Количественный анализ протективной активности Т-клеточного иммунитета к возбудителю бруцеллеза

We present the results of studies related to antigen reactivity of T lymphocyte population under ex vivo conditions and the intensity of protective post-vaccination immunity to causative agent of brucellosis. Due to peculiarities of immunopathogenesis in brucellosis infection and prevailing role of adaptive T cell immunity for protection against the causative agent of infection, a predictive evaluation of protective immunity against brucellosis using CAST-tests is considered the most important issue in the field. There is an obvious need for ex vivo analysis of correlations between the activity of antigen stimulation of T cells, and the intensity of protective immunity raised after vaccination. A close direct relationship was established between the number of live microbial cells of Brucella abortus 19BA vaccine strain administered, and increase in ex vivo CD3 cell activation. A close correlation (r = -0.841 ÷ -0.966, R2 = 0.708 ÷ 0.969) was revealed between ex vivo values of antigen-induced stimulation of CD3 lymphocytes, and the levels of post-vaccination immunological protection against brucellosis infection. We have shown that, in biomodels vaccinated against brucellosis with a T lymphocyte stimulation coefficient of 50% or more (according to intensity of antigen-induced ex vivo CD25 expression), 100% protection against brucellosis infection was achieved after contamination with Brucella melitensis at a dose of 1 × 10³ live microbial cells. At the same time, a lack of a close correlation was noted between an increased dose of Brucella vaccine strain administered to biomodels, and a change in geometric mean of antibody titer (R2 = 0.357 ÷ 0.404), along with a weak relationship between the levels of agglutinins and immunological protection of biomodels from developing brucellosis infection and indices of bacterial contamination.

These results suggest an opportunity to quantify development and protective activity of T cell immunity to the causal agent of brucellosis based ex vivo levels of antigen reactivity of CD3 lymphocytes. A correlation analysis between the state of T cell antigen reactivity and immunological resistance to brucellosis infection indicated a high degree of closeness between these indices. The key influence on activity of protective immunity is exerted by the levels of antigen reactivity of T lymphocytes, whereas the quotient of antigenic stimulation in CD3⁺CD25⁺ population may be considered the most informative index of immune protective activity. The data obtained and the described methodology may be used as a predictive criterion in assessing protective level of cellular immunity to causative agent of brucellosis in vaccinated or recovering patients, testing the efficiency of specific prophylaxis in brucellosis and studying immunogenicity and protective properties of candidate vaccines against brucellosis.

1. Бруцеллёз. Современное состояние проблемы (издание второе, дополненное) / под ред. Г.Г. Онищенко, А.Н. Куличенко. – Н. Новгород: Союзполиграф, Кириллица, 2021 – 356 c.

2. Кайтмазова Е.И., Островская Н.Н. Сравнительная вирулентность разных биотипов бруцелл вида melinensis, abortus, suis / Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 1967. №2. с.66-69

3. Костюченко М.В., Пономаренко Д.Г., Ракитина Е.Л., Логвиненко О.В., Санникова И.В., Дейнека Д.А., Голубь О.Г. Перспектива оценки антигенреактивности лимфоцитов in vitro для диагностики острого бруцеллеза. Инфекция и иммунитет. 2017;7(1):91-96.

4. Костюченко М.В., Ракитина Е.Л., Пономаренко Д.Г., Логвиненко О.В., Курчева С.А., Бердникова Т.В., Русанова Д.В., Куличенко А.Н. Изучение формирования клеточного поствакцинального иммунитета против бруцеллеза в лимфоцитарных тестах in vitro c использованием экспериментального антигенного комплекса. Медицинская иммунология. 2019;21(3):547-554.

5. Литвинова Л. С., Гуцол А. А., Сохоневич Н. А., Кофанова К. А., Хазиахматова О. Г., Шуплецова В. В., Кайгородова Е. В., Гончаров А. Г. Основные поверхностные Маркеры функциональной активности Т-лимфоцитов // Медицинская иммунология. 2014. №1. C. 7-29.

6. Методические рекомендации МР 3.1.0207-20 «Цитометрический анализ антигенреактивности лейкоцитов in vitro для диагностики и оценки эффективности иммунопрофилактики бруцеллёза у людей» (дата обращения 01.08.2022).

7. Методические указания МУК 3.1.7.3402-16 «Эпидемиологический надзор и лабораторная диагностика бруцеллёза» (дата обращения 02.08.2022).

8. Методические указания МУ 3.3.2.2124-06 «Контроль диагностических питательных сред по 6.биологическим показателям для возбудителей чумы, холеры, сибирской язвы, туляремии» (дата обращения 02.08.2022).

9. Пономаренко Д.Г., Саркисян Н.С., Куличенко А.Н. Патогенез бруцеллёза: анализ иммунопатологической концепции // Инфекционные болезни: новости, мнения, обучение. 2020. Т. 9, № 3. С. 96–105.

10. Ременцова М.М., Грушина Т.А. Влияние гидрокортизона и методов заражения на высеваемость бруцелл из организма белых мышей / Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 1978. №1. с.61-65.

11. 11. СанПиН 3.3686-21 «Санитарно-эпидемиологические требования по профилактике инфекционных болезней». [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/573660140. (Дата обращения: 01.08.2022).

12. Способ оценки фактической привитости людей против бруцеллёза на ранних сроках после вакцинации/ Пономаренко Д.Г., Ракитина Е.Л., Костюченко М.В., Логвиненко О.В., Курчева С.А., Жарникова И.В., Русанова Д.В., Бердникова Т.В., Хачатурова А.А., Куличенко А.Н. Патент на изобретение RU 2714136 C1, 12.02.2020. Заявка № 2019109438 от 29.03.2019.

13. Avila-Calderón, E. D., Flores-Romo, L., Sharon, W., Donis-Maturano, L., Becerril-García, M. A., Arreola, M., Reynoso, B. A., Güemes, F. S., Contreras-Rodríguez, A. (2020). Dendritic cells and Brucella spp. interaction: the sentinel host and the stealthy pathogen. Folia microbiologica, 65(1), 1–16.

14. Dancella M. Fernandes, Xiaosui Jiang, Jae Ho Jung, Cynthia L. Baldwin, Comparison of T cell cytokines in resistant and susceptible mice infected with virulent Brucella abortus strain 2308, FEMS Immunology & Medical Microbiology, Volume 16, Issue 3-4, December 1996, Pages 193–203,

15. Gerber, W.A. Focus on Chronic Variable Immunodeficiency for Primary Care Practitioners, the Gatekeepers to Optimal Health Outcomes for Primary Immunodeficiency Syndromes. Curr Pediatr Rep 7, 130–144 (2019).

16. Hare S, Bayliss R, Baron C, Waksman G. A large domain swap in the VirB11 ATPase of Brucella suis leaves the hexameric assembly intact. J Mol Biol. 2006 Jun 30;360(1):56-66.

17. Holling T., Schooten E., Van den Elsen P. Function and Regulation of MHC Class II Molecules in T-Lymphocytes: Of Mice and Men. Human immunology. 65. 282-90. 10.1016/j.humimm.2004.01.005.1:2.

18. Jiao, H., Zhou, Z., Li, B., Xiao, Y., Li, M., Zeng, H., Guo, X., & Gu, G. (2021). The Mechanism of Facultative Intracellular Parasitism of Brucella. International journal of molecular sciences, 22(7), 3673.

19. López-Santiago R, Sánchez-Argáez AB, De Alba-Núñez LG, Baltierra-Uribe SL, Moreno-Lafont MC. Immune Response to Mucosal Brucella Infection. Front Immunol. 2019 Aug 20;10:1759.

20. Vitry MA, De Trez C, Goriely S, Dumoutier L, Akira S, Ryffel B, Carlier Y, Letesson JJ, Muraille E. Crucial role of gamma interferon-producing CD4+ Th1 cells but dispensable function of CD8+ T cell, B cell, Th2, and Th17 responses in the control of Brucella melitensis infection in mice. Infect Immun. 2012 Dec;80(12):4271-80.

21. Xavier MN, Winter MG, Spees AM, Nguyen K, Atluri VL, Silva TM, Bäumler AJ, Müller W, Santos RL, Tsolis RM. CD4+ T cell-derived IL-10 promotes Brucella abortus persistence via modulation of macrophage function. PLoS Pathog. 2013;9(6):e1003454.