mimmunМедицинская иммунологияMedical Immunology (Russia)1563-06252313-741XSPb RAACI10.15789/1563-0625-ION-2361mimmun-2361Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESДисбаланс субпопуляций NK-клеток и полиморфизмы генов провоспалительных цитокинов в патогенезе атеросклерозаImbalance of NK cell subpopulations and polymorphisms of proinflammatory cytokine genes in the pathogenesis of atherosclerosishttps://orcid.org/0000-0002-7493-7192ТугузА. Р.TuguzA. R.

Д.б.н., заведующая иммуногенетической лабораторией, Научно-исследовательский институт комплексных проблем

г. Майкоп, Республика Адыгея

PhD, MD (Biology), Head, Immunogenetic Laboratory, Research Institute of Complex Problems,

Maikop, Republic of Adygeya

Lab_genetic@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9636-6311ШумиловД. С.ShumilovD. S.

К.б.н., старший научный сотрудник отдела медико-биологических проблем

385000, Республика Адыгея, г. Майкоп, ул. Первомайская, 208

Тел.: 8 (918) 420-85-88

Факс: 8 (8772) 57-02-73

PhD (Biology), Senior Research Associate, Department of Biomedical Problems, Research Institute of Complex Problems

385000, Republic of Adygeya, Maikop, Pervomayskaya str., 208

Phone: 7 (918) 420-85-88

Fax: 7 (8772) 57-02-73

lab_genetic@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4379-0634МуженяД. В.MuzhenyaD. V.

К.б.н., доцент кафедры физиологии и общей патологии медицинского факультета

г. Майкоп, Республика Адыгея

PhD (Biology), Associate Professor, Department of Physiology and General Pathology, Faculty of Medicine

Maikop, Republic of Adygeya

Lab_genetic@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1179-8938ЛысенковС. П.LysenkovS. P.

Д.м.н., профессор кафедры физиологии и общей патологии медицинского факультета

г. Майкоп, Республика Адыгея

PhD, MD (Medicine), Professor, Department of Physiology and General Pathology, Faculty of Medicine

Maikop, Republic of Adygeya

Lab_genetic@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8860-6191СмольковИ. В.SmolkovI. V.

К.б.н., Научно-исследовательский институт комплексных проблем

г. Майкоп, Республика Адыгея

PhD (Biology), Research Institute of Complex Problems

Maikop, Republic of Adygeya

Lab_genetic@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8047-2443ТатарковаЕ. А.TatarkovaE. A.

К.б.н., старший научный сотрудник отдела медико-биологических проблем

г. Майкоп, Республика Адыгея

PhD (Biology), Senior Research Associate, Department of Biomedical Problems, Research Institute of Complex Problems

Maikop, Republic of Adygeya

Lab_genetic@mail.ruХацацД. З.KhatsatsD. Z.

Врач-терапевт

г. Майкоп, Республика Адыгея

Medical Practitioner

Maikop, Republic of Adygeya

https://orcid.org/0000-0003-0449-8240АшкановаТ. М.AshkanovaT. M.

Врач-кардиолог

г. Майкоп, Республика Адыгея

Cardiologist

Maikop, Republic of Adygeya

Lab_genetic@mail.ruФГБОУ ВО «Адыгейский государственный университет»РоссияAdyghe State UniversityRussian FederationФГБОУ ВО «Майкопский государственный технологический университет»РоссияMaikop State Technological UniversityRussian FederationГБУЗ РА «Адыгейская республиканская клиническая больница»РоссияAdyghe Republican Clinical HospitalRussian Federation202210032022241135146Copyright © Тугуз А.Р., Шумилов Д.С., Муженя Д.В., Лысенков С.П., Смольков И.В., Татаркова Е.А., Хацац Д.З., Ашканова Т.М., 20222022Тугуз А.Р., Шумилов Д.С., Муженя Д.В., Лысенков С.П., Смольков И.В., Татаркова Е.А., Хацац Д.З., Ашканова Т.М.Tuguz A.R., Shumilov D.S., Muzhenya D.V., Lysenkov S.P., Smolkov I.V., Tatarkova E.A., Khatsats D.Z., Ashkanova T.M.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/2361

Экспериментальные исследования патогенетических механизмов развития и течения атеросклероза с участием медиаторов иммунной системы, субпопуляций натуральных киллерных клеток направлены на выявление новых маркеров донозологической диагностики атеросклероза, прогноза течения и мишеней для эффективной таргетной терапии сердечно-сосудистых заболеваний. Цель – исследовать роль медиаторов острого и хронического воспаления IL-17А, IL-1â, TNFá и IL-4, соотношение CD56hiCD16-/CD56loCD16+ субпопуляций, натуральных киллеров в патогенезе коронарного атеросклероза с исходом в ишемическую болезнь сердца.

В работе использован комплексный подход, включающий иммунологические, молекулярно-генетические методы: выделение, культивирование мононуклеарных клеток периферической крови, постановку in vitro спонтанной и индуцированной продукции медиаторов иммунной системы, иммуноферментный анализ, цитотоксический тест, полимеразная цепная реакция, проточная цитометрия с моноклональными антителами (Beckman Coulter, США) к CD16, CD56 маркерам NK. Контингент обследованных лиц. В исследование включено 130 жителей Северного Кавказа, в том числе больные (n = 62) – пациенты кардиологического отделения Адыгейской республиканской клинической больницы с верифицированным диагнозом ишемической болезни сердца (ИБС) и контрольная группа (n = 68), представленная неродственными здоровыми донорами.

Экспериментально установлено, что носительство 511С аллели гена IL-1â (р < 0,0004; OR = 4,67), А197А генотипа гена IL-17А (р < 0,04; OR = 3,88), G308 SNP гена TNFá (р < 0,01; OR = 3,41) и 589T варианта IL-4 (р < 0,04; OR = 2,45) ассоциировано с гиперпродукцией медиаторов воспаления первой волны, повышающих риск развития ишемической болезни сердца. При атеросклерозе отмечено достоверное снижение спонтанной и индуцированной активности натуральных киллеров (NK), утилизирующих «пенистые клетки» – один из морфологических признаков атерогенеза. NK-активность мононуклеарных клеток периферической крови у больных ИБС по сравнению с контролем, достоверно снижена. У больных ИБС выявлен дисбаланс фенотипически и функционально различающихся CD56hiCD16-/CD56loCD16+ субпопуляций NK с преобладанием CD56hiCD16- фенотипа.

Иммуновоспалительные механизмы развития коронарного атеросклероза ассоциированы с единичными нуклеотидными заменами – полиморфизмами в промоторных регионах генов медиаторов острого и хронического воспаления IL-17A (G197A), IL-1â (T511C), TNFá (G308A). Генетически детерминированная оверэкспрессия IL-17A, IL-1â и TNFá, подтвержденная в экспериментах по оценке спонтанной и стимулированной продукции цитокинов у больных ИБС в сочетании со сниженной NK-активностью РВМС вследствие преобладания CD56hiCD16- субпопуляции, характеризующейся высокой продукцией цитокинов, проявляется повышением амплитуды провоспалительного компонента, запускающего и длительно поддерживающего патофизиологические процессы развития атеросклероза.

Understanding the pathogenetic mechanism of development and identifying trigger markers of the disease will significantly increase the efficiency of pre-nosological diagnosis and medical follow-up of patients. In this case, one should take into account the role of mutations in cytokine genes, which affect their biochemical activity and production level. The objective of the study was to investigate the role of mediators of acute and chronic inflammation (IL-17A, IL-1â, TNFá and IL-4), the ratio of natural killer cell subpopulations (CD56hiCD16-/CD56loCD16+) in pathogenesis of coronary atherosclerosis resulting into coronary heart disease.

To analyze the results, an integrated approach was used, including molecular genetic methods such as polymerase chain reaction, typing of single-nucleotide substitutions in cytokine genes, isolation and cultivation of peripheral blood mononuclear cells, assessment of spontaneous and in vitro-induced production of immune system mediators, enzyme-linked immunosorbent assay, cytotoxic test, flow cytometry with monoclonal antibodies (Beckman Coulter, USA) to CD16, CD56 NK markers.

The study included 130 residents of the North Caucasus, including the patients (n = 62) treated at the Cardiology Department of the Adyghe Republican Clinical Hospital (ARCB) with a verified diagnosis of ischemic heart disease (IHD), and a control group (n = 68), represented by unrelated healthy donors.

Overexpression of cytokines in IHD patients was associated with distinct single nucleotide substitutions in certain genes. Studying a group of residents from the Republic of Adygeya, the authors experimentally established that harboring the 511C allele of the IL-1â gene (p < 0.0004; OR = 4.67), A197A of the IL-17A gene genotype (p < 0.04; OR = 3.88), G308 SNP of TNFá gene (p < 0.01; OR = 3.41), and 589T variant of IL-4 gene (p < 0.04; OR = 2.45) are associated with hyperproduction of the first-wave inflammatory mediators that increase the risk of developing ischemic heart disease. In atherosclerosis and associated cardiovascular diseases, we have noted a significant decrease in spontaneous and induced activity of natural killer cells involved in the utilization of “foamy cells”. The NK activity of peripheral blood mononuclear cell in patients with coronary heart disease is significantly reduced. In the IHD patients, an imbalance of phenotypically and functionally different CD56hiCD16-/CD56loCD16+ NK subpopulations with a predominance of CD56hiCD16- phenotype were revealed. Conclusions: Immuno-inflammatory mechanisms of evolving coronary atherosclerosis are associated with single-nucleotide substitutions, i.e., polymorphisms in the promoter regions of the IL-17A (G197A), IL-1 â (T511C), and TNFá (G308A), the known mediators of acute and chronic inflammation.

Genetically determined overexpression of IL-17A, IL-1â, and TNFá, confirmed in experiments on evaluation of spontaneous and stimulated cytokine production in patients with CHD, together with reduced NK activity of РВМС, due to predominance of CD56hiCD16-, a subpopulation with high cytokine production, manifested by an increased pro-inflammatory component that triggers and provides long-term support to pathophysiological processes of atherosclerosis.

атеросклерозишемическая болезнь сердцацитокинынатуральные киллерыцитотоксичностьполиморфизмы генов цитокиновIL-17AIL-1 βIL-4TNF αatherosclerosiscoronary artery diseasecytokinesnatural killer cellscytotoxicitycytokine gene polymorphismsIL-17AIL-1 βIL-4TNF αReferencesДутова С.В., Саранчина Ю.В., Карпова М.Р., Килина О.Ю., Польша Н.Г., Кулакова Т.С., Ханарин Н.В., Цитокины и атеросклероз – новые направления исследований // Бюллетень сибирской медицины, 2018. Т. 17, № 4. С. 199-207.Dutova S.V., Saranchina Yu.V., Karpova M.R., Poland N.G., Kulakova T.S., Khanarin N.V. Cytokines and Atherosclerosis – New Research Areas. Byulleten sibirskoy meditsiny = Bulletin of Siberian Medicine, 2018, Vol. 17, no. 4, pp. 199-207. (In Russ.)Душкин М.И. Макрофаги и атеросклероз: патофизиологические и терапевтические аспекты // Бюллетень СО РАМН, 2006. № 2 (120). C. 47-55.Dushkin M.I. Macrophage and atherosclerosis: pathophysiological and therapeutic aspects. Byulleten SO RAMN = Bulletin SB RAMS, 2006, no. 2 (120), pp. 47-55. (In Russ.)Backteman K., Ernerudh J., Jonasson L. Natural killer (NK) cell deficit in coronary artery disease: no aberrations in phenotype but sustained reduction of NK cells is associated with low-grade inflammation. Clin. Exp. Immunol., 2014, Vol. 175, no. 1, pp. 104-112.Backteman K., Ernerudh J., Jonasson L. Natural killer (NK) cell deficit in coronary artery disease: no aberrations in phenotype but sustained reduction of NK cells is associated with low-grade inflammation. Clin. Exp. Immunol., 2014, Vol. 175, no. 1, pp. 104-112.Dimmeler S., Rippmann V., Weiland U., Haendeler J., Zeiher A.M. Angiotensin II induces apoptosis of human endothelial cells. Protective effect of nitric oxide. Circ. Res., 1997, Vol. 81, no. 6, pp. 970-976.Dimmeler S., Rippmann V., Weiland U., Haendeler J., Zeiher A.M. Angiotensin II induces apoptosis of human endothelial cells. Protective effect of nitric oxide. Circ. Res., 1997, Vol. 81, no. 6, pp. 970-976.Fatkhullina A.R., Peshkova I.O., Koltsova E.K. The role of cytokines in the development of atherosclerosis. Biochemistry, 2016, Vol. 8, no. 11, pp. 1358-1370.Fatkhullina A.R., Peshkova I.O., Koltsova E.K. The role of cytokines in the development of atherosclerosis. Biochemistry, 2016, Vol. 8, no. 11, pp. 1358-1370.Hak Ł., Myśliwska J., Więckiewicz J., Szyndler K., Trzonkowski P., Siebert J., Myśliwski A. NK cell compartment in patients with coronary heart disease. Immun. Ageing, 2007, Vol. 4, no. 1, pp. 1-8.Hak Ł., Myśliwska J., Więckiewicz J., Szyndler K., Trzonkowski P., Siebert J., Myśliwski A. NK cell compartment in patients with coronary heart disease. Immun. Ageing, 2007, Vol. 4, no. 1, pp. 1-8.Jongstra-Bilen J., Haidari M., Zhu S.N., Chen M., Guha D., Cybulsky M.I. Low-grade chronic inflammation in regions of the normal mouse arterial intima predisposed to atherosclerosis. J. Exp. Med., 2006, Vol. 203, no. 9, pp. 2073-2083.Jongstra-Bilen J., Haidari M., Zhu S.N., Chen M., Guha D., Cybulsky M.I. Low-grade chronic inflammation in regions of the normal mouse arterial intima predisposed to atherosclerosis. J. Exp. Med., 2006, Vol. 203, no. 9, pp. 2073-2083.Jonasson L., Backteman K., Ernerudh J. Loss of natural killer cell activity in patients with coronary artery disease. Atherosclerosis, 2005, Vol. 183, no. 2, pp. 316-321.Jonasson L., Backteman K., Ernerudh J. Loss of natural killer cell activity in patients with coronary artery disease. Atherosclerosis, 2005, Vol. 183, no. 2, pp. 316-321.Libby P., Ridker P.M., Maseri A. Inflammation and atherosclerosis. Circulation, Vol. 105, no. 9, pp. 1135-1143.Libby P., Ridker P.M., Maseri A. Inflammation and atherosclerosis. Circulation, Vol. 105, no. 9, pp. 1135-1143.Litvinov D.Y., Savushkin E.V., Dergunov A.D. Intracellular and Plasma Membrane Events in Cholesterol Transport and Homeostasis. J. Lipids, 2018, Vol. 2018, 3965054. doi: 10.1155/2018/3965054.Litvinov D.Y., Savushkin E.V., Dergunov A.D. Intracellular and Plasma Membrane Events in Cholesterol Transport and Homeostasis. J. Lipids, 2018, Vol. 2018, 3965054. doi: 10.1155/2018/3965054.Moss J.W.E., Ramji D.P. Cytokines: roles in atherosclerosis disease progression and potential therapeutic targets. Future Med. Chem., 2016, Vol. 8, no. 11, pp. 1317-1330.Moss J.W.E., Ramji D.P. Cytokines: roles in atherosclerosis disease progression and potential therapeutic targets. Future Med. Chem., 2016, Vol. 8, no. 11, pp. 1317-1330.Rafieian-Kopaei M., Setorki M., Doudi M., Baradaran A., Nasri H. Atherosclerosis: process, indicators, risk factors and new hopes. Int. J. Prev. Med., 2014, Vol. 5, no. 8, pp. 927-946.Rafieian-Kopaei M., Setorki M., Doudi M., Baradaran A., Nasri H. Atherosclerosis: process, indicators, risk factors and new hopes. Int. J. Prev. Med., 2014, Vol. 5, no. 8, pp. 927-946.Ramji D.P., Davies T.S. Cytokines in atherosclerosis: Key players in all stages of disease and promising therapeutic targets. Cytokine Growth Factor Rev., 2015, Vol. 26, no. 6, pp. 673-685.Ramji D.P., Davies T.S. Cytokines in atherosclerosis: Key players in all stages of disease and promising therapeutic targets. Cytokine Growth Factor Rev., 2015, Vol. 26, no. 6, pp. 673-685.Ravnskov U., Navarese E.P., Robinson J.G., Kowalewski M., Kolodziejczak M., Andreotti F., Bliden K., Tantry U., Kubica J., Raggi P., Gurbel P.A.. LDL-C does not cause cardiovascular disease: a comprehensive review of the current literature. Exp. Review Clin. Pharmacol., 2018, Vol. 11, no. 10, pp. 959-970.Ravnskov U., Navarese E.P., Robinson J.G., Kowalewski M., Kolodziejczak M., Andreotti F., Bliden K., Tantry U., Kubica J., Raggi P., Gurbel P.A.. LDL-C does not cause cardiovascular disease: a comprehensive review of the current literature. Exp. Review Clin. Pharmacol., 2018, Vol. 11, no. 10, pp. 959-970.Seneff S., Davidson R.M., Lauritzen A., Samsel A., Wainwright G. A novel hypothesis for atherosclerosis as a cholesterol sulfate deficiency syndrome. Theor. Biol. Med. Model., 2015, Vol. 12, 9. doi: 10.1186/s12976-015-0006-1.Seneff S., Davidson R.M., Lauritzen A., Samsel A., Wainwright G. A novel hypothesis for atherosclerosis as a cholesterol sulfate deficiency syndrome. Theor. Biol. Med. Model., 2015, Vol. 12, 9. doi: 10.1186/s12976-015-0006-1.Shim A.L., Aksyonov A.A., Mitrokhin V.M., Lovchikova I.B., Konoplyannikov M.A., Konev A.V., Zotov A.S., Ovchinnikov R.S., Antova E., Mladenov M.I., Kamkin A. Serum interleukin-6: Association with circulating cytokine serum levels in patients with sinus arrhythmia and patients with coronary artery disease. Cell. Immunol., 2016, Vol. 310, pp. 178-183.Shim A.L., Aksyonov A.A., Mitrokhin V.M., Lovchikova I.B., Konoplyannikov M.A., Konev A.V., Zotov A.S., Ovchinnikov R.S., Antova E., Mladenov M.I., Kamkin A. Serum interleukin-6: Association with circulating cytokine serum levels in patients with sinus arrhythmia and patients with coronary artery disease. Cell. Immunol., 2016, Vol. 310, pp. 178-183.Veljkovic N., Zaric B., Djuric I., Obradovic M., Sudar-Milovanovic E., Radak D., Isenovic E.R. Genetic Markers for Coronary Artery Disease. Medicina (Kaunas), 2018, Vol. 54, no. 3, 36. doi: 10.3390/medicina54030036.Veljkovic N., Zaric B., Djuric I., Obradovic M., Sudar-Milovanovic E., Radak D., Isenovic E.R. Genetic Markers for Coronary Artery Disease. Medicina (Kaunas), 2018, Vol. 54, no. 3, 36. doi: 10.3390/medicina54030036.Wong B.W., Meredith A., Lin D., McManus B.M. The Biological Role of Inflammation in Atherosclerosis. Can. J. Cardiol., 2012, Vol. 28, no. 6, pp. 631-641.Wong B.W., Meredith A., Lin D., McManus B.M. The Biological Role of Inflammation in Atherosclerosis. Can. J. Cardiol., 2012, Vol. 28, no. 6, pp. 631-641.

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