van Aerde K., Jaspers G., van Heijst A., Koole W., Gardeitchik T., Geissler J., de Boer M., Tol S., Bruggeman C.W., van Alphen F.P.J., Verhagen HJMP, van den Akker E., Janssen H., van Bruggen R., van den Berg T.K., Liem K.D., Kuijpers T.W. MKL1 deficiency results in a severe neutrophil motility defect due to impaired actin polymerization. Blood, 2020, Vol. 135, no. 24, pp. 2171-2181.Sun R., Luo J., L i D., Shu Yu , Luo C., Wang S.S, Qin J., Zhang G.M., Feng Z.H. Neutrophils with protumor potential could efficiently suppress tumor growth aſter cytokine priming and in presence of normal NK cells. Oncotarget, 2014, Vol. 5, no. 24, pp. 12621-12634.Sun R., Luo J., L i D., Shu Yu , Luo C., Wang S.S, Qin J., Zhang G.M., Feng Z.H. Neutrophils with protumor potential could efficiently suppress tumor growth aſter cytokine priming and in presence of normal NK cells. Oncotarget, 2014, Vol. 5, no. 24, pp. 12621-12634.Vorselen D., Labitigan R.L.D., Theriot J.A. A mechanical perspective on phagocytic cup formation. Curr. Opin. Cell Biol., 2020, Vol. 66, pp. 112-122.Vorselen D., Labitigan R.L.D., Theriot J.A. A mechanical perspective on phagocytic cup formation. Curr. Opin. Cell Biol., 2020, Vol. 66, pp. 112-122.White C., DiStefano T., Olabisi R. The influence of substrate modulus on retinal pigment epithelial cells. J. Biomed. Mater. Res. A., 2017, Vol. 105, no. 5, pp. 1260-1266.White C., DiStefano T., Olabisi R. The influence of substrate modulus on retinal pigment epithelial cells. J. Biomed. Mater. Res. A., 2017, Vol. 105, no. 5, pp. 1260-1266.

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