mimmunМедицинская иммунологияMedical Immunology (Russia)1563-06252313-741XSPb RAACI10.15789/1563-0625-PAO-2779mimmun-2779Research ArticleКРАТКИЕ СООБЩЕНИЯSHORT COMMUNICATIONSФагоцитарная активность моноцитов периферической крови в условиях in vivo и in vitro гипоксии у высокоустойчивых и низкоустойчивых к недостатку кислорода крысPhagocytic activity of peripheral blood monocytes under in vivo and in vitro hypoxia conditions in tolerant and susceptible to oxygen deficiency ratshttps://orcid.org/0000-0002-1337-7160ДжалиловаД. Ш.DzhalilovaD. Sh.

Джалилова Джулия Шавкатовна – кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории иммуноморфологии воспаления

117418, Москва, ул. Цюрупы, 3

Dzhuliia Sh. Dzhalilova, PhD (Biology), Leading Research Associate, Laboratory of Immunomorphology of Inflammation

3 Tsyurupa St Moscow 117418

juliajal93@mail.ruКосыреваА. М.KosyrevaA. M.

Доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник, заведующая лабораторией нейроморфологии

Москва

PhD, MD (Biology), Leading Research Associate, Laboratory of Neuromorphology, Head, Laboratory of Neuromorphology

Moscow

ЦветковИ. С.TsvetkovI. S.

Кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории иммуноморфологии воспаления

Москва

PhD (Biology), Senior Research Associate, Laboratory of Immunomorphology of Inflammation

Moscow

МакароваО. В.MakarovaO. V.

Доктор медицинских наук, профессор, главный научный сотрудник, заведующая лабораторией иммуноморфологии воспаления

Москва

PhD, MD (Medicine), Professor, Chief Research Associate, Head, Laboratory of Immunomorphology of Inflammation

Moscow

Научно-исследовательский институт морфологии человека имени академика А.П. Авцына ФГБНУ «Российский научный центр хирургии имени академика Б.В. Петровского»РоссияA. Avtsyn Research Institute of Human Morphology, Petrovsky National Research Centre of SurgeryRussian Federation202301062023253551556Copyright © Джалилова Д.Ш., Косырева А.М., Цветков И.С., Макарова О.В., 20232023Джалилова Д.Ш., Косырева А.М., Цветков И.С., Макарова О.В.Dzhalilova D.S., Kosyreva A.M., Tsvetkov I.S., Makarova O.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/2779

Известно, что существуют индивидуальные различия устойчивости к гипоксии, которые могут определять предрасположенность к развитию и тяжесть течения различных заболеваний, в том числе инфекционно-воспалительных и опухолевых. Стандартизованных способов оценки устойчивости к гипоксии экспериментальных животных и людей без гипоксического воздействия не существует. Поиск молекулярно-биологических маркеров, позволяющих выявить людей с различной устойчивостью к дефициту кислорода в условиях нормоксии или при умеренном гипоксическом воздействии, несомненно целесообразен. Возможно, что оценка исходной устойчивости к гипоксии позволит прогнозировать развитие и тяжесть течения заболеваний, механизмы которых связаны с кислородной недостаточностью. Одним из способов оценки устойчивости организма к гипоксии без воздействия в барокамере или в условиях гор может быть моделирование гипоксии in vitro. Цель исследования – охарактеризовать фагоцитарную активность моноцитов периферической крови у высокоустойчивых и низкоустойчивых к гипоксии крыс Wistar в условиях нормоксии, а также после гипоксического воздействия in vitro и in vivo. Устойчивость крыс к гипоксии определяли по «времени жизни» животных «на высоте» 11 500 м в барокамере. Через месяц после определения устойчивости к гипоксии одну группу крыс помещали в барокамеру на высоту 5000 м на 1 час для моделирования гипоксического состояния in vivo, а у другой группы крыс получали кровь из хвостовой вены для моделирования гипоксического состояния in vitro в условиях 1% кислорода в течение 1 часа. Проводили оценку фагоцитарной активности моноцитов периферической крови методом проточной цитофлуориметрии. Показано, что в условиях нормоксии у исходно высокоустойчивых и низкоустойчивых к гипоксии крыс фагоцитарная активность моноцитов не различалась. Фагоцитарная активность моноцитов после in vitro и in vivo гипоксического воздействия была выше у высокоустойчивых к гипоксии животных по сравнению с низкоустойчивыми. Увеличение фагоцитарной активности моноцитов по сравнению с условиями нормоксии наблюдалось только у высокоустойчивых крыс в условиях in vitro гипоксического воздействия. Полученные результаты свидетельствуют о том, что высокоустойчивые и низкоустойчивые к гипоксии организмы различаются по фагоцитарной активности моноцитов в условиях недостатка кислорода, что может определять течение воспалительных и опухолевых заболеваний. При поиске маркеров устойчивости организма к гипоксии целесообразно использовать моделирование гипоксии in vitro.

It is known that there are individual differences in resistance to hypoxia, which can determine the predisposition to the development and severity of various diseases, including infectious, inflammatory and tumor. There are no standardized methods for assessing resistance to hypoxia in experimental animals and humans without hypoxic exposure. The search for molecular-biological markers, identifying people with different resistance to oxygen deficiency under normoxic conditions or under moderate hypoxic exposure is undoubtedly efficient. It is possible that the assessment of the basic resistance to hypoxia can help to predict the development and severity of the course of diseases, the mechanisms of which are associated with oxygen deficiency. One of the methods to assess organism resistance to hypoxia without exposure in a decompression chamber or in highland conditions can be modeling hypoxia in vitro. The aim of the study was to characterize the phagocytic activity of peripheral blood monocytes in tolerant and susceptible to hypoxia Wistar rats under normoxic conditions, as well as after hypoxic exposure in vitro and in vivo. The resistance of rats to hypoxia was determined by the gasping time at an altitude of 11.500 m in a decompression chamber. A month after determining the resistance to hypoxia, one group of rats was placed in a decompression chamber at an altitude of 5,000 m for 1 hour to simulate the hypoxic state in vivo. Blood from the tail vein of the other group of rats was placed in 1% oxygen for 1 hour to simulate the hypoxic state in vitro. The phagocytic activity of peripheral blood monocytes was assessed by flow cytometry. It was demonstrated that phagocytic activity of monocytes did not differ in tolerant and susceptible to hypoxia rats under normoxic conditions. The phagocytic activity of monocytes after in vitro and in vivo hypoxic exposure was higher in tolerant to hypoxia animals in comparison to susceptible ones. An increase in the phagocytic activity of monocytes compared to normoxia conditions was observed only in tolerant rats under in vitro conditions of hypoxic exposure. The obtained results indicate that tolerant and susceptible to hypoxia organisms differ in the phagocytic activity of monocytes under conditions of oxygen deficiency, which can determine the course of inflammatory and tumor diseases. The data obtained will be the basis for further experimental investigations organism hypoxia resistance markers.

моноцитыфагоцитозin vitroустойчивость к гипоксиифагоцитарная активностькрысыmonocytesphagocytosisin vitroresistance to hypoxiaphagocytic activityratsThe work was carried out and financed under the budgetary topic 122030200530-6 “Cellular and molecular biological mechanisms of inflammation in the development of socially significant human diseases”ReferencesAnand R.J., Gribar S.C., Li J., Kohler J.W., Branca M.F., Dubowski T., Sodhi C.P., Hackam D.J. Hypoxia causes an increase in phagocytosis by macrophages in a HIF-1alpha-dependent manner. J. Leukoc. Biol., 2007, Vol. 82, no. 5, pp. 1257-1265.Anand R.J., Gribar S.C., Li J., Kohler J.W., Branca M.F., Dubowski T., Sodhi C.P., Hackam D.J. Hypoxia causes an increase in phagocytosis by macrophages in a HIF-1alpha-dependent manner. J. Leukoc. Biol., 2007, Vol. 82, no. 5, pp. 1257-1265.Dzhalilova D.Sh., Diatroptov M.E., Tsvetkov I.S., Makarova O.V., Kuznetsov S.L. Expression of Hif-1α, Nf-κb, and Vegf genes in the liver and blood serum levels of HIF-1α, erythropoietin, VEGF, TGF-β, 8-isoprostane, and corticosterone in Wistar rats with high and low resistance to hypoxia. Bull. Exp. Biol. Med., 2018, Vol. 165, no. 6, pp. 781-785.Dzhalilova D.Sh., Diatroptov M.E., Tsvetkov I.S., Makarova O.V., Kuznetsov S.L. Expression of Hif-1α, Nf-κb, and Vegf genes in the liver and blood serum levels of HIF-1α, erythropoietin, VEGF, TGF-β, 8-isoprostane, and corticosterone in Wistar rats with high and low resistance to hypoxia. Bull. Exp. Biol. Med., 2018, Vol. 165, no. 6, pp. 781-785.Dzhalilova D.Sh., Kosyreva A.M., Diatroptov M.E., Ponomarenko E.A., Tsvetkov I.S., Zolotova N.A., Mkhitarov V.A., Khochanskiy D.N., Makarova O.V. Dependence of the severity of the systemic inflammatory response on resistance to hypoxia in male Wistar rats. J. Inflam. Res., 2019, Vol. 12, pp. 73-86.Dzhalilova D.Sh., Kosyreva A.M., Diatroptov M.E., Ponomarenko E.A., Tsvetkov I.S., Zolotova N.A., Mkhitarov V.A., Khochanskiy D.N., Makarova O.V. Dependence of the severity of the systemic inflammatory response on resistance to hypoxia in male Wistar rats. J. Inflam. Res., 2019, Vol. 12, pp. 73-86.Ferraro E., Germanò M., Mollace R., Mollace V., Malara N. HIF-1, the Warburg effect, and macrophage/ microglia polarization potential role in COVID-19 pathogenesis. Oxid. Med. Cell Longev., 2021, Vol. 2021, 8841911. doi: 10.1155/2021/8841911.Ferraro E., Germanò M., Mollace R., Mollace V., Malara N. HIF-1, the Warburg effect, and macrophage/ microglia polarization potential role in COVID-19 pathogenesis. Oxid. Med. Cell Longev., 2021, Vol. 2021, 8841911. doi: 10.1155/2021/8841911.Fritzenwanger M., Jung C., Goebel B., Lauten A., Figulla H.R. Impact of short-term systemic hypoxia on phagocytosis, cytokine production, and transcription factor activation in peripheral blood cells. Mediators Inflamm., 2011, Vol. 2011, 429501. doi: 10.1155/2011/429501.Fritzenwanger M., Jung C., Goebel B., Lauten A., Figulla H.R. Impact of short-term systemic hypoxia on phagocytosis, cytokine production, and transcription factor activation in peripheral blood cells. Mediators Inflamm., 2011, Vol. 2011, 429501. doi: 10.1155/2011/429501.Jain K., Suryakumar G., Prasad R., Ganju L. Upregulation of cytoprotective defense mechanisms and hypoxia-responsive proteins imparts tolerance to acute hypobaric hypoxia. High Alt. Med. Biol., 2013, Vol. 14, pp. 65-77.Jain K., Suryakumar G., Prasad R., Ganju L. Upregulation of cytoprotective defense mechanisms and hypoxia-responsive proteins imparts tolerance to acute hypobaric hypoxia. High Alt. Med. Biol., 2013, Vol. 14, pp. 65-77.Julian C.G., Subudhi A.W., Hill R.C., Wilson M.J., Dimmen A.C., Hansen K.C., Roach R.C. Exploratory proteomic analysis of hypobaric hypoxia and acute mountain sickness in humans. J. Appl. Physiol., 2013, Vol. 116, pp. 937-944.Julian C.G., Subudhi A.W., Hill R.C., Wilson M.J., Dimmen A.C., Hansen K.C., Roach R.C. Exploratory proteomic analysis of hypobaric hypoxia and acute mountain sickness in humans. J. Appl. Physiol., 2013, Vol. 116, pp. 937-944.Kirova Y.I., Germanova E.L., Lukyanova L.D. Phenotypic features of the dynamics of HIF-1α levels in rat neocortex in different hypoxia regimens. Bull. Exp. Biol. Med., 2013, Vol. 154, pp. 718-722.Kirova Y.I., Germanova E.L., Lukyanova L.D. Phenotypic features of the dynamics of HIF-1α levels in rat neocortex in different hypoxia regimens. Bull. Exp. Biol. Med., 2013, Vol. 154, pp. 718-722.Lu H., Wang R., Li W., Xie H., Wang C., Hao Y., Sun Y., Jia Z. Plasma cytokine profiling to predict susceptibility to acute mountain sickness. Eur. Cytokine Netw., 2016, Vol. 27, no. 4, pp. 90-96.Lu H., Wang R., Li W., Xie H., Wang C., Hao Y., Sun Y., Jia Z. Plasma cytokine profiling to predict susceptibility to acute mountain sickness. Eur. Cytokine Netw., 2016, Vol. 27, no. 4, pp. 90-96.Martins F., Oliveira R., Cavadas B., Pinto F., Cardoso A.P., Castro F., Sousa B., Pinto M.L., Silva A.J., Adão D., Loureiro J.P., Pedro N., Reis R.M., Pereira L., Oliveira M.J., Costa A.M. Hypoxia and macrophages act in concert towards a beneficial outcome in colon cancer. Cancers (Basel), 2020, Vol. 12, no. 4, 818. doi: 10.3390/cancers12040818.Martins F., Oliveira R., Cavadas B., Pinto F., Cardoso A.P., Castro F., Sousa B., Pinto M.L., Silva A.J., Adão D., Loureiro J.P., Pedro N., Reis R.M., Pereira L., Oliveira M.J., Costa A.M. Hypoxia and macrophages act in concert towards a beneficial outcome in colon cancer. Cancers (Basel), 2020, Vol. 12, no. 4, 818. doi: 10.3390/cancers12040818.McGettrick A.F., O’Neill L.A.J. The Role of HIF in Immunity and Inflammation. Cell Metab., 2020, Vol. 32, no. 4, pp. 524-536.McGettrick A.F., O’Neill L.A.J. The Role of HIF in Immunity and Inflammation. Cell Metab., 2020, Vol. 32, no. 4, pp. 524-536.Soree P., Gupta R.K., Singh K., Desiraju K., Agrawal A., Vats P., Bharadwaj A., Baburaj T.P., Chaudhary P., Singh, V.K. Raised HIF1α during normoxia in high altitude pulmonary edema susceptible non-mountaineers. Sci. Rep., 2016, Vol. 6, 26468. doi: 10.1038/srep26468.Soree P., Gupta R.K., Singh K., Desiraju K., Agrawal A., Vats P., Bharadwaj A., Baburaj T.P., Chaudhary P., Singh, V.K. Raised HIF1α during normoxia in high altitude pulmonary edema susceptible non-mountaineers. Sci. Rep., 2016, Vol. 6, 26468. doi: 10.1038/srep26468.Sotoodehnejadnematalahi F., Burke B. Human activated macrophages and hypoxia: a comprehensive review of the literature. Iran J. Basic Med. Sci., 2014, Vol. 17, pp. 820-830.Sotoodehnejadnematalahi F., Burke B. Human activated macrophages and hypoxia: a comprehensive review of the literature. Iran J. Basic Med. Sci., 2014, Vol. 17, pp. 820-830.Talla U., Bozonet S.M., Parker H.A., Hampton M.B., Vissers M.C.M. Prolonged exposure to hypoxia induces an autophagy-like cell survival program in human neutrophils. J. Leukoc. Biol., 2019, Vol. 106, no. 6, pp. 1367-1379.Talla U., Bozonet S.M., Parker H.A., Hampton M.B., Vissers M.C.M. Prolonged exposure to hypoxia induces an autophagy-like cell survival program in human neutrophils. J. Leukoc. Biol., 2019, Vol. 106, no. 6, pp. 1367-1379.van Patot M.C., Gassmann M. Hypoxia: adapting to high altitude by mutating EPAS-1, the gene encoding HIF-2a. High Alt. Med. Biol., 2011, Vol. 12, no. 2, pp. 157-167.van Patot M.C., Gassmann M. Hypoxia: adapting to high altitude by mutating EPAS-1, the gene encoding HIF-2a. High Alt. Med. Biol., 2011, Vol. 12, no. 2, pp. 157-167.

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