Неоднозначность влияний цитокинов IL-8, IL-17A, TNFα, IFNγ на антигенпрезентирующую CD66b⁺CD16⁺CD33⁺HLA-DR⁺ субпопуляцию нейтрофильных гранулоцитов детей с острым гематогенным остеомиелитом

Дисфункции иммунной системы, в первую очередь нейтрофильных гранулоцитов (НГ), являются причиной возникновения и прогрессирования очага инфекции в костной ткани, костном мозге при остром гематогенном остеомиелите (ОГО). При колонизации кости S. aureus остеобласты, остеоциты и макрофаги секретируют хемоаттрактанты и цитокины, инициирующие приток к месту инфекции большого количества НГ, которые в свою очередь секретируют цитокины, создавая воспалительную микросреду, способствующую образованию остеокластов резорбирующих кость. Известно, что цитокин-активируемые НГ претерпевают функциональные и фенотипические изменения. В этой связи интерес представляет выявление цитокинов, приводящих к трансформации фенотипа НГ в антигенпрезентирующие клетки (АПК) при ОГО. Цель исследования – определить уровни нейтрофил-ассоциированных сывороточных цитокинов IL-8, IL-17A, TNFα, IFNγ и их взаимосвязь с количественными и фенотипическими характеристиками субпопуляций CD66b⁺CD16⁺CD33⁺HLA-DR^-, CD66b⁺CD16⁺CD33⁺HLA-DR⁺НГ при местноочаговой и септико-пиемической формах ОГО у детей.

Исследованы 28 детей 8-15 лет с ОГО: группа 1 – 20 детей с местноочаговой формой; группа 2 – 8 детей с септико-пиемической формой; группа сравнения – 13 условно здоровых детей. Определяли количество НГ субпопуляций CD66b⁺CD16⁺CD33⁺HLA-DR⁺, CD66b⁺CD16⁺CD33⁺HLA-DR^-, плотность экспрессии рецепторов (MFI) (FC 500, МкАт Beckman Coulter, США); сывороточные цитокины IL-8, IL-17A, TNFα, IFNγ ИФА (ASCENT, Финляндия), тест-системы Cloud-Clone Corp. (США).

Показано появление в периферической крови (ПК) детей с различными формами тяжести ОГО двух активированных субпопуляций: СD66b⁺CD16⁺CD33⁺HLA-DR⁺ с фенотипом АПК, способных презентировать суперантиген S. aureus Т-лимфоцитам и субпопуляция с высокой цитотоксической активностью СD66b⁺CD16⁺CD33⁺HLA-DR^- на фоне высоких концентраций сывороточных цитокинов IFNγ, IL-17 и повышенного уровня TNFα. Исходя из того, что степень активации НГ коррелирует со степенью воспалительного разрушения тканей, в том числе костной ткани, определение уровня IFNγ, IL-17 может быть полезным для оценки степени тяжести ОГО, а также для возможного контроля за течением инфекционно-воспалительных процессов, происходящих в костной ткани.

Принимая во внимание ведущую роль НГ в реализации различных воспалительных реакций, определение экспрессии HLA-DR, с целью детекции появления в ПК пациентов субпопуляции АПК-НГ, может иметь диагностическое значение не только при ОГО, но и при других тяжелых инфекционно-воспалительных заболеваниях.

1. Нестерова И.В., Чудилова Г.А., Тетерин Ю.В., Чичерев Е.А., Чапурина В.Н., Митропанова М.Н. Антигенпрезентирующая субпопуляция гранулоцитов при остром остеомиелите у детей: иммуномодулирующие эффекты влияний иммунотропного гексапептида в экспериментальной СD66b+CD16+CD33+HLA-DR+ нейтрофильных системе in vitro // Медицинская иммунология, 2023. Т. 25, № 4. С. 899-906. doi: 10.15789/1563-0625-APS-2776.

2. Chen Y., Liu Z., Lin Z., Lu M., Fu Y., Liu G., Yu B. The effect of Staphylococcus aureus on innate and adaptive immunity and potential immunotherapy for S. aureus-induced osteomyelitis. Front. Immunol., 2023, Vol. 14, 1219895. doi: 10.3389/fimmu.2023.1219895.

3. Fajgenbaum D.C., June C.H. Cytokine Storm. N. Engl. J. Med., 2020, Vol. 383, no. 23, pp. 2255-2273.

4. Gaida M.M., Mayer B., Stegmaier S., Schirmacher P., Wagner C., Hansch G.M. Polymorphonuclear neutrophils in osteomyelitis: link to osteoclast generation and bone resorption. Eur. J. Inflamm., 2012, no. 10, pp. 413-426.

5. Granata V., Possetti V., Parente R., Bottazzi B., Inforzato A., Sobacchi C. The osteoblast secretome in Staphylococcus aureus osteomyelitis. Front. Immunol., 2022, Vol. 13, 1048505. doi: 10.3389/fimmu.2022.1048505.

6. Jin H., Aziz M., Murao A., Kobritz M., Shih A.J., Adelson R.P., Brenner M., Wang P. Antigen-presenting aged neutrophils induce CD4+ T cells to exacerbate inflammation in sepsis. J. Clin. Invest., 2023, Vol. 133, no. 14, e164585. doi: 10.1172/JCI164585.

7. Lin A., Loré K. Granulocytes: New members of the antigen-presenting cell family. Front. Immunol., 2017, Vol. 8, 1781. doi: 10.3389/fimmu.2017.01781.

8. Lüthje F.L., Jensen L.K., Jensen H.E., Skovgaard K. The inflammatory response to bone infection – a review based on animal models and human patients. APMIS, 2020, no. 128, pp. 275-286.

9. Matsushima H., Geng S., Lu R., Okamoto T., Yao Y., Mayuzumi N., Kotol P.F., Chojnacki B.J., Miyazaki T., Gallo R.L., Takashima M. Neutrophil differentiation into a unique hybrid population exhibiting dual phenotype and functionality of neutrophils and dendritic cells. Blood, 2013, Vol. 121, no. 10, pp. 1677-1689.

10. Muthukrishnan G., Masters E.A., Daiss J.L., Schwarz, E.M. Mechanisms of immune evasion and bone tissue colonization that make staphylococcus aureus the primary pathogen in osteomyelitis. Curr. Osteoporos. Rep., 2019, no. 17, pp. 395-404.

11. Sandilands G.P., McCrae J., Hill K., Perry M., Baxter D. Major histocompatibility complex class II (DR) antigen and costimulatory molecules on in vitro and in vivo activated human polymorphonuclear neutrophils. Immunology, 2006, Vol. 119, no. 4, pp. 562-571.

12. Tamassia N., Bianchetto-Aguilera F., Arruda-Silva F., Gardiman E., Gasperini S., Calzetti F., Cassatella M.A. Cytokine production by human neutrophils: Revisiting the “dark side of the moon”. Eur. J. Clin. Invest., 2018, Vol. 48, Suppl. 2, e12952. doi: 10.1111/eci.12952.

13. Tekguc M., Wing J.B., Osaki M., Long J., Sakaguchi S. Treg-expressed CTLA-4 depletes CD80/CD86 by trogocytosis, releasing free PD-L1 on antigen-presenting cells. Proc. Natl Acad. Sci. USA, 2021, Vol. 118, no. 30, e2023739118. doi: 10.1073/pnas.2023739118.

14. Tyagi A.M., Yu M., Darby T.M., Vaccaro C., Li J.Y., Owens J.A., Hsu E., Adams J., Weitzmann M.N., Jones R.M., Pacifici R. The microbial metabolite butyrate stimulates bone formation via T regulatory cell-mediated regulation of WNT10B expression. Immunity, 2018, Vol. 49, no. 6, pp. 1116-1131.e7.

15. Yoon J., Terada A., Kita H. CD66b regulates adhesion and activation of human eosinophils. J. Immunol., 2007, Vol. 179, pp. 8454-8462.