mimmunМедицинская иммунологияMedical Immunology (Russia)1563-06252313-741XSPb RAACI10.15789/1563-0625-SOP-2730mimmun-2730Research ArticleКРАТКИЕ СООБЩЕНИЯSHORT COMMUNICATIONSИсследование фенотипических и цитотоксических свойств эритроидных клеток селезенки при гемопоэз-стимулирующих воздействияхStudy of phenotypic and cytotoxic properties of erythroid cells of the spleen under hematopoiesis-stimulating effectshttps://orcid.org/0000-0001-8773-0599ШевченкоЮ. А.ShevchenkoYu. A.

Шевченко Юлия Александровна  – кандидат биологических наук, старший научный сотрудник

630099, г. Новосибирск, ул. Ядринцевская, 14

Yuliya A. Shevchenko, PhD (Biology), Senior Research Associate

14 Yadrintsevskaya St Novosibirsk 630099

shevcen@ngs.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7175-4051НазаровК. В.NazarovK. V.

Назаров Кирилл Вячеславович – аспирант

Новосибирск

Postgraduate Student

Novosibirsk

kirill.lacrimator@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7366-7768СенниковС. В.SennikovS. V.

Сенников Сергей Витальевич – доктор медицинских наук, профессор, заведующий лабораторией молекулярной иммунологии

Новосибирск

PhD, MD (Medicine), Professor, Head of the Laboratory

Novosibirsk

sennikovsv@mail.ruФГБНУ «Научно-исследовательский институт фундаментальной и клинической иммунологии»РоссияResearch Institute of Fundamental and Clinical ImmunologyRussian Federation202301062023253495500Copyright © Шевченко Ю.А., Назаров К.В., Сенников С.В., 20232023Шевченко Ю.А., Назаров К.В., Сенников С.В.Shevchenko Y.A., Nazarov K.V., Sennikov S.V.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/2730

В последние годы исследования выявили большое разнообразие функций эритроидных клеток, в том числе в модуляции врожденного и адаптивного иммунного ответа. Анемический или гипоксический стресс стимулирует физиологический ответ в виде стрессового эритропоэза, направленного на увеличение доставки кислорода к тканям. При стрессовом эритропоэзе активируются клеткипредшественники и используются механизмы, которые отличаются от стационарного эритропоэза костного мозга. Для рассмотрения роли эритроидных клеток в регуляции гемопоэза были смоделированы гемопоэз-активирующие состояния: химически индуцированная гемолитическая анемия, острая кровопотеря, гипоксия. Серию экспериментов проводили на мышах-гибридах первого поколения CBA C57Bl6. Выделение эритроидных клеток проводили с помощью магнитной сепарации по маркеру CD71. Стадии дифференцировки эритроидных клеток определяли по сочетанию экспрессии маркеров TER-119, CD71 и параметров прямого светорассеяния в популяции как CD45-позитивных, так и CD45-негативных клеток селезенки. Для изучения иммунорегуляторной активности эритроидных клеток мы исследовали опосредованную цитотоксичность спленоцитов против опухолевых клеток линии мышиной меланомы B78 после культивирования с кондиционными средами селезенок после различных гемопоэз-стимулирующих воздействий. При различных гемопоэз-стимулирующих воздействиях происходит реорганизация количественного и качественного состава клеток селезенки в зависимости от компенсаторного механизма для восстановления гомеостаза. Анализ клеточного состава селезенки показал, что при гемопоэз-стимулирующих воздействиях происходит перераспределение популяций c маркером CD45: при гипоксии резко снижается количество CD45-негативных клеток и повышается количество CD45-позитивных клеток. Популяция базофильных эритробластов наименее подвержена количественному изменению при всех гемопоэз-стимулирующих воздействиях. При гипоксии наблюдается наиболее заметное изменение клеточного состава селезенки за счет повышенного накопления CD45-позитивных эритроидных клеток в селезенке. Медиаторы эритроидных клеток селезенки мышей после гипоксии не приводят к усилению цитотоксического проапоптотического действия спленоцитов на опухолевые клетки в отличие от эритроидных клеток нормальной селезенки, селезенки при анемии и кровопотере. Таким образом, именно тканевая гипоксия является процессом, который не только стимулирует эритропоэз, но и приводит к максимальному изменению супрессивных свойств окружающих клеток. Мы предполагаем, что реализация компенсаторных механизмов при исследованных гематопоэз-стимулирующих воздействиях направлена на активацию механизмов врожденного иммунитета и локальной иммуносупресии для предотвращения местного воспаления, накопления питательных веществ и привлечения клеточных элементов в очаг гемопоэза для восстановления гомеостатических функций.

In recent years, research has revealed a wide variety of erythroid cell functions, including modulation of innate and adaptive immune responses. Anemic or hypoxic stress stimulates a physiological response in the form of stress erythropoiesis, aimed at increasing oxygen delivery to tissues. Stress erythropoiesis activates progenitor cells and uses mechanisms that differ from stationary bone marrow erythropoiesis. To consider the role of erythroid cells in the regulation of hematopoiesis, hematopoiesis-activating states were modeled: chemically induced hemolytic anemia, acute blood loss, hypoxia. A series of experiments was carried out on first-generation hybrid mice CBA C57Bl6. Isolation of erythroid cells was performed using magnetic separation for the CD71 marker. The stages of differentiation of erythroid cells were determined by the combination of expression of TER-119 and CD71 markers and direct light scattering parameters in the population of both CD45-positive and CD45-negative spleen cells. To study the immunoregulatory activity of erythroid cells, we investigated the mediated cytotoxicity of splenocytes against tumor cells of the mouse melanoma B78 line after cultivation with conditioned spleen media after various hematopoiesis-stimulating effects. With various hemopoiesis-stimulating effects, the quantitative and qualitative composition of the spleen cells is reorganized depending on the compensatory mechanism for restoring homeostasis. An analysis of the cellular composition of the spleen showed that under hematopoiesis-stimulating effects, a redistribution of populations with the CD45 marker occurs: during hypoxia, the number of CD45-negative cells sharply decreases and the number of CD45-positive cells increases. The population of basophilic erythroblasts is the least susceptible to quantitative changes under all hematopoiesis-stimulating effects. During hypoxia, the most noticeable change in the cellular composition of the spleen is observed due to the increased accumulation of CD45-positive erythroid cells in the spleen. Mediators of erythroid cells of the spleen of mice after hypoxia do not lead to an increase in the cytotoxic proapoptotic effect of splenocytes on tumor cells, in contrast to the erythroid cells of the normal spleen, spleen with anemia and blood loss. Thus, it is tissue hypoxia that is the process that not only stimulates erythropoiesis, but also leads to the maximum change in the suppressive properties of surrounding cells. We assume that the implementation of compensatory mechanisms under the studied hematopoiesis-stimulating effects is aimed at activating the mechanisms of innate immunity and local immunosuppression to prevent local inflammation, accumulate nutrients, and attract cellular elements to the focus of hematopoiesis to restore homeostatic functions.

эритробластыселезенкаанемиягипоксияострая кровопотерятерминальная дифференцировкаerythroblastsspleenanemiahypoxiaacute blood lossterminal differentiationМинистерство высшего образования и науки. Государственное задание № 122011800108-0The study was carried out at the expense of State Assignment No. 122011800108-0.ReferencesBennett L.F., Liao C., Paulson R.F. Stress erythropoiesis model systems. Methods Mol Biol., 2018, Vol. 1698, pp. 91-102.Bennett L.F., Liao C., Paulson R.F. Stress erythropoiesis model systems. Methods Mol Biol., 2018, Vol. 1698, pp. 91-102.Bennett L.F., Liao C., Quickel M.D., Yeoh B.S., Vijay-Kumar M., Hankey-Giblin P., Prabhu K.S., Paulson R.F. Inflammation induces stress erythropoiesis through heme-dependent activation of SPI-C. Sci. Signal, 2019, Vol. 12, no. 598, eaap7336.Bennett L.F., Liao C., Quickel M.D., Yeoh B.S., Vijay-Kumar M., Hankey-Giblin P., Prabhu K.S., Paulson R.F. Inflammation induces stress erythropoiesis through heme-dependent activation of SPI-C. Sci. Signal, 2019, Vol. 12, no. 598, eaap7336.Chen J., Qiao Y.D., Li X., Xu J.L., Ye Q.J., Jiang N., Zhang H., Wu X.Y. Intratumoral CD45+CD71+ erythroid cells induce immune tolerance and predict tumor recurrence in hepatocellular carcinoma. Cancer Lett., Vol. 499, pp. 85-98.Chen J., Qiao Y.D., Li X., Xu J.L., Ye Q.J., Jiang N., Zhang H., Wu X.Y. Intratumoral CD45+CD71+ erythroid cells induce immune tolerance and predict tumor recurrence in hepatocellular carcinoma. Cancer Lett., Vol. 499, pp. 85-98.Craig W., Poppema S., Little M.T., Dragowska W., Lansdorp P.M. CD45 isoform expression on human haemopoietic cells at different stages of development. Br. J. Haematol., 1994 , Vol. 88 , no. 1 , pp. 24-30.Craig W., Poppema S., Little M.T., Dragowska W., Lansdorp P.M. CD45 isoform expression on human haemopoietic cells at different stages of development. Br. J. Haematol., 1994 , Vol. 88 , no. 1 , pp. 24-30.Han Y., Liu Q., Hou J., Gu Y., Zhang Y., Chen Z., Fan J., Zhou W., Qiu S., Zhang Y., Dong T., Li N., Jiang Z., Zhu H., Zhang Q., Ma Y., Zhang L., Wang Q., Yu Y., Li N., Cao X. Tumor-induced generation of splenic erythroblastlike ter-cells promotes tumor progression. Cell, 2018 , Vol. 173, no. 3, pp. 634-648.e12.Han Y., Liu Q., Hou J., Gu Y., Zhang Y., Chen Z., Fan J., Zhou W., Qiu S., Zhang Y., Dong T., Li N., Jiang Z., Zhu H., Zhang Q., Ma Y., Zhang L., Wang Q., Yu Y., Li N., Cao X. Tumor-induced generation of splenic erythroblastlike ter-cells promotes tumor progression. Cell, 2018 , Vol. 173, no. 3, pp. 634-648.e12.Hughes A., Dhoot G.K. Dysregulated cancer cell transdifferentiation into erythrocytes is an additional metabolic stress in hepatocellular carcinoma. Tumour Biol., 2018, Vol. 40, no. 11, 1010428318811467. doi: 10.1177/1010428318811467.Hughes A., Dhoot G.K. Dysregulated cancer cell transdifferentiation into erythrocytes is an additional metabolic stress in hepatocellular carcinoma. Tumour Biol., 2018, Vol. 40, no. 11, 1010428318811467. doi: 10.1177/1010428318811467.Mello F.V., Land M.G.P., Costa E.S., Teodósio C., Sanchez M.L., Bárcena P., Peres R.T., Pedreira C.E., Alves L.R., Orfao A. Maturation-associated gene expression profiles during normal human bone marrow erythropoiesis. Cell Death Discov., 2019, Vol. 5, 69. doi: 10.1038/s41420-019-0151-0.Mello F.V., Land M.G.P., Costa E.S., Teodósio C., Sanchez M.L., Bárcena P., Peres R.T., Pedreira C.E., Alves L.R., Orfao A. Maturation-associated gene expression profiles during normal human bone marrow erythropoiesis. Cell Death Discov., 2019, Vol. 5, 69. doi: 10.1038/s41420-019-0151-0.Mori Y., Chen J.Y., Pluvinage J.V., Seita J., Weissman I.L. Prospective isolation of human erythroid lineagecommitted progenitors. Proc. Natl Acad. Sci. USA, 2015, Vol. 112, no. 31, pp. 9638-9643.Mori Y., Chen J.Y., Pluvinage J.V., Seita J., Weissman I.L. Prospective isolation of human erythroid lineagecommitted progenitors. Proc. Natl Acad. Sci. USA, 2015, Vol. 112, no. 31, pp. 9638-9643.Palazon A., Goldrath A.W., Nizet V., Johnson R.S. HIF transcription factors, inflammation, and immunity. Immunity, 2014, Vol. 41, no. 4, pp. 518-528.Palazon A., Goldrath A.W., Nizet V., Johnson R.S. HIF transcription factors, inflammation, and immunity. Immunity, 2014, Vol. 41, no. 4, pp. 518-528.Popescu D.M., Botting R.A., Stephenson E., Green K., Webb S., Jardine L., Calderbank E.F., Polanski K., Goh I., Efremova M., Acres M., Maunder D., Vegh P., Gitton Y., Park J.E., Vento-Tormo R., Miao Z., Dixon D., Rowell R., McDonald D., Fletcher J., Poyner E., Reynolds G., Mather M., Moldovan C., Mamanova L., Greig F., Young M.D., Meyer K.B., Lisgo S., Bacardit J., Fuller A., Millar B., Innes B., Lindsay S., Stubbington M.J.T., Kowalczyk M.S., Li B., Ashenberg O., Tabaka M., Dionne D., Tickle T.L., Slyper M., Rozenblatt-Rosen O., Filby A., Carey P., Villani A.C., Roy A., Regev A., Chédotal A., Roberts I., Göttgens B., Behjati S., Laurenti E., Teichmann S.A., Haniffa M. Decoding human fetal liver haematopoiesis. Nature, 2019, Vol. 574, no. 7778, pp. 365-371.Popescu D.M., Botting R.A., Stephenson E., Green K., Webb S., Jardine L., Calderbank E.F., Polanski K., Goh I., Efremova M., Acres M., Maunder D., Vegh P., Gitton Y., Park J.E., Vento-Tormo R., Miao Z., Dixon D., Rowell R., McDonald D., Fletcher J., Poyner E., Reynolds G., Mather M., Moldovan C., Mamanova L., Greig F., Young M.D., Meyer K.B., Lisgo S., Bacardit J., Fuller A., Millar B., Innes B., Lindsay S., Stubbington M.J.T., Kowalczyk M.S., Li B., Ashenberg O., Tabaka M., Dionne D., Tickle T.L., Slyper M., Rozenblatt-Rosen O., Filby A., Carey P., Villani A.C., Roy A., Regev A., Chédotal A., Roberts I., Göttgens B., Behjati S., Laurenti E., Teichmann S.A., Haniffa M. Decoding human fetal liver haematopoiesis. Nature, 2019, Vol. 574, no. 7778, pp. 365-371.Sennikov S.V., Inzhelevskaya T.V., Eremina L.V., Kozlov V.A. Regulation of functional activity of bone marrow hemopoietic stem cells by erythroid cells in mice. Bull. Exp. Biol. Med., 2000, Vol. 130, no. 12, pp. 1159-1161.Sennikov S.V., Inzhelevskaya T.V., Eremina L.V., Kozlov V.A. Regulation of functional activity of bone marrow hemopoietic stem cells by erythroid cells in mice. Bull. Exp. Biol. Med., 2000, Vol. 130, no. 12, pp. 1159-1161.Sennikov S.V., Injelevskaya T.V., Krysov S.V., Silkov A.N., Kovinev I.B., Dyachkova N.J Zenkov A.N., Loseva M.I., Kozlov V.A. Production of hemo- and immunoregulatory cytokines by erythroblast antigen+ and glycophorin A+ cells from human bone marrow. BMC Cell Biol., 2004, Vol. 5, no. 1, 39. doi: 10.1186/1471-2121-5-39.Sennikov S.V., Injelevskaya T.V., Krysov S.V., Silkov A.N., Kovinev I.B., Dyachkova N.J Zenkov A.N., Loseva M.I., Kozlov V.A. Production of hemo- and immunoregulatory cytokines by erythroblast antigen+ and glycophorin A+ cells from human bone marrow. BMC Cell Biol., 2004, Vol. 5, no. 1, 39. doi: 10.1186/1471-2121-5-39.Sennikov S.V., Krysov S.V., Injelevskaya T.V., Silkov A.N., Kozlov V.A. Production of cytokines by immature erythroid cells derived from human embryonic liver. Eur. Cytokine Netw., 2001, Vol. 12, no. 2, pp. 274-279.Sennikov S.V., Krysov S.V., Injelevskaya T.V., Silkov A.N., Kozlov V.A. Production of cytokines by immature erythroid cells derived from human embryonic liver. Eur. Cytokine Netw., 2001, Vol. 12, no. 2, pp. 274-279.Tusi B.K., Wolock S.L., Weinreb C., Hwang Y., Hidalgo D., Zilionis R., Waisman A., Huh J.R., Klein A.M., Socolovsky M. Population snapshots predict early haematopoietic and erythroid hierarchies. Nature, 2018, Vol. 555, no. 7694, pp. 54-60.Tusi B.K., Wolock S.L., Weinreb C., Hwang Y., Hidalgo D., Zilionis R., Waisman A., Huh J.R., Klein A.M., Socolovsky M. Population snapshots predict early haematopoietic and erythroid hierarchies. Nature, 2018, Vol. 555, no. 7694, pp. 54-60.

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