mimmunМедицинская иммунологияMedical Immunology (Russia)1563-06252313-741XSPb RAACI10.15789/1563-0625-ROT-3061mimmun-3061Research ArticleКРАТКИЕ СООБЩЕНИЯSHORT COMMUNICATIONSРегуляция цитокинового профиля NK-клеток факторами микроокружения, характерными для беременностиRegulation of the cytokine profile of NK cells by the microenvironment factors typical for pregnancyГребенкинаП. В.GrebenkinaP. V.

Гребенкина П.В. – младший научный сотрудник 

Санкт-Петербург

Grebenkina P.V., Junior Research Associate 

3 Mendeleevskaya Line St., Petersburg 199034 

МихайловаВ. А.MikhailovaV. A.

Михайлова В.А. – д.б.н., старший научный сотрудник лаборатории межклеточных взаимодействий 

Санкт-Петербург

Mikhailova V.A., PhD, MD (Biology), Senior Research Associate, Laboratory of Intercellular Interactions 

3 Mendeleevskaya Line St., Petersburg 199034 

БеспаловаО. Н.BespalovaO. N.

Беспалова О.Н. – д.м.н., заместитель директора по научной работе 

Санкт-Петербург 

Bespalova O.N., PhD, MD (Medicine), Deputy Director for Research 

3 Mendeleevskaya Line St., Petersburg 199034 

СельковС. А.SelkovS. A.

Сельков С.А. – д.м.н., профессор, заслуженный деятель науки РФ, заведующий отделом иммунологии и межклеточных взаимодействий; профессор кафедры иммунологии 

Санкт-Петербург

Selkov S.A., PhD, MD (Medicine), Professor, Honored Scientist of the Russian Federation, Head, Department of Immunology and Intercellular Communications; Professor, Department of Immunology,

3 Mendeleevskaya Line St., Petersburg 199034;St. Petersburg

СоколовД. И.SokolovD. I.

Соколов Д.И. – д.б.н., доцент, заведующий лабораторией межклеточных взаимодействий; профессор кафедры иммунологии 

Санкт-Петербург

Sokolov D.I., PhD, MD (Biology), Associate Professor, Head, Laboratory of Intercellular Communications; Professor, Department of Immunology,

3 Mendeleevskaya Line St., Petersburg 199034;St. Petersburg

ФГБНУ «Институт акушерства, гинекологии и репродуктологии имени Д.О. Отта»РоссияD. Ott Research Institute of Obstetrics, Gynecology and ReproductologyRussian FederationФГБНУ «Институт акушерства, гинекологии и репродуктологии имени Д.О. Отта»; ФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова» Министерства здравоохранения РФРоссияD. Ott Research Institute of Obstetrics, Gynecology and Reproductology; First St. Petersburg State I. Pavlov Medical UniversityRussian Federation202514102024272445450Copyright © Гребенкина П.В., Михайлова В.А., Беспалова О.Н., Сельков С.А., Соколов Д.И., 20252025Гребенкина П.В., Михайлова В.А., Беспалова О.Н., Сельков С.А., Соколов Д.И.Grebenkina P.V., Mikhailova V.A., Bespalova O.N., Selkov S.A., Sokolov D.I.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/3061

Децидуальные NK-клетки обладают отличными фенотипическими и функциональными характеристиками по сравнению с периферическими NK-клетками. Однако механизмы, лежащие в основе развития этих уникальных свойств, остаются малоизученными. Предполагается, что клетки макроокружения оказывают как прямое, так и косвенное влияние на NK-клетки в матке, модулируя их уровень «агрессии» по отношению к тканям плода, включая клетки трофобласт. Одним из механизмов регуляции NK-клеток является выделение цитокинов. Трофобласты, как и другие элементы микроокружения, продуцируют цитокины. Связываясь с рецепторами на поверхности клеток-мишеней, они изменяют поведение NK-клеток. В результате NK-клетки сами могут выделять цитокины, которые, в свою очередь, влияют на поведение других клеток. Как упоминалось ранее, недостаточно данных о причинах и механизмах, лежащих в основе изменений характеристик NK-клеток в матке. Тем не менее эти данные могут стать основой для создания более точной клеточной модели взаимодействия между клетками плода и иммунной системой матери. Кроме того, они могут послужить основой для разработки инструментов диагностики репродуктивных проблем. Целью исследования – изучение цитокинового профиля NK-клеток (продукция TNFα, TGF-β, IFNγ, RANTES, IL-10, VEGF) под влиянием цитокинов, связанных с беременностью, – TNFα, IFNγ, TGF-β1, IL-15, IL-18 или IL-10. Уровни этих цитокинов в кондиционированных средах, полученных после культивирования NK-клеток, были измерены с помощью проточной цитометрии. Было обнаружено, что TGF-β1, секретируемый клетками трофобласта, обладает способностью регулировать цитокиновый профиль NK-клеток. Под его воздействием уровни IFNγ, IL-10 и RANTES в средах, полученных из культуры NK-клеток, были снижены. Основываясь на этих результатах, можно сделать вывод, что существует система, которая контролирует активность NK-клеток через сеть цитокинов. Эти данные указывают на потенциальную возможность использования TGF-β1 для моделирования взаимодействия между NK-клетками и трофобластами in vitro.

Decidual NK cells exhibit distinct phenotypic and functional characteristics as compared to peripheral NK cells. However, the mechanisms underlying development of these unique properties remain poorly understood. The cells in microenvironment are known to exert both direct and indirect influence on NK cells within uterus, modulating their level of “aggressiveness” towards fetal tissues, including trophoblasts. Cytokine release presents a remote regulatory tool for the NK cells. Trophoblasts produce cytokines like as other components of the microenvironment. These cytokines bind the receptors on surface of target cells thud changing the behavior of NK cells. As a result, NK cells may release the own cytokines, which, in turn, influence the behavior of other cells. As mentioned above, there is a lack of data on causes and mechanisms behind the changes in characteristics of NK cells in uterus. Nevertheless, this data can lay the foundation for designing a more accurate cellular model of interactions between fetal cells and maternal immune system. Moreover, it may serve as a basis for developing diagnostic tools for reproductive issues. The aim of our study was to investigate changes in cytokine profile of NK cells, in particular, their production of TNFα, TGF-β, IFNγ, RANTES, IL-10, and VEGF under the influence of cytokines associated with pregnancy, i.e., TNFα, IFNγ, TGF-β1, IL-15, IL-18, or IL-10. The levels of these cytokines in the culture media conditioned by NK cells were measured using flow cytometry. TGF-β1, produced by trophoblasts was found to have the ability of regulating cytokine secretion by NK cells. The levels of IFNγ, IL-10, and RANTES in the media derived from NK cell culture have been decreased under its influence. On the basis of these findings, one may propose the existence of a regulatory system that controls activity of NK cells via the cytokine network. These data suggest a potential for using TGF-β1 to model in vitro interactions between NK cells and trophoblasts.

NK-клеткицитокиныбеременностьтрофобластTGF-βмежклеточные взаимодействиямикроокружениеNK cellscytokinespregnancytrophoblastTGF-βintercellular communicationmicroenvironmentThis study was funded by the project – “Development of diagnostic criteria for predicting and overcoming reproductive losses”, head O.N. Bespalova. State registration number 122041500061-8.ReferencesBačenková D., Trebuňová M., Čížková D., Hudák R., Dosedla E., Findrik-Balogová A., Živčák J. In vitro model of human trophoblast in early placentation. Biomedicines, 2022, Vol. 10, no. 4, 904. doi: 10.3390/biomedicines10040904.Bačenková D., Trebuňová M., Čížková D., Hudák R., Dosedla E., Findrik-Balogová A., Živčák J. In vitro model of human trophoblast in early placentation. Biomedicines, 2022, Vol. 10, no. 4, 904. doi: 10.3390/biomedicines10040904.Burgess S.J., Marusina A.I., Pathmanathan I., Borrego F., Coligan J.E. IL-21 down-regulates NKG2D/DAP10 expression on human NK and CD8+ T cells. J. Immunol., 2006, Vol. 176, no. 3, pp. 1490-1497.Burgess S.J., Marusina A.I., Pathmanathan I., Borrego F., Coligan J.E. IL-21 down-regulates NKG2D/DAP10 expression on human NK and CD8+ T cells. J. Immunol., 2006, Vol. 176, no. 3, pp. 1490-1497.Cai G., Kastelein R.A., Hunter C.A. IL-10 enhances NK cell proliferation, cytotoxicity and production of IFN-gamma when combined with IL-18. Eur. J. Immunol., 1999, Vol. 29, no. 9, pp. 2658-2665.Cai G., Kastelein R.A., Hunter C.A. IL-10 enhances NK cell proliferation, cytotoxicity and production of IFN-gamma when combined with IL-18. Eur. J. Immunol., 1999, Vol. 29, no. 9, pp. 2658-2665.Fujiwara H., Higuchi T., Sato Y., Nishioka Y., Zeng B.X., Yoshioka S., Tatsumi K., Ueda M., Maeda M. Regulation of human extravillous trophoblast function by membrane-bound peptidases. Biochim. Biophys. Acta, 2005, Vol. 1751, no. 1, pp. 26-32.Fujiwara H., Higuchi T., Sato Y., Nishioka Y., Zeng B.X., Yoshioka S., Tatsumi K., Ueda M., Maeda M. Regulation of human extravillous trophoblast function by membrane-bound peptidases. Biochim. Biophys. Acta, 2005, Vol. 1751, no. 1, pp. 26-32.Gómez-Lomelí P., Bravo-Cuellar A., Hernández-Flores G., Jave-Suárez L.F., Aguilar-Lemarroy A., Lerma-Díaz J.M., Domínguez-Rodríguez J.R., Sánchez-Reyes K., Ortiz-Lazareno P.C. Increase of IFN-γ and TNF-γ production in CD107a + NK-92 cells co-cultured with cervical cancer cell lines pre-treated with the HO-1 inhibitor. Cancer Cell Int., 2014, Vol. 14, no. 1, 100. doi: 10.1186/s12935-014-0100-1.Gómez-Lomelí P., Bravo-Cuellar A., Hernández-Flores G., Jave-Suárez L.F., Aguilar-Lemarroy A., LermaDíaz J.M., Domínguez-Rodríguez J.R., Sánchez-Reyes K., Ortiz-Lazareno P.C. Increase of IFN-γ and TNF-γ production in CD107a + NK-92 cells co-cultured with cervical cancer cell lines pre-treated with the HO-1 inhibitor. Cancer Cell Int., 2014, Vol. 14, no. 1, 100. doi: 10.1186/s12935-014-0100-1.Hanna J., Goldman-Wohl D., Hamani Y., Avraham I., Greenfield C., Natanson-Yaron S., Prus D., CohenDaniel L., Arnon T.I., Manaster I., Gazit R., Yutkin V., Benharroch D., Porgador A., Keshet E., Yagel S., Mandelboim O. Decidual NK cells regulate key developmental processes at the human fetal-maternal interface. Nat Med, 2006, Vol. 12, no. 9, pp. 1065-1074.Hanna J., Goldman-Wohl D., Hamani Y., Avraham I., Greenfield C., Natanson-Yaron S., Prus D., CohenDaniel L., Arnon T.I., Manaster I., Gazit R., Yutkin V., Benharroch D., Porgador A., Keshet E., Yagel S., Mandelboim O. Decidual NK cells regulate key developmental processes at the human fetal-maternal interface. Nat Med, 2006, Vol. 12, no. 9, pp. 1065-1074.Klimkiewicz-Blok D., Florjanski J., Zalewski J., Blok R. Analysis of the concentrations of interleukin 15 in amniotic fluid in the second and the third trimesters of pregnancy. Adv. Clin. Exp. Med., 2012, Vol. 21, no. 1, pp. 75-79.Klimkiewicz-Blok D., Florjanski J., Zalewski J., Blok R. Analysis of the concentrations of interleukin 15 in amniotic fluid in the second and the third trimesters of pregnancy. Adv. Clin. Exp. Med., 2012, Vol. 21, no. 1, pp. 75-79.Klimkiewicz-Blok D., Florjanski J., Zalewski J., Blok R. Analysis of the concentrations of interleukin 18 in amniotic fluid in the second and the third trimesters of pregnancy. Adv. Clin. Exp. Med., 2013, Vol. 22, no. 5, pp. 699-703.Klimkiewicz-Blok D., Florjanski J., Zalewski J., Blok R. Analysis of the concentrations of interleukin 18 in amniotic fluid in the second and the third trimesters of pregnancy. Adv. Clin. Exp. Med., 2013, Vol. 22, no. 5, pp. 699-703.Peters C., Meyer A., Kouakanou L., Feder J., Schricker T., Lettau M., Janssen O., Wesch D., Kabelitz D. TGF-beta enhances the cytotoxic activity of Vdelta2 T cells. Oncoimmunology, 2019, Vol. 8, no. 1, e1522471. doi: 10.1080/2162402X.2018.1522471.Peters C., Meyer A., Kouakanou L., Feder J., Schricker T., Lettau M., Janssen O., Wesch D., Kabelitz D. TGF-beta enhances the cytotoxic activity of Vdelta2 T cells. Oncoimmunology, 2019, Vol. 8, no. 1, e1522471. doi: 10.1080/2162402X.2018.1522471.Roth I., Fisher S.J. IL-10 is an autocrine inhibitor of human placental cytotrophoblast MMP-9 production and invasion. Dev. Biol., 1999, Vol. 205, no. 1, pp. 194-204.Roth I., Fisher S.J. IL-10 is an autocrine inhibitor of human placental cytotrophoblast MMP-9 production and invasion. Dev. Biol., 1999, Vol. 205, no. 1, pp. 194-204.Viel S., Marcais A., Guimaraes F.S., Loftus R., Rabilloud J., Grau M., Degouve S., Djebali S., Sanlaville A., Charrier E., Bienvenu J., Marie J.C., Caux C., Marvel J., Town L., Huntington N.D., Bartholin L., Finlay D., Smyth M.J., Walzer T. TGF-beta inhibits the activation and functions of NK cells by repressing the mTOR pathway. Sci. Signal., 2016, Vol. 9, no. 415, ra19. doi: 10.1126/scisignal.aad1884.Viel S., Marcais A., Guimaraes F.S., Loftus R., Rabilloud J., Grau M., Degouve S., Djebali S., Sanlaville A., Charrier E., Bienvenu J., Marie J.C., Caux C., Marvel J., Town L., Huntington N.D., Bartholin L., Finlay D., Smyth M.J., Walzer T. TGF-beta inhibits the activation and functions of NK cells by repressing the mTOR pathway. Sci. Signal., 2016, Vol. 9, no. 415, ra19. doi: 10.1126/scisignal.aad1884.Wang R., Jaw J.J., Stutzman N.C., Zou Z., Sun P.D. Natural killer cell-produced IFN-gamma and TNF-alpha induce target cell cytolysis through up-regulation of ICAM-1. J. Leukoc. Biol., 2012, Vol. 91, no. 2, pp. 299-309.Wang R., Jaw J.J., Stutzman N.C., Zou Z., Sun P.D. Natural killer cell-produced IFN-gamma and TNF-alpha induce target cell cytolysis through up-regulation of ICAM-1. J. Leukoc. Biol., 2012, Vol. 91, no. 2, pp. 299-309.Wang X., Liang C., Xia W., Guo C., Niu Z., Zhu W., Zhang H. VEGF165b augments NK92 cytolytic activity against human K562 leukemia cells by upregulating the levels of perforin and granzyme B via the VEGR1-PLC pathway. Mol. Immunol., 2020, Vol. 128, pp. 41-46.Wang X., Liang C., Xia W., Guo C., Niu Z., Zhu W., Zhang H. VEGF165b augments NK92 cytolytic activity against human K562 leukemia cells by upregulating the levels of perforin and granzyme B via the VEGR1-PLC pathway. Mol. Immunol., 2020, Vol. 128, pp. 41-46.Weiss I.D., Shoham H., Wald O., Wald H., Beider K., Abraham M., Barashi N., Galun E., Nagler A., Peled A. Ccr5 deficiency regulates the proliferation and trafficking of natural killer cells under physiological conditions. Cytokine, 2011, Vol. 54, no. 3, pp. 249-257.Weiss I.D., Shoham H., Wald O., Wald H., Beider K., Abraham M., Barashi N., Galun E., Nagler A., Peled A. Ccr5 deficiency regulates the proliferation and trafficking of natural killer cells under physiological conditions. Cytokine, 2011, Vol. 54, no. 3, pp. 249-257.Zhang C., Tian Z. NK cell subsets in autoimmune diseases. J. Autoimmun., 2017, Vol. 83, pp. 22-30.Zhang C., Tian Z. NK cell subsets in autoimmune diseases. J. Autoimmun., 2017, Vol. 83, pp. 22-30.

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