Влияние CFP-10/ESAT-6 секреторных протеинов на долговременную неспецифическую иммунологическую память в макрофагах мышей

Клетки врожденного иммунитета (моноциты/макрофаги, NK) могут также развивать иммунную память, что означает, что эти клетки обучаются после их первой встречи с патогенами, так что они проявляют неспецифический иммунологический ответ на этот же или другой патоген. Бацилла Кальметта–Герена (БЦЖ) индуцирует во врожденных иммунных клетках неспецифическую врожденную память (тренированный иммунитет). Исследовали неспецифическую врожденную память в макрофагах мышей BALB/c в ответ на микобактерии, имеющие или не имеющие в геноме RD1 область. Мышей иммунизировали вакциной БЦЖ, на 7-й день выделяли перитонеальные макрофаги и стимулировали их бактериальным липополисахаридом, CFP-10 или ESAT-6. Кроме этого, мышей иммунизировали вакциной Mycobacterium tuberculosis уро-BCG (RD1^-) и штаммом Mycobacterium tuberculosis H37Rv (RD1⁺) подкожно или внутривенно, на 4-й день выделяли перитонеальные макрофаги и стимулировали липополисахаридом. Альвеолярные макрофаги получали из эксплантатов легких мышей инфицированных Mycobacterium tuberculosis штамма H37Rv мышей, наращивали до конфлуэнтности 70-80% и далее стимулированы их липополисахаридом. В кондиционированной среде макрофагов исследовали уровень лактата, цитокинов и глюкозы. Показано, что перитонеальные макрофаги от мышей, праймированных вакциной БЦЖ, в ответ на CFP-6 и ESAT-10 увеличили уровень продукции IL-1b, TNFa и лактата (p < 0,05). Необходимо отметить тот факт, что липополисахарид также увеличивал продукцию IL-1b, TNFa и потребление глюкозы праймированными вакциной БЦЖ перитонеальными макрофагами (p < 0,05). Показано, что перитонеальные макрофаги, праймированные Уро-БЦЖ, увеличивали спонтанную продукцию IL-1b и снижали спонтанную продукцию TNFa (p < 0,05). В случае праймирования макрофагов подкожным или внутривенным способом введения Mycobacterium tuberculosis штамм H37Rv по-разному влияли на продукцию цитокинов – снижали продукцию IL-1b и увеличивали TNFa и IL-10. В ответ на липополисахарид перитонеальные макрофаги увеличивали продукцию IL-1b, TNFa, IL-10 и потребление глюкозы (p < 0,05). Способ праймирования макрофагов Mycobacterium tuberculosis штамм H37Rv также вел к разнонаправленному уровню продукции цитокинов. Было показано, что альвеолярные макрофаги сохраняли тренированный иммунитет, так, они продуцировали повышенные уровни IL-1b, TNFa, IL-10 (p < 0,05). Таким образом, макрофаги мышей сформировали фенотип тренированного иммунитета в ответ на различные типы микобактерий, который сохраняется длительное время после первичного контакта с патогеном, в частности в альвеолярных макрофагах.

1. Abebe F., Belay M., Legesse M., Mihret A., Franken K.S. Association of ESAT-6/CFP-10-induced IFN-γ, TNF-α and IL-10 with clinical tuberculosis: evidence from cohorts of pulmonary tuberculosis patients, household contacts and community controls in an endemic setting. Clin. Exp. Immunol., 2017, Vol. 189, no. 2, pp. 241-249.

2. Bade P., Simonetti F., Sans S., Laboudie P., Kissane K., Chappat N., Lagrange S., Apparailly F., Roubert C., Duroux-Richard I. Integrative analysis of human macrophage inflammatory response related to Mycobacterium tuberculosis virulence. Front. Immunol., 2021, Vol. 12, 668060. doi: 10.3389/fimmu.2021.668060.

3. Dissel J.T., van Soolingen D. ESAT-6 and CFP-10 in clinical versus environmental isolates of Mycobacterium kansasii. J. Infect. Dis., 2005, Vol. 191, no. 8, pp. 1301-1310.

4. Feng Y., Yang X., Liu Z., Liu Y., Su B., Ding Y., Qin L., Yang H., Zheng R., Hu Z. Continuous treatment with recombinant Mycobacterium tuberculosis CFP-10-ESAT-6 protein activated human monocyte while deactivated LPS-stimulated macrophage. Biochem. Biophys. Res. Commun., 2008, Vol. 365, no. 3, pp. 534-540.

5. Ganguly N., Giang P.H., Gupta C., Basu S.K., Siddiqui I., Salunke D.M., Sharma P. Mycobacterium tuberculosis secretory proteins CFP-10, ESAT-6 and the CFP10:ESAT6 complex inhibit lipopolysaccharide-induced NF-kappaB transactivation by downregulation of reactive oxidative species (ROS) production. Immunol. Cell Biol., 2008, Vol. 86, no. 1, pp. 98-106.

6. GarcIa E.A., Blanco F.C., Muñiz X.F., Eirin M.E., Klepp L., Bigi F. Elimination of ESAT-6 and CFP-10 from a candidate vaccine against bovine tuberculosis impaired its protection efficacy in the BALBc mouse model. Int. J. Mycobacteriol., 2020, Vol. 9, no. 4, pp. 417-421.

7. Guo S., Bao L., Qin Z.F., Shi X.X. (2010). The CFP-10/ESAT-6 complex of Mycobacterium tuberculosis potentiates the activation of murine macrophages involvement of IFN-gamma signaling. Med. Microbiol. Immunol., 2010, Vol. 199, no. 2, pp. 129-137.

8. Jungblut P.R., Schaible U.E., Mollenkopf H.J., Zimny-Arndt U., Raupach B., Mattow J., Halada P., Lamer S., Hagens K., Kaufmann S.H. Comparative proteome analysis of Mycobacterium tuberculosis and Mycobacterium bovis BCG strains: towards functional genomics of microbial pathogens. Mol. Microbiol., 1999, Vol. 33, no. 6, pp. 1103-1117.

9. Leem A., Y., Song J.H., Lee E.H., Lee H., Sim B., Kim S.Y., Chung K.S., Kim E.Y., Jung J.Y., Park M.S., Kim Y.S., Chang J., Kang Y.A. Changes in cytokine responses to TB antigens ESAT-6, CFP-10 and TB 7.7 and inflammatory markers in peripheral blood during therapy. Sci. Rep., 2018, Vol. 8, 1159. doi: 10.1038/s41598-018-19523-7.

10. Mata E., Tarancon R., Guerrero C., Moreo E., Moreau F., Uranga S., Gomez A.B., Marinova D., Domenech M., Gonzalez-Camacho F., Monzon M., Badiola J., Dominguez-Andres J., Yuste J., Anel A., Peixoto A., Martin C., Aguilo N. Pulmonary BCG induces lung-resident macrophage activation and confers long-term protection against tuberculosis. Sci. Immunol., 2021, Vol. 6, no. 63, eabc2934. doi: 10.1126/sciimmunol.abc2934.

11. Peña D., Rovetta A.I., Hernández del Pino R.E., Amiano N.O., Pasquinelli V., Pellegrini J.M., Tateosian N.L., Rolandelli A., Gutierrez M., Musella R.M., Palmero D.J., Gherardi M.M., Iovanna J., Chuluyan H.E., García V.E. A Mycobacterium tuberculosis dormancy antigen differentiates latently infected bacillus Calmette-Guérin-vaccinated Individuals. EBioMedicine, 2015, Vol. 3, no. 8, pp. 884-890.

12. Rothchild A.C., Olson G.S., Nemeth J., Amon L.M., Mai D., Gold E.S., Diercks A.H., Aderem A. Alveolar macrophages generate a noncanonical NRF2-driven transcriptional response to Mycobacterium tuberculosis in vivo. Sci. Immunol., 2019, Vol. 4, no. 37, eaaw6693. doi: 10.1126/sciimmunol.aaw6693.

13. Seghatoleslam A., Hemmati M., Ebadat S., Movahedi B., Mostafavi-Pour Z. Macrophage immune response suppression by recombinant Mycobacterium tuberculosis antigens, the ESAT-6, CFP-10, and ESAT-6/CFP-10 fusion proteins. Iran. J. Med. Sci., 2016, Vol. 41, no. 4, pp. 296-304.

14. Vierboom M., Dijkman K., Sombroek C.C., Hofman S.O., Boot C., Vervenne R., Haanstra K.G., van der Sande M., van Emst L., Domínguez-Andrés J., Moorlag S., Kocken C., Thole J., Rodríguez E., Puente, E., Martens J., van Crevel R., Netea M.G., Aguilo N., Martin C., Verreck F. Stronger induction of trained immunity by mucosal BCG or MTBVAC vaccination compared to standard intradermal vaccination. Cell Rep. Med., 2021, Vol. 2, no. 1, 100185. doi: 10.1016/j.xcrm.2020.100185.

15. Wang J., Qie Y., Zhang H., Zhu B., Xu Y., Liu W., Chen J., Wang H. PPE protein (Rv3425) from DNA segment RD11 of Mycobacterium tuberculosis: a novel immunodominant antigen of Mycobacterium tuberculosis induces humoral and cellular immune responses in mice. Microbiol. Immunol., 2008, Vol. 52, no. 4, pp. 224-230.