mimmunМедицинская иммунологияMedical Immunology (Russia)1563-06252313-741XSPb RAACI10.15789/1563-0625-CBI-16780mimmun-3087Research ArticleКРАТКИЕ СООБЩЕНИЯSHORT COMMUNICATIONSКлеточная гемотестсистема in vitro для определения активности инфламмасомы NLRP3Cell-based in vitro hemoassay for evaluation of NLRP3-inflammasome activityОсинаН. К.OssinaN. K.

Осина Наталья Константиновна – к.б.н., ведущий научный сотрудник Научно-исследовательского института «БиоТех».

443099, Самара, ул. Чапаевская, 89

Тел.: 8 (927) 600-52-15

Natalya K. Ossina - PhD (Biology), Leading Research Associate, Research Center “BioTech”, Samara State Medical University.

89 Chapaevskaya St Samara 443099

Phone: +7 (927) 600-52-15

n.k.osina@samsmu.ruВоловаЛ. Т.VolovaL. T.

Д.м.н., профессор, директор Научно-исследовательского института «БиоТех».

Самара

PhD, MD (Medicine), Professor, Director, Research Center “BioTech”, Samara State Medical University.

Samara

ЛебедевП. А.LebedevP. A.

Д.м.н., профессор, заведующий кафедрой терапии с курсом функциональной диагностики, Институт профессионального образования.

Самара

PhD, MD (Medicine), Professor, Head, Department of Therapy with a Course of Functional Diagnostics, Institute of Postgraduate Education, Samara State Medical University.

Samara

ШафиеваИ. A.ShafievaI. A.

К.м.н., заведующая отделением эндокринологии и ревматологии.

Самара

PhD (Medicine), Head, Department of Endocrinology and Rheumatology, Samara State Medical University.

Samara

ПугачевЕ. И.PugachevE. I.

Научный сотрудник Научно-исследовательского института «БиоТех».

Самара

Research Associate, Research Center “BioTech”, Samara State Medical University.

Samara

ГончаренкоС. А.GoncharenkoS. A.

Студент.

Самара

Student, Samara State Technical University.

Samara

КузнецовС. И.KuznetsovS. I.

К.м.н., ведущий научный сотрудник Научно-исследовательского института «БиоТех».

Самара

PhD (Medicine), Leading Research Associate, Research Center “BioTech”, Samara State Medical University.

Samara

ГусяковаО. А.GusyakovaO. A.

Д.м.н., заведующая кафедрой фундаментальной и клинической биохимии с лабораторной диагностикой.

Самара

PhD, MD (Medicine), Head, Department of Fundamental and Clinical Biochemistry with Laboratory Diagnostics, Samara State Medical University.

Samara

СветловаГ. Н.SvetlovaG. N.

К.м.н., доцент кафедры факультетской терапии.

Самара

PhD (Medicine), Associate Professor, Faculty Therapy Department, Samara State Medical University.

Samara

ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФРоссияSamara State Medical UniversityRussian FederationФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет»РоссияSamara State Technical UniversityRussian Federation202421092024265897904Copyright © Осина Н.К., Волова Л.Т., Лебедев П.А., Шафиева И.A., Пугачев Е.И., Гончаренко С.А., Кузнецов С.И., Гусякова О.А., Светлова Г.Н., 20242024Осина Н.К., Волова Л.Т., Лебедев П.А., Шафиева И.A., Пугачев Е.И., Гончаренко С.А., Кузнецов С.И., Гусякова О.А., Светлова Г.Н.Ossina N.K., Volova L.T., Lebedev P.A., Shafieva I.A., Pugachev E.I., Goncharenko S.A., Kuznetsov S.I., Gusyakova O.A., Svetlova G.N.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.mimmun.ru/mimmun/article/view/3087

В настоящее время подагрический артрит рассматривается как аутовоспалительное заболевание смешанного типа, вызванное активацией инфламмасомы NLRP3 (рецептора NOD (нуклеотид-связывающий домен)-подобного белка 3). Два цитокина IL-1β и IL-18 считаются важными биомаркерами активации инфламмасомы NLRP3. Однако концентрация IL-1β в сыворотках доноров обычно крайне низка и находится на границе уровня детекции (1-3 пг/мл), а концентрации IL-18 циркулирующего цитокина в сыворотках индивидуальных доноров сильно варьируют, что затрудняет использование данных биомаркеров в диагностике аутовоспалительных заболеваний. Мы предположили, что клетки крови пациентов, которые были сенсибилизированы в условиях in vivo к присутствию специфичных факторов, характерных для аутовоспалительных заболеваний и, в частности, подагрического артрита, будут продуцировать повышенные количества инфламмасом-регулируемых цитокинов по сравнению с клетками крови здоровых доноров. Было проведено сравнение IL-18 цитокина у здоровых доноров и больных с подагрическим артритом с помощью 2 методов: а) традиционного анализа уровня сывороточного цитокина IL-18 в крови и б) с помощью клеточной Гемотест-системы in vitro, разработанной на базе научно-исследовательского института «Биотех» СамГМУ. Проведенное сравнение этих двух методов продемонстрировало преимущества использования клеточной Гемотест-системы in vitro для оценки IL-18 цитокинового статуса пациентов с подагрическим артритом. Сывороточные значения IL-18 сильно варьировали и не показывали существенной разницы между донорами и пациентами с подагрическим артритом. С помощью разработанной клеточной Гемотест-системы in vitro обнаружены значимые количественные различия в продукции воспалительного цитокина IL-18, вырабатываемого клетками крови потенциально здоровых доноров и пациентов с подагрическим артритом. Клетки крови индивидуальных пациентов, сенсибилизированные в условиях in vivo специфичными факторами, характерными для подагрического артрита, продуцируют in vitro в культуральную среду повышенные концентрации IL-18 по сравнению с клетками здоровых доноров. Таким образом, клеточная Гемотест-система in vitro может быть применена для более точной оценки цитокинового статуса пациентов.

Currently, gouty arthritis is considered as a polygenic multifactorial autoinflammatory disease caused by activation of the NOD (nucleotide-binding domain) -like protein receptor 3 inflammasome NLRP3. The two cytokines IL-1β and IL-18 are considered important biomarkers of NLRP3 inflammasome activation. However, usually the concentration of IL-1β in donor sera is extremely low and found to be at the limit of detection level (1-3 pg/ml), while the concentration of circulating cytokine IL-18 in the sera of individual donors varies greatly. This results in difficulty using these biomarkers in the diagnosis of autoinflammatory diseases. We hypothesized that the patient’s blood cells which were sensitized in vivo to the presence of specific factors characteristic of autoinflammatory diseases, in particular, gouty arthritis, would produce increased amounts of the inflammasome-regulated cytokines compared to blood cells obtained from healthy donors. A comparison of the IL-18 cytokine in healthy donors and patients with gouty arthritis was carried out using 2 methods: a) by traditional analysis of the level of serum circulated IL-18 and b) by using a cell-based Hemoassay in vitro developed at the research institute “Biotech” SamGMU. The comparative analysis demonstrated the advantages of using an in vitro cell-based Hemoassay to assess the IL-18 cytokine status of patients. Serum IL-18 values varied widely and showed no significant difference between donors and patients with gouty arthritis. Using the developed cell-based Hemoassay in vitro, significant quantitative differences in the production of the inflammatory cytokine IL-18 produced by blood cells of potentially healthy donors and patients with gouty arthritis were detected. Blood cells of individual patients, sensitized in vivo with specific factors characteristic of gouty arthritis, produce increased concentrations of IL-18 in the cell growth medium in vitro compared to cells from healthy donors. Thus, the in vitro cell-based Hemoassay can be used for a more accurate assessment of the cytokine status of patients.

клеточная тест-системаIL-18инфламмасома NLRP3подагрический артритсывороткамочевая кислотацитокиныcell-based assayIL-18inflammasome NLRP3gouty arthritisserumuric acidcytokinesБлагодарим Рябова Н.А. и Данильченко О.П. за техническую поддержку и ценные предложения. Публикация размещена при участии Балтийского федерального университета им. И. Канта.ReferencesВолова Л.Т., Осина Н.К., Кузнецов С.И., Гусякова О.А., Алексеев Д.Г., Пугачев Е.И., Гончаренко С.А. Донор-специфичная продукция цитокинов клетками крови под влиянием иммуномодуляторов: новые аспекты персонифицированного подхода в медицине // Наука и инновации в медицине, 2022. T. 7, № 4. С. 250-257.Volova L.T., Osina N.K., Kuznetsov S.I., Gusyakova O.A., Alekseev D.G., Pugachev E.I., Goncharenko S.A. Donor-specific production of cytokines by blood cells under the influence of immunomodulators: New aspects of a personalized approach in medicine. Nauka i innovatsii v meditsine = Science and Innovations in Medicine, 2022, Vol. 7, no. 4, pр. 250-257. (In Russ.)Волова Л.Т., Пугачев Е.И., Старикова Т.В., Лебедев П.А., Шафиева И.А., Кузнецов С.И., Гусякова О.А., Светлова Г.Н., Осина Н.К. In vitro клеточная гиперурикемическая гемотест-система для определения цитокинового статуса пациентов с подагрическим артритом // Наука и инновации в медицине, 2024. Т. 9, № 1. С. 14-21.Volova L.T., Pugachev E.I., Starikova T.V., Lebedev P.A., Shafieva I.A., Kuznetsov S.I., Gusyakova O.A., Svetlova G.N., Osina N.K. In vitro cell-based Hyperuricemia-hemotest bioassay for cytokine status evaluation in patients with gouty arthritis. Nauka i innovatsii v meditsine = Science and Innovations in Medicine, 2024, Vol. 9, no. 1, рр. 14-21. (In Russ.)Зайцева Г.А., Вершинина О.А., Матрохина О.И., Сенькина Е.А., Карпова М.В. Цитокиновый статус доноров крови и её компонентов // Фундаментальные исследования, 2011. T. 3. C. 61-65.Zaitseva G.A., Vershinina O.A., Matrokhina O.I., Senkina E.A., Karpova M.V. Cytokine status of the donors of blood and its components. Fundamentalnye issledovaniya = Fundamental Research, 2011, no. 3, pp. 61-65. (In Russ.)Малышев И.Ю., Пихлак А.Э., Буданова О.П. Молекулярные и клеточные механизмы воспаления при подагре // Научно-практический журнал «Патогенез», 2019. № 4. C. 4-13.Malyshev I.Yu., Pihlak A.E., Budanova O.P. Molecular and cellular mechanisms of inflammation in gout. Nauchno-prakticheskiy zhurnal “Patogenez” = Scientific and practical journal “Pathogenesis”, 2019, no. 4, pp. 4-13. (In Russ.)Насонов Е.Л., Авдеева А.Л. Интерлейкин 18 при иммуновоспалительных ревматических заболеваниях и COVID-19 // Наука и практика ревматологии, 2022. № 2. С. 195-204.Nasonov E.L., Avdeeva A.S. Interleukin 18 in Immune-mediated rheumatic diseases and COVID-19. Nauka i praktika revmatologii = Rheumatology Science and Practice, 2022, no. 2, pp. 195-204. (In Russ.)Braga T.T., Forni M., Correa-Costa M., Ramos R., Barbuto J., Branco P., Castoldi A., Hiyane M., Davanso M., Latz E., Franklin B., Kowaltowski A., Camara N. Soluble Uric Acid Activates the NLRP3 Inflammasome. Sci. Rep., 2017, Vol. 7, 39884. doi: 10.1038/srep39884.Braga T.T., Forni M., Correa-Costa M., Ramos R., Barbuto J., Branco P., Castoldi A., Hiyane M., Davanso M., Latz E., Franklin B., Kowaltowski A., Camara N. Soluble Uric Acid Activates the NLRP3 Inflammasome. Sci. Rep., 2017, Vol. 7, 39884. doi: 10.1038/srep39884.Cavalcanti N.G., Marques C., Lins e Lins T., Pereira M., Rêgo M., Duarte A., Pitta I., Pitta M. Cytokine profile in gout: inflammation driven by IL-6 and IL-18? Immunol. Invest., 2016, Vol. 45, no. 5, pp. 383-395.Cavalcanti N.G., Marques C., Lins e Lins T., Pereira M., Rêgo M., Duarte A., Pitta I., Pitta M. Cytokine profile in gout: inflammation driven by IL-6 and IL-18? Immunol. Invest., 2016, Vol. 45, no. 5, pp. 383-395.Giamarellos-Bourboulis E.J., Mouktaroudi M., Bodar E., van der Ven J., Kullberg B.J., Netea M.G., van der Meer J.W. Crystals of monosodium urate monohydrate enhance lipopolysaccharide-induced release of interleukin 1β by mononuclear cells through a caspase 1-mediated process. Ann. Rheum. Dis., 2009, Vol. 68, no. 2, pp. 273-278.Giamarellos-Bourboulis E.J., Mouktaroudi M., Bodar E., van der Ven J., Kullberg B.J., Netea M.G., van der Meer J.W. Crystals of monosodium urate monohydrate enhance lipopolysaccharide-induced release of interleukin 1β by mononuclear cells through a caspase 1-mediated process. Ann. Rheum. Dis., 2009, Vol. 68, no. 2, pp. 273-278.Inokuchi T., Moriwaki Y., Tsutsui H., Yamamoto A., Takahashi S., Tsutsumi Z., Ka T., Nakanishi K., Yamamoto T. Plasma interleukin (IL)-18 (interferon-gamma-inducing factor) and other inflammatory cytokines in patients with gouty arthritis and monosodium urate monohydrate crystal-induced secretion of IL-18. Cytokine, 2006, Vol. 33, no. 1, pp. 21-27.Inokuchi T., Moriwaki Y., Tsutsui H., Yamamoto A., Takahashi S., Tsutsumi Z., Ka T., Nakanishi K., Yamamoto T. Plasma interleukin (IL)-18 (interferon-gamma-inducing factor) and other inflammatory cytokines in patients with gouty arthritis and monosodium urate monohydrate crystal-induced secretion of IL-18. Cytokine, 2006, Vol. 33, no. 1, pp. 21-27.Jena M., Tripathy A., Mishra A., Maiti R. Effect of canakinumab on clinical and biochemical parameters in acute gouty arthritis: a meta-analysis. Inflammopharmacology, 2021, Vol. 29, no. 1, pp. 35-47.Jena M., Tripathy A., Mishra A., Maiti R. Effect of canakinumab on clinical and biochemical parameters in acute gouty arthritis: a meta-analysis. Inflammopharmacology, 2021, Vol. 29, no. 1, pp. 35-47.Jeria-Navarro S., Gomez-Gomez A., Park H., Calvo-Aranda E., Corominas H., Pou M., Diaz-Torne C. Effectiveness and safety of anakinra in gouty arthritis: A case series and review of the literature. Front. Med. (Lausanne), 2023, Vol. 9, 1089993. doi: 10.3389/fmed.2022.1089993.Jeria-Navarro S., Gomez-Gomez A., Park H., Calvo-Aranda E., Corominas H., Pou M., Diaz-Torne C. Effectiveness and safety of anakinra in gouty arthritis: A case series and review of the literature. Front. Med. (Lausanne), 2023, Vol. 9, 1089993. doi: 10.3389/fmed.2022.1089993.Kaplanski G. Interleukin-18: Biological properties and role in disease pathogenesis. Immunol. Rev., 2018, Vol. 281, no. 1, pp. 138-153.Kaplanski G. Interleukin-18: Biological properties and role in disease pathogenesis. Immunol. Rev., 2018, Vol. 281, no. 1, pp. 138-153.Li G., Zhang H., Ma H., Qu S., Xing Q., Wang G. MiR-221-5p is involved in the regulation of inflammatory responses in acute gouty arthritis by targeting IL-1β. Int. J. Rheum. Dis., 2021, Vol. 24, no. 3, pp. 335-340.Li G., Zhang H., Ma H., Qu S., Xing Q., Wang G. MiR-221-5p is involved in the regulation of inflammatory responses in acute gouty arthritis by targeting IL-1β. Int. J. Rheum. Dis., 2021, Vol. 24, no. 3, pp. 335-340.Liu Y., Wang J., Li J. Role of NLRP3 in the pathogenesis and treatment of gout arthritis. Front. Immunol., 2023, Vol. 14, 1137822. doi: 10.3389/fimmu.2023.1137822.Liu Y., Wang J., Li J. Role of NLRP3 in the pathogenesis and treatment of gout arthritis. Front. Immunol., 2023, Vol. 14, 1137822. doi: 10.3389/fimmu.2023.1137822.Martinon F. Gout-associated uric acid crystals activate the NALP3 inflammasome. Nature, 2006, Vol. 440, no. 7081, pp. 237-241.Martinon F. Gout-associated uric acid crystals activate the NALP3 inflammasome. Nature, 2006, Vol. 440, no. 7081, pp. 237-241.Martinon F., Burns K., Tschopp J. The inflammasome: a molecular platform triggering activation of inflammatory caspases and processing of proIL-beta. Mol. Cell., 2002. Vol. 10, no. 2, pp. 417-426.Martinon F., Burns K., Tschopp J. The inflammasome: a molecular platform triggering activation of inflammatory caspases and processing of proIL-beta. Mol. Cell., 2002. Vol. 10, no. 2, pp. 417-426.

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