tibljТуберкулез и болезни легкихTuberculosis and Lung Diseases2075-12302542-1506Медицинские знания и технологии10.21292/2075-1230-2016-94-11-56-62tiblj-957Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESБЦЖ-ИНДУЦИРОВАННЫЙ ПРОВОСПАЛИТЕЛЬНЫЙ ФЕНОТИП МЕЗЕНХИМАЛЬНЫХ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК: ВЛИЯНИЕ ИММУНОМОДУЛЯТОРОВBCG-INDUCED PRO-INFLAMMATORY PHENOTYPE OF MESENCHYMAL STEM CELLS: EFFECT OF IMMUNE MODULATORSШварцЯ. Ш.ShvartsA. Sh.

доктор медицинских наук,

630040, г. Новосибирск, ул. Охотская, д. 81а

Doctor of Medical Sciences,

81a, Okhotskaya St., Novosibirsk, 630040

yshschwartz@mail.ruБелогородцевС. Н.BelogorodtsevS. N.

кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник,

630040, г. Новосибирск, ул. Охотская, д. 81а

Candidate of Medical Sciences, Senior Researcher,

81a, Okhotskaya St., Novosibirsk, 630040

s.belogorodtsev@mail.ruПетренкоА. Е.PetrenkoA. E.

лаборант-исследователь,

630040, г. Новосибирск, ул. Охотская, д. 81а

Laboratory Researcher,

81a, Okhotskaya St., Novosibirsk, 630040

tonya.petrenko1997@gmail.comДегтяреваЛ. О.DegtyarevaL. O.

630117, г. Новосибирск, ул. Бориса Богаткова, д. 175/1

175/1, Borisa Bogatkova St., Novosibirsk, 630117

lia-d94@mail.ruШахмурадоваА. И.ShakhmuradovaA. I.

лаборант-исследователь,

630117, г. Новосибирск, ул. Бориса Богаткова, д. 175/1

Laboratory Researcher,

175/1, Borisa Bogatkova St., Novosibirsk, 630117

nshahmuradova@mail.ruФГБУ «Новосибирский НИИ туберкулеза» Минздрава России; ФГБНУ «НИИ терапии и профилактической медицины»РоссияNovosibirsk Tuberculosis Research Institute; Research Institute of Therapy and Preventive MedicineRussian FederationФГБУ «Новосибирский НИИ туберкулеза» Минздрава России; ФГБНУ «НИИ фундаментальной и клинической иммунологии»РоссияNovosibirsk Tuberculosis Research Institute; Research Institute of Fundamental and Clinical ImmunologyRussian FederationФГБУ «Новосибирский НИИ туберкулеза» Минздрава РоссииРоссияNovosibirsk Tuberculosis Research InstituteRussian FederationФГБНУ «НИИ терапии и профилактической медицины»РоссияResearch Institute of Therapy and Preventive MedicineRussian Federation20160111201694115662Copyright © Шварц Я.Ш., Белогородцев С.Н., Петренко А.Е., Дегтярева Л.О., Шахмурадова А.И., 20162016Шварц Я.Ш., Белогородцев С.Н., Петренко А.Е., Дегтярева Л.О., Шахмурадова А.И.Shvarts A.S., Belogorodtsev S.N., Petrenko A.E., Degtyareva L.O., Shakhmuradova A.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.tibl-journal.com/jour/article/view/957

При микобактериальной инфекции в очагах гранулематозной инфильтрации содержится большое количество мезенхимальных стволовых клеток (МСК), функциональный фенотип которых и, соответственно, функция в противотуберкулезном иммунитете неизвестны.

Цель исследования

Цель исследования: охарактеризовать фенотип МСК, формирующийся при их взаимодействии с M. bovis БЦЖ, и оценить изменения этого фенотипа под действием ингибиторов и стимуляторов иммунорегуляторной активности.

Материалы и методы

Материалы и методы: МСК, полученные из костного мозга мышей, культивировали в присутствии или отсутствии M. bovis БЦЖ и/или агониста TLR3 полудана и методами иммуноферментного анализа оценивали влияние последних на продукцию про- и антивоспалительных цитокинов. Методами проточной цитометрии и радиоактивного анализа оценивали влияние культуральной жидкости БЦЖ- и полудан-кондиционированных МСК на пролиферативную и апоптотическую активность спленоцитов. В часть культур вместе с БЦЖ или полуданом добавляли ингибиторы индоламин-2,3-диоксигеназы (ИДО), циклооксигеназы-2 (ЦОГ-2) или NO синтазы и оценивали вклад ИДО, ЦОГ-2 и NO в БЦЖ- и полудан-индуцированный ответ.

Результаты

Результаты. Показана провоспалительная поляризация МСК под действием БЦЖ и полудана. Провоспалительный фенотип МСК коррелировал с их антиапоптогенной и ростостимулирующей активностью по отношению к спленоцитам. Продемонстрировано, что ИДО и NO сдерживают БЦЖ-индуцированную поляризацию, а активность ЦОГ-2, наоборот, способствует БЦЖ-индуцированной провоспалительной поляризации МСК.

Выводы

Выводы. 1. МСК являются активными участники формирования иммунологической антимикобактериальной резистентности. 2. Таргетное регулирование продукции ИДО и оксида азота может быть целесообразно для формирования противотуберкулезного вакцинального иммунитета и для борьбы с микобактериальной инфекцией.

In case of mycobacterial infection the granulomatous infiltration foci contain the significant amount of mesenchymal stem cells (MSC), which functional phenotype and respective function in anti-tuberculosis immune defense remain unknown.

Goal of the study

Goal of the study: to characterize the MSC phenotype, formed by their interaction with BCG of M. bovis and to evaluate the changes in this phenotype caused by the action of inhibitors and stimulants of immune regulatory action.

Materials and methods

Materials and methods: MSC retrieved from bone marrow of mice were cultured with the presence and absence of BCG of M. bovis and/or poludanum TLR3 agonist; and the effect of two latter on the production of pro- and anti-inflammatory cytokines was evaluated by enzyme multiplied immunoassay. Flow cytometry and radioactive testing were used to evaluate the impact of cultured BCG fluid and poludanum-conditioned MSC on the proliferative and apoptotic activity of splenocytes. The inhibitors of indoleamine 2,3-dioxygenase (IDO), cyclooxygenase-2 (COG-2) or NO synthase were added to certain cultures alone with BCG and poludanum, and the contributions of IDO, COG-2 and NO to BCG and poludanum-induced response were assessed.

Results

Results. Pro-inflammatory polarization of MSC under the action of BCG and poludanum was demonstrated. Pro-inflammatory MSC phenotype correlated to their anti-apoptogenic and growth-stimulating actions on the splenocytes. It was demonstrated that IDO and NO restrained BCG-induced polarization and conversely COG-2 promoted BCG-induced pro-inflammatory polarization of MSC.

Conclusions

Conclusions. 1. MSC actively participate in the formation of immunologic anti-mycobacterial resistance. 2. Targeted regulation of IDO and NO production can be feasibly applied for formation of anti-tuberculous vaccinal immunity and control mycobacterial infection. 

мезенхимальные стволовые клеткиБЦЖполуданцитокиныоксид азотациклооксигеназа-2индоламин-23-диоксигеназаmesenchymal stem cellsBCGpoludanumcytokinesnitrogen oxidecyclooxygenase-2indoleamine 23-dioxygenaseReferencesПичугин А. В., Апт А. С. Апоптоз клеток иммунной системы при туберкулезной инфекции // Проб. туб. - 2005. - № 12. - С. 3-7.Pichugin А.V., Аpt А.S. Cellular apoptosis of the immune system in case of tuberculous infection. Probl. Tub., 2005, no. 12, pp. 3-7. (In Russ.)Шварц Я. Ш., Белогородцев С. Н., Филимонов П. Н., Чередниченко А. Г. Трансплантация аутологичных мезенхимальных стволовых клеток при экспериментальной микобактериальной инфекции: влияние условий кондиционирования // Туб. и болезни легких. - 2015. - Т. 93, № 12. - C. 31-36.Shvarts Ya.Sh., Belogorodtsev S.N., Filimonov P.N., Cherednichenko А.G. Transplantation of autologous mesenchymal stem cells in the experimental mycobacterial infection: impact of conditioning. Tub. i Bolezni Legkikh, 2015, vol. 93, no. 12, pp. 31-36. (In Russ.)Cheung B. K. W., Lee D. C. W., Li J. C. B. et al. Role for double-stranded RNA-activated protein kinase PKR in Mycobacterium-induced cytokine expression // J. Immunol. - 2005. - Vol. 175, № 11. - P. 7218-7225.Cheung B.K.W., Lee D.C.W., Li J.C.B. et al. Role for double-stranded RNA-activated protein kinase PKR in Mycobacterium-induced cytokine expression. J. Immunol., 2005, vol. 175, no. 11, pp. 7218-7225.Das B., Kashino S. S., Pulu I. et al. CD271(+) bone marrow mesenchymal stem cells may provide a niche for dormant Mycobacterium tuberculosis // Sci Transl Med. - 2013. - Vol. 5, № 170. - 170ra13.Das B., Kashino S.S., Pulu I. et al. CD271(+) bone marrow mesenchymal stem cells may provide a niche for dormant Mycobacterium tuberculosis. Sci. Transl. Med., 2013, vol. 5, no. 170, – 170ra13.Hawn T.R., Matheson A. I., Maley S. N. et al. Host-directed therapeutics for tuberculosis: can we harness the host? // Microbiol. Mol. Biol. Rev. - 2013. - Vol. 77. - P. 608-627.Hawn T.R., Matheson A.I., Maley S.N. et al. Host-Directed Therapeutics for Tuberculosis: Can We Harness the Host? Microbiol. Mol. Biol. Rev., 2013, vol. 77, pp. 608-627.Mándi Y., Vécsei L. The kynurenine system and immunoregulation // J. Neural. Transm. - 2012. Vol. 119, № 2. - P. 197-209.Mándi Y., Vécsei L. The kynurenine system and immunoregulation. J. Neural. Transm., 2012, vol. 119, no. 2, pp. 197-209.Modlin R. L., Bloom B. R. TB or not TB: That is no longer the question // Sci. Transl. Med. - 2013. Vol.5. Issue 213. sr6.Modlin R.L., Bloom B.R. TB or Not TB: That Is No Longer the Question. Sci. Transl. Med., 2013, vol. 5, Issue 213. sr6.Natarajan P., Narayanan S. Mycobacterium tuberculosis H37Rv induces monocytic release of interleukin-6 via activation of mitogen-activated protein kinases: inhibition by N-acetyl-l-cysteine // FEMSImmunol&MedMicrobiol. - 2007. - Vol. 50, № 3. - P. 309-318.Natarajan P., Narayanan S. Mycobacterium tuberculosis H37Rv induces monocytic release of interleukin-6 via activation of mitogen-activated protein kinases: inhibition by N-acetyl-l-cysteine. FEMS Immunol.& Med. Microbiol., 2007, vol. 50, no. 3, pp. 309-318.Pan X., Wang X., Lei W. et al. Nitric oxide suppresses transforming growth factor-beta1-induced epithelial-to-mesenchymal transition and apoptosis in mouse hepatocytes // Hepatology. - 2009. - Vol. 50, № 5. - P. 1577-1587.Pan X., Wang X., Lei W. et al. Nitric oxide suppresses transforming growth factor-beta1-induced epithelial-to-mesenchymal transition and apoptosis in mouse hepatocytes. Hepatology, 2009, vol. 50, no. 5, pp. 1577-1587.Raghuvanshi S., Sharma P., Singh S. et al. Mycobacterium tuberculosis evades host immunity by recruiting mesenchymal stem cells // Proc Natl Acad Sci USA. - 2010. - Vol. 107, № 50. - P. 21653-21658.Raghuvanshi S., Sharma P., Singh S. et al. Mycobacterium tuberculosis evades host immunity by recruiting mesenchymal stem cells. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2010, vol. 107, no. 50, pp. 21653-21658.Romero-Adrian T. B., Leal-Montie J., Fernández G., Valecillo A. Role of cytokines and other factors involved in the Mycobacterium tuberculosis infection // World J. Immunol. - 2015. - Vol. 5, № 1. - P. 16-50.Romero-Adrian T.B., Leal-Montie J., Fernández G., Valecillo A. Role of cytokines and other factors involved in the Mycobacterium tuberculosis infection. World J. Immunol., 2015, vol. 5, no. 1, pp. 16-50.

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