mimmunМедицинская иммунологияMedical Immunology (Russia)1563-06252313-741XSPb RAACI10.15789/1563-0625-SON-2676mimmun-2676Research ArticleКРАТКИЕ СООБЩЕНИЯSHORT COMMUNICATIONSЗначение Notch-сигналинга в регуляции дифференцировки Treg-лимфоцитов у больных с инфильтративным туберкулезом легкихThe significance of notch signaling in the regulation of Тreg-lymphocyte differentiation in patients with infiltrative pulmonary tuberculosishttps://orcid.org/0000-0002-9261-635XСанинаА. Е.SaninaA. E.

Санина А.Е. – аспирант кафедры патофизиологии 

г. Томск

Sanina A.E., Postgraduate Student, Department of Pathophysiology 

Tomsk

beresneva0307@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-7078-4988СеребряковаВ. А.SerebryakovaV. A.

Серебрякова В.А. – д.м.н., доцент, профессор кафедры фармакологии 

г. Томск

Serebryakova V.A., PhD, MD (Medicine), Associate Professor, Professor, Department of Pharmacology 

Tomsk

serebryakova-val@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9457-8879УразоваО. И.UrazovaO. I.

Уразова О.И. – д.м.н., профессор, член-корреспондент РАН, заведующая кафедрой патофизиологии 

г. Томск

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

Tomsk

urazova72@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0005-5350-0134ГаджиевА. А.GadzhievA. A.

Гаджиев А.А. – студент лечебного факультета 

г. Томск

Gadzhiev A.A., Student, Department of General Medicine 

Tomsk

amirkhan.gadzhiev@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8457-9440КононоваТ. Е.KononovaТ. E.

Кононова Т.Е. – к.м.н., доцент кафедры патофизиологии 

г. Томск

Kononova Т.E., PhD (Medicine), Associate Professor, Department of Pathophysiology 

Tomsk

kononova.te@gmail.comФГБОУ ВО «Сибирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФРоссияSiberian State Medical UniversityRussian Federation202301062023254831836Copyright © Санина А.Е., Серебрякова В.А., Уразова О.И., Гаджиев А.А., Кононова Т.Е., 20232023Санина А.Е., Серебрякова В.А., Уразова О.И., Гаджиев А.А., Кононова Т.Е.Sanina A.E., Serebryakova V.A., Urazova O.I., Gadzhiev A.A., Kononova Т.E.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.mimmun.ru/mimmun/article/view/2676

В современной литературе активно накапливаются данные о роли регуляторных T-лимфоцитов (Treg) в иммунопатогенезе туберкулеза. Подавляющее действие Тreg-клеток на пролиферацию, функциональную активность Тh1-лимфоцитов и антигенпрезентирующих клеток позволяет рассматривать данную популяцию в качестве возможной мишени модуляции иммунного ответа у больных туберкулезом. Сигнальный путь Notch принимает участие в регуляции экспрессии транскрипционного фактора FoxP3 и, следовательно, способен поддерживать супрессорную активность Тreg-лимфоцитов. Ключевая роль в функционировании сигнального каскада Notch принадлежит ферменту γ-секретазе, отщепляющему внутриклеточный домен рецептора (Notch ICD) с последующим образованием комплекса, регулирующего дифференцировку клеток. Активно изучаемым ингибитором γ-секретазы является DAPT – N-[N-(3,5-дифторфенацетил)-L-аланил]-S-фенилглицин трет-бутиловый эфир). Материалом для исследования служили мононуклеарные лейкоциты, выделенные из крови больных лекарственно-чувствительным и лекарственно-устойчивым туберкулезом легких методом градиентного центрифугирования до начала противотуберкулезной терапии. Клетки культивировали в условиях стимуляции антигенами микобактерий туберкулеза CFP10-ESAT6 или с добавлением в инкубационную среду ингибитора γ-секретазы (DAPT) в дозах 5 мкМ/л и 10 мкМ/л в комбинации с CFP10-ESAT6 при 37 о С и 5% СО2 в течение 72 ч. Количество Treg-лимфоцитов оценивали методом проточной цитофлуориметрии путем определения экспрессии поверхностного рецептора CD4 (FITC) и внутриклеточного транскрипционного фактора FoxP3 (PE). В интактных культурах клеток больных туберкулезом легких относительное количество Treg-лимфоцитов статистически значимо (р < 0,001) превышало аналогичные показатели у здоровых доноров. Стимуляция клеток антигенами CFP10-ESAT6 сопровождалась увеличением доли CD4+FoxP3+-клеток в обеих группах больных туберкулезом. Добавление в инкубационную среду ингибитора γ-секретазы в концентрации 5 мкМ/л не приводило к статистически значимым изменениям количества Treg-лимфоцитов. Увеличение концентрации DAPT до 10 мкМ/л сопровождалось уменьшением количества Treg-лимфоцитов по сравнению с соответствующими показателями при стимуляции антигенами CFP10-ESAT6 во всех группах обследуемых. Вне зависимости от условий культивирования число CD4+FoxP3+-клеток у пациентов с лекарственной устойчивостью микобактерий превышало их количество у больных лекарственно-чувствительным туберкулезом легких. Угнетение сигнального пути Notch при помощи ингибитора γ-секретазы (DAPT) в концентрации 10 мкМ/л способствует снижению количества Treg-лимфоцитов у больных лекарственно-чувствительным и лекарственно-устойчивым туберкулезом легких. Уменьшение числа Treg-лимфоцитов при помощи ингибитора γ-секретазы подтверждает значение сигнального каскада Notch как потенциально возможной мишени для коррекции иммунносупрессорной активности Treg-лимфоцитов и патогенетической терапии туберкулеза.

Data on the role of regulatory T lymphocytes (Treg) in the immunopathogenesis of tuberculosis are actively accumulating in the current literature. The overwhelming effect of Treg cells on the proliferation, functional activity of Th1 lymphocytes and antigen-presenting cells allows to consider this population as a possible target of modulation of the immune response in patients with tuberculosis. The Notch signaling pathway participates in the regulation of FoxP3 transcription factor expression and, therefore, is capable of supporting suppressor activity of Treg lymphocytes. A key role in the functioning of the Notch signaling cascade belongs to the enzyme γ-secretase that cleaves the intracellular domain of the receptor (Notch ICD), with the subsequent formation of a complex that regulates cell differentiation. The actively studied inhibitor of γ-secretase is DAPT – N-[N-(3.5-difluorophenacetyl)-L-alanyl]-S-phenylglycine tert-butyl ester). Mononuclear leukocytes isolated from the blood of patients with drug-sensitive and drug-resistant pulmonary tuberculosis by gradient centrifugation before the start of anti-tuberculosis therapy were used as the material for the study. The cells were cultured under conditions of stimulation with Mycobacterium tuberculosis antigens CFP10-ESAT6 or with the addition of γ-secretase inhibitor (DAPT) at doses of 5 μM/L and 10 μM/L in combination with CFP10-ESAT6 at 37 °C and 5% CO2 for 72 h to the incubation medium. The number of Treg lymphocytes was assessed by flow cytofluorimetry by determining the expression of the CD4 surface receptor (FITC) and the intracellular transcription factor FoxP3 (PE). In intact cell cultures of pulmonary tuberculosis patients, the relative number of Treg lymphocytes was statistically significantly (p < 0.001) higher than that of healthy donors. Stimulation of cells with CFP10-ESAT6 antigens was accompanied by an increase in the proportion of CD4+FoxP3+ cells in both groups of tuberculosis patients. Addition of γ-secretase inhibitor at a concentration of 5 μM/L to the incubation medium did not lead to statistically significant changes in the number of Treg lymphocytes. The increase in DAPT concentration up to 10 μM/L was accompanied by a decrease in the number of Treg lymphocytes in comparison with the corresponding indices upon stimulation with CFP10-ESAT6 antigens in all groups of the subjects. Regardless of cultivation conditions, the number of CD4+FoxP3+ cells in patients with drug-resistant mycobacteria exceeded their number in patients with drug-sensitive pulmonary tuberculosis. Inhibition of the Notch signaling pathway by a γ-secretase inhibitor (DAPT) at a concentration of 10 μM/L contributed to a decrease in the number of Treg lymphocytes in patients with drug-sensitive and drug-resistant pulmonary tuberculosis. Reduction of Treg lymphocyte number by γ-secretase inhibitor confirms the importance of Notch signaling cascade as a potential target for correction of Treg lymphocytes immunosuppressive activity and pathogenetic therapy of tuberculosis. 

NotchТ-регуляторные клеткидифференцировкалекарственная устойчивостьтуберкулез легкихгамма-секретазаDAPTNotchT regulatory cellsdifferentiationdrug resistancepulmonary tuberculosisgamma-secretaseDAPTReferencesAsano N., Watanabe T., Kitani A., Fuss I.J., Strober W. Notch1 signaling and regulatory T cell function. J. Immunol., 2008, Vol. 180, no. 5, pp. 2796-804.Asano N., Watanabe T., Kitani A., Fuss I.J., Strober W. Notch1 signaling and regulatory T cell function. J. Immunol., 2008, Vol. 180, no. 5, pp. 2796-804.Cardona P., Cardona P.J. Regulatory T Cells in Mycobacterium tuberculosis Infection. Front. Immunol., 2019, Vol. 10, 2139. doi: 10.3389/fimmu.2019.02139.Cardona P., Cardona P.J. Regulatory T Cells in Mycobacterium tuberculosis Infection. Front. Immunol., 2019, Vol. 10, 2139. doi: 10.3389/fimmu.2019.02139.Churina Y.G., Urazova O.I., Novitsky V.V., Kononova T.Y. The regulatory T-lymphocytes immunosuppressor effects of blood under disseminated pulmonary tuberculosis with multi-drug resistant M. tuberculosis. Bulletin of Siberian Medicine, 2013, Vol. 12, no. 1, pp. 143-146. (In Russ.)Churina Y.G., Urazova O.I., Novitsky V.V., Kononova T.Y. The regulatory T-lymphocytes immunosuppressor effects of blood under disseminated pulmonary tuberculosis with multi-drug resistant M. tuberculosis. Bulletin of Siberian Medicine, 2013, Vol. 12, no. 1, pp. 143-146. (In Russ.)Dua B., Upadhyay R., Natrajan M., Arora M., Kithiganahalli Narayanaswamy B., Joshi B. Notch signaling induces lymphoproliferation, T helper cell activation and Th1/Th2 differentiation in leprosy. Immunol. Lett., 2019, Vol. 207, pp. 6-16.Dua B., Upadhyay R., Natrajan M., Arora M., Kithiganahalli Narayanaswamy B., Joshi B. Notch signaling induces lymphoproliferation, T helper cell activation and Th1/Th2 differentiation in leprosy. Immunol. Lett., 2019, Vol. 207, pp. 6-16.Kononova T.E., Urazova O.I., Novitskii V.V., Churina E.G., Zakharova P.A. Expression of mRNA transcription factors RORC2 and FoxP3 in lymphocytes in patients with pulmonary tuberculosis. Cytology, 2015, Vol. 57, no. 1, pp. 56-61. (In Russ.)Kononova T.E., Urazova O.I., Novitskii V.V., Churina E.G., Zakharova P.A. Expression of mRNA transcription factors RORC2 and FoxP3 in lymphocytes in patients with pulmonary tuberculosis. Cytology, 2015, Vol. 57, no. 1, pp. 56-61. (In Russ.)Li Q., Zhang H., Yu L., Wu C., Luo X., Sun H., Ding J. Down-regulation of Notch signaling pathway reverses the Th1/Th2 imbalance in tuberculosis patients. Int. Immunopharmacol., 2018, Vol. 54, pp. 24-32.Li Q., Zhang H., Yu L., Wu C., Luo X., Sun H., Ding J. Down-regulation of Notch signaling pathway reverses the Th1/Th2 imbalance in tuberculosis patients. Int. Immunopharmacol., 2018, Vol. 54, pp. 24-32.Madhok A., Bhat S.A., Philip C.S., Sureshbabu S.K., Chiplunkar S., Galande S. Transcriptome signature of Vγ9Vδ2 T cells treated with phosphoantigens and notch inhibitor reveals interplay between TCR and notch signaling pathways. Front. Immunol., 2021, Vol. 12, 660361. doi: 10.3389/fimmu.2021.660361.Madhok A., Bhat S.A., Philip C.S., Sureshbabu S.K., Chiplunkar S., Galande S. Transcriptome signature of Vγ9Vδ2 T cells treated with phosphoantigens and notch inhibitor reveals interplay between TCR and notch signaling pathways. Front. Immunol., 2021, Vol. 12, 660361. doi: 10.3389/fimmu.2021.660361.Ndishimye P., Zakham F., Musanabaganwa C., Migambi P., Mihai C., Soritau O., El Mzibri M., Pop C.M., Mutesa L.CD4+ regulatory T cells and CD4+ activated T cells in new active and relapse tuberculosis. Cell. Mol. Biol. (Noisy-le-grand), 2019, Vol. 65, no. 8, pp. 18-22.Ndishimye P., Zakham F., Musanabaganwa C., Migambi P., Mihai C., Soritau O., El Mzibri M., Pop C.M., Mutesa L.CD4+ regulatory T cells and CD4+ activated T cells in new active and relapse tuberculosis. Cell. Mol. Biol. (Noisy-le-grand), 2019, Vol. 65, no. 8, pp. 18-22.Schaller M.A., Allen R.M., Kimura S., Day C.L., Kunkel S.L. Systemic expression of notch ligand deltalike 4 during mycobacterial infection alters the T Cell immune response. Front. Immunol., 2016, Vol. 7, 527. doi: 10.3389/fimmu.2016.00527.Schaller M.A., Allen R.M., Kimura S., Day C.L., Kunkel S.L. Systemic expression of notch ligand deltalike 4 during mycobacterial infection alters the T Cell immune response. Front. Immunol., 2016, Vol. 7, 527. doi: 10.3389/fimmu.2016.00527.Serebryakova V.A., Sanina A.E., Urazova O.I., Gadzhiev A.A., Stepanova E.P. The role of the Notch signaling pathway in the pathogenesis of lung diseases of non-infectious etiology. Cytology, 2023, Vol. 65, no. 1, pp. 3-10. (In Russ.)Serebryakova V.A., Sanina A.E., Urazova O.I., Gadzhiev A.A., Stepanova E.P. The role of the Notch signaling pathway in the pathogenesis of lung diseases of non-infectious etiology. Cytology, 2023, Vol. 65, no. 1, pp. 3-10. (In Russ.)Shang Y., Smith S., Hu X. Role of Notch signaling in regulating innate immunity and inflammation in health and disease. Protein Cell, 2016, Vol. 7, no. 3, pp. 159-174.Shang Y., Smith S., Hu X. Role of Notch signaling in regulating innate immunity and inflammation in health and disease. Protein Cell, 2016, Vol. 7, no. 3, pp. 159-174.Tchurina Ye.G., Urazova O.I., Novitsky V.V., Kolosov A.Ye., Sionina Ye.V., Filinyuk O.V., Voronkova O.V., Naslednikova I.O. The immune stressor effects of T-regulatory cells under infiltrative tuberculosis of lungs. Russian Clinical Laboratory Diagnostics, 2012, no. 4, pp. 26-29. (In Russ.)Tchurina Ye.G., Urazova O.I., Novitsky V.V., Kolosov A.Ye., Sionina Ye.V., Filinyuk O.V., Voronkova O.V., Naslednikova I.O. The immune stressor effects of T-regulatory cells under infiltrative tuberculosis of lungs. Russian Clinical Laboratory Diagnostics, 2012, no. 4, pp. 26-29. (In Russ.)Timbergen M.J.M., Smits R., Grünhagen D.J., Verhoef C., Sleijfer S., Wiemer E.A.C. Activated signaling pathways and targeted therapies in desmoid-type fibromatosis: A literature review. Front. Oncol., 2019, Vol. 9, 397. doi: 10.3389/fonc.2019.00397.Timbergen M.J.M., Smits R., Grünhagen D.J., Verhoef C., Sleijfer S., Wiemer E.A.C. Activated signaling pathways and targeted therapies in desmoid-type fibromatosis: A literature review. Front. Oncol., 2019, Vol. 9, 397. doi: 10.3389/fonc.2019.00397.

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