CHANGES IN SUBSET COMPOSITION AND PHAGOCYTIC ACTIVITY OF MONOCYTES IN CHILDREN WITH INFECTIOUS MONONUCLEOSIS UNDER EXPOSURE TO GM-CSF IN VITRO

  • Authors: Savchenko A.A.1, Martynova G.P.2, Ikkes L.A.3, Borisov A.G.4, Kudryavtsev I.5,6, Belenjuk V.D.7
  • Affiliations:
    1. head of the cellular-molecular physiology and pathology laboratory of the Federal Research Center «Krasnoyarsk Science Center» of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Scientific Research Institute of medical problems of the North
    2. head of the department of childhood infectious diseases with a PE-course of FSBEI of Higher Education «Prof. V.F. Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University» of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation
    3. assistant of the department of childhood infectious diseases with a PE-course of FSBEI of Higher Education «Prof. V.F. Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University» of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation
    4. leading researcher of the cellular-molecular physiology and pathology laboratory of the Federal Research Center «Krasnoyarsk Science Center» of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Scientific Research Institute of medical problems of the North
    5. Federal State Budgetary Scientific Institution "Institute of Experimental Medicine"(FSBSI "IEM")
    6. department of immunology, Pavlov First Saint Petersburg State Medical University
    7. Jr. researcher of the cellular-molecular physiology and pathology laboratory of the Federal Research Center «Krasnoyarsk Science Center» of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Scientific Research Institute of medical problems of the North
  • Section: ORIGINAL ARTICLES
  • URL: https://iimmun.ru/iimm/article/view/4666
  • DOI: https://doi.org/10.15789/2220-7619-CII-4666

Cite item

Full Text

Abstract

The aim of the study was to investigate the features of changes in the subset composition of monocytes and their phagocytic activity in children with infectious mononucleosis (IM) under the influence of granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF) in vitro. We examined 84 children aged 3 to 11 years with Epstein-Barr virus (EBV) infection. EBV infection was diagnosed on the basis of clinical signs of IM, a positive test for EBV DNA in blood lymphocytes and results of ELISA tests (EBV-VCAIgM (+), EBV-EA-DIgG (+)). The control group consisted of 40 practically healthy children of the same age range. Monocytes were obtained by the standard method of adhesion to plastic from mononuclear cells isolated from heparinized venous blood by density gradient centrifugation. The isolated monocytes were divided into two samples: control (without GM-CSF) and experimental (50 ng of GM-CSF per 1 ml of cell suspension). The subset composition and phagocytic activity of monocytes in both samples were determined by flow cytometry after incubation for 1 hour at 37°C in a CO2-incubator. It was found that in children against the background of the development of IM, the subpopulation composition of monocytes in the blood changes and their phagocytic activity is impaired. It was found that the subset composition and phagocytic activity of the blood monocytes changed in children against the background of the development of IM. Changes in the subset composition of monocytes against the background of acute IM did not depend on the age group of children (3-6 and 7-11 years) and were characterized by an increase in the number of pro-inflammatory (intermediate) monocytes and a decrease in the content of anti-inflammatory (non-classical) monocytes. Features of violation of the phagocytic activity of the monocytes in children with IM depended on age. The phagocytic activity of all three subsets of the monocytes was reduced in children with IM 3-6 years old while children with IM 7-11 years old had reduced phagocytic activity only of intermediate and non-classical monocytes. The effect of GM-CSF in vitro on monocytes in patients with IM, regardless of the age of children, led to a significant increase in the level of anti-inflammatory monocytes while the phagocytic activity of cells changed less. An increase in the phagocytic number for classical monocytes after incubation with GM-CSF in vitro was noted in children with IM at the age of 3-6 years while the phagocytic index of this fraction of monocytes remained unchanged. The level of the phagocytic index increased only in classical monocytes of children with IM aged 7-11 years. The presented results determine the scientific and clinical value of studying the mechanisms of the effect of GM-CSF on cells of the immune system and prove that this cytokine can be used in a new immunotherapeutic strategy for the treatment of IM.

Full Text

ИЗМЕНЕНИЕ СУБПОПУЛЯЦИОННОГО СОСТАВА И ФАГОЦИТАРНОЙ АКТИВНОСТИ МОНОЦИТОВ У ДЕТЕЙ С ИНФЕКЦИОННЫМ МОНОНУКЛЕОЗОМ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ GM-CSF IN VITRO

 

Введение

Исследования, связанные с механизмами регуляции иммунных процессов при вирусных инфекциях постоянно привлекают пристальное внимание [1, 22]. Это связано с необходимостью понимания фундаментальных процессов иммунных реакций, определяющих быструю и полную элиминацию вируса, что позволит разрабатывать новые методы лечения вирусных инфекций. Одним из таких заболеваний является инфекционный мононуклеоз (ИМ). На современном этапе, ИМ остается одной из актуальных проблем педиатрии и детской инфектологии. В последнее десятилетие отмечается тенденция к росту заболеваемости и ИМ входит в рейтинг инфекционных болезней, представляющих наибольшую экономическую значимость (в 2020 г. экономический ущерб составил 2 299 817,4 тыс. рублей), причем в возрастной структуре ИМ преобладают дети до 14 лет, составляя 72,8–76,9% [3, 6, 7].

В настоящее время отсутствует единая концепция патогенеза ИМ. В основе патогенетических изменений при данном заболевании лежит лимфопролиферативный процесс, следствием которого является увеличение размеров периферических органов иммунной системы и количества различных субпопуляций лимфоцитов в крови [32, 40]. Так, особенностью Эпштейна-Барр вируса (ВЭБ) является его свойство стимулировать инфицированные В-лимфоциты к неопределенно долгой пролиферации, отмечена активация регуляторных Т-клеток, что тормозит пролиферацию и дифференцировку В-лимфоцитов [3, 10, 43].

Моноциты являются клетками врожденного иммунитета, которые осуществляют важные функции в иммунопатогенезе вирусных инфекций. Доказано участие моноцитов в механизмах системного воспалительного ответа, развивающегося на фоне инфекционного процесса [17, 27, 39]. Моноциты также принимают участие в механизмах регуляции иммунных процессов при вирусных инфекциях [1, 15, 23]. Иммунорегуляторными факторами моноцитов являются цитокины, а также активные формы азота и кислорода, которые интенсивно продуцируются клетками при их активации. [19, 20, 38]. Важным фактором иммунопатогенеза вирусных инфекций является тот факт, что активированные моноциты мигрируют в ткань и дифференцируются в макрофаги и дендритные клетки, которые помимо эффекторных функций являются регуляторными и антигенпрезентирующими клетками и способны индуцировать развитие адаптивного иммунного ответа [14, 21, 25].

Исходя из уровней экспрессии молекул CD14 и CD16 моноциты делятся на три субпопуляции. Клетки, которые экспрессирующие только высокоаффинный рецептор к бактериальному липополисахариду и липополисахарид-связывающим белкам (корецептор к TLR4, CD14) и не экспрессирующие низкоаффинный рецептор для IgG (FcgRIII - CD16), определяются как классические моноциты (CD14++CD16-, classical monocytes). Данная субпопуляция моноцитов принимает активное участие в процессах фагоцитоза, синтезирует провоспалительные цитокины [12, 37, 42]. Клетки, слабее экспрессирующие молекулу CD14, но также экспрессирующие CD16 антиген, классифицируются как неклассические моноциты (CD14+CD16+, non-classical monocytes). Данная фракция моноцитов является противовоспалительной, обладает высокой тропностью к эндотелию и миграционной активностью [11, 28, 30, 35]. Моноциты с фенотипом CD14++CD16+ характеризуются как промежуточные (intermediate monocytes), обладают фагоцитарной активностью, способны процессировать и презентировать антигены, реализуют провоспалительную функцию [33].

Разработка новых подходов к терапии ИМ является одним из важнейших направлений современной медицины. Наиболее интересными в этой связи являются биологически активные регуляторные молекулы – цитокины, продуцируемые иммунокомпетентными клетками человека, обладающие выраженными плейотропными свойствами и участвующие в регуляции различных систем организма [1, 34]. К ним, в частности, относится гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор (granulocyte macrophage-colony stimulating factor, GM-CSF), уже нашедший применение в клинической практике, в том числе при лечении лейкозов и лейкопений [9, 24]. Считается, что основные иммунологические эффекты GM-CSF связаны с его влиянием на клетки моноцит/макрофагального ряда. В литературе доминирует мнение, что GM-CSF является провоспалительным цитокином, который способствует миграции макрофагальных клеток на периферию и поддерживает активацию М1-макрофагов [24, 26].

Целью исследования явилось изучение особенностей изменения субпопуляционного состава моноцитов и их фагоцитарной активности у детей с ИМ при воздействии GM-CSF in vitro.

 

Материалы и методы

Под нашим наблюдением находилось 84 ребенка в возрасте от 3-х до 11 лет с ВЭБ-инфекцией, госпитализированных в инфекционное отделение КГБУЗ «Красноярская межрайонная детская клиническая больница №1» г. Красноярска за период с 01.11.2019 года по 09.06.2020 г. Критериями включения в исследование являлись: пациенты мужского и женского пола в возрасте от 3 до 6 лет и от 7 до 11 лет с диагнозом ИМ средней и тяжелой степени тяжести. Критериями исключения из группы исследования явились больные с негладким течением ИМ (тяжелая нейтропения, тромбоцитопения и повышение аминотрансфераз более 5 норм), пациенты в возрасте до 3 лет и старше 11 лет, использование противовирусных и антибактериальных лекарственных средств, или препаратов, обладающих иммуномодулирующим действием в течение последних 14 дней, предшествующих поступлению в стационар, наличие другого инфекционного заболевания, перенесенного в течение последнего месяца перед включением пациента в исследование, а также его отказ от участия (отказ от подписания информированного согласия на участие в клиническом исследовании). Все наблюдаемые нами пациенты имели положительный тест на ДНК ВЭБ в лимфоцитах крови и серологические маркеры острой ВЭБ-инфекции (ВЭБ-VCAIgM (+), ВЭБ-EA-DIgG (+)). Контрольную группу составили 40 практически здоровых детей аналогичного возрастного диапазона.

Забор крови для проведения исследований проводили утром натощак с 8 до 9 часов. Мононуклеарные клетки выделяли из гепаринизированной венозной крови центрифугированием в градиенте плотности Histopaque®-1077 (Sigma-Aldrich, США) (ρ=1,077). Моноциты выделяли на чашках Петри (ЗАО «Олданс», Россия) путем прилипания к пластику в среде RPMI-1640 в присутствии 10% аутологичной сыворотки. Выделенные моноциты разделяли на две пробы: контрольная (без GM-CSF) и опытная (50 нг GM-CSF на 1 мл клеточной суспензии). Определение субпопуляционного состава и фагоцитарной активности моноцитов в обеих пробах осуществляли после инкубации в течение 1 часа при температуре 37оС в CO2-инкубаторе (Sanyo, Japan).

Субпопуляционный состав моноцитов и их фагоцитарную активность в обеих пробах исследовали методом проточной цитометрии с использованием прямой иммунофлуоресценции цельной периферической крови с использованием моноклональных антител (Beckman Coulter, USA), меченных PE (phycoerythrin), ECD (phycoerythrin-Texas Red-X) и PC7 (phycoerythrin-cyanin 7) в следующей панели: CD14-PE/CD45-ECD/CD16-PC7. Распределение антител по каналам флуоресценции проводили в соответствие с принципами формирования панелей для многоцветных цитофлуориметрических исследований [2]. Пробоподготовку осуществляли по стандартной методике [18]. Анализ окрашенных клеток проводили на проточном цитофлуориметре Navios (Beckman Coulter, USA) Центра коллективного пользования КНЦ СО РАН [41]. В каждой пробе анализировали не менее 50000 моноцитов.

Для оценки фагоцитарной активности моноцитов использовали FITC-меченный (fluorescein isothiocyanate) стафилококковый белок А [4]. Конъюгацию выполняли следующим образом: к стафилококковому белку А (разведен в бикарбонатном буфере, рН=9,0) добавляли FITC (предварительно растворяли в ДМСО до концентрации 1 мкг/мл), инкубировали в темноте в течение 1 часа, трижды отмывали и по стандарту мутности доводили концентрацию белка до 1 млн/мл. К 100 мкл гепаринизрованной крови добавляли 10 мкл FITC-меченного белка А и инкубировали 30 минут при температуре 37 оС. Лизис эритроцитов проводили по безотмывочной технологии с использованием реагента VersaLyse (Beckman Coulter, США). Для гашения адгезированного на поверхности моноцитов FITC-меченного белка А к суспензии клеток добавляли раствор трипанового синего (0,2 мг/мл). Анализ окрашенных клеток проводили на проточном цитофлуориметре Navios (Beckman Coulter, USA) Центра коллективного пользования КНЦ СО РАН. В каждой пробе анализировали не менее 50000 моноцитов. Подсчитывали процент флуоресцирующих моноцитов (определяли как фагоцитарный индекс - ФИ) и средний уровень флуоресценции клеток (фагоцитарное число – ФЧ).

Описание выборки производили с помощью подсчета медианы (Ме) и интерквартального размаха в виде 25 и 75 процентилей (Q1 и Q3). Достоверность различий между показателями независимых выборок (при сравнении показателей больных ИМ с контрольными значениями)) оценивали по непараметрическому критерию Манна-Уитни (Mann-Whitney U test). Достоверность различий контрольных проб (без GM-CSF) с опытными пробами (с GM-CSF) определяли по критерию Вилкоксона (Wilcoxon matched pairs test). Статистический анализ осуществляли в пакете прикладных программ Statistica 8.0 (StatSoft Inc., 2007).

 

Результаты исследований

У больных ИМ детей в возрасте 3 – 6 лет на фоне снижения абсолютного количества моноцитов в крови выявляется появление атипичных моноцитов (табл. 1). При этом обнаружены изменения субпопуляционного состава моноцитов, которые выражаются в увеличении процентного содержания CD14++CD16+ клеток, но при снижении количества CD14+CD16+-моноцитов по сравнению с контрольными значениями. После воздействия GM-CSF и в группе здоровых детей и у больных ИМ наблюдается понижение процентного уровня CD14++CD16+ клеток. Причем, у больных детей содержание моноцитов с данным фенотипом остается значительно выше по сравнению с уровнем, выявленным у детей контрольной группы. Кроме того, у детей с ИМ в возрасте 3 – 6 лет под влиянием GM-CSF отмечается повышение процентного количества CD14+CD16+-моноцитов относительно исходного уровня, что привело к увеличению содержания этих клеток и относительно контрольных значений.

Абсолютное количество моноцитов в крови у детей с ИМ в возрасте 7 – 11 лет также понижено по сравнения с контрольными показателями (табл. 2). При этом в крови у больных данной возрастной группы обнаружены атипичные моноциты. Особенности субпопуляционного состава моноцитов у детей с ИМ характеризуются в увеличении процентного содержания CD14++CD16+-клеток, но при повышении уровня CD14+CD16+-моноцитов по сравнению с контрольными значениями. После инкубации моноцитов с GM-CSF у больных ИМ в возрасте 7 – 11 лет выявляется пониженный уровень CD14++CD16--клеток и более высокое содержание CD14++CD16+- и CD14+CD16+-моноцитов по сравнению с контрольными значениями. Причем, количество CD14+CD16+-клеток у детей с ИМ значительно повышается под влиянием GM-CSF и по сравнению с исходными значениями.

При сравнении величин показателей количества моноцитов и их субпопуляционного состава в двух возрастных группах обнаружено, что у детей контрольной группы в возрасте 7 – 11 лет снижено процентное содержание CD14++CD16+- и CD14+CD16+-моноцитов без GM-CSF (р = 0,018 и р = 0,034, соответственно) (см. табл. 1 и 2). Различий в величинах данных показателей у детей с ИМ в зависимости от возраста не обнаружено.

При исследовании фагоцитарной активности моноцитов у больных ИМ 3 – 6 лет при отсутствии регуляторного воздействия для клеток с фенотипами CD14++CD16- и CD14++CD16+ характерно снижение ФИ и ФЧ по сравнению с контрольными значениями (табл. 3). Кроме того, для моноцитов с фенотипом CD14+CD16+ выявляется пониженный уровень ФИ относительно значений, выявленных у детей контрольной группы. После воздействия GM-CSF на моноциты обнаружено повышение значений ФИ и ФЧ для клеток с фенотипом CD14+CD16+ у детей контрольной группы и для CD14++CD16- моноцитов у детей с ИМ. При этом, если после воздействия GM-CSF уровень ФИ для CD14++CD16- клеток у больных детей 3 – 6 лет остается пониженным по сравнению с контрольными значениями, то величина ФЧ для моноцитов с данным фенотипом при ИМ повышается относительно контрольного диапазона. Уровни ФИ и ФЧ у больных детей после инкубации с GM-CSF для клеток с фенотипами CD14++CD16+ и CD14+CD16+ снижены относительно контрольных значений.

У больных ИМ в возрасте 7 – 11 лет в контрольных пробах наблюдается снижение величин ФИ для моноцитов с фенотипами CD14++CD16+ и CD14+CD16+ относительно контрольных значений (табл. 4). При инкубации с GM-CSF только у больных детей выявляется повышение уровней ФИ и ФЧ для CD14++CD16- клеток. При этом, у детей с ИМ для клеток с фенотипом CD14++CD16- наблюдается увеличение ФЧ относительно контрольных значений, тогда как для моноцитарных фракций с фенотипами CD14++CD16+ и CD14+CD16+ установлено понижение величин ФИ и ФЧ.

При сравнении показателей фагоцитарной активности у детей в зависимости от возраста обнаружено, что детей контрольной группы в возрасте 7 – 11 лет понижена величина ФИ в контрольных пробах для моноцитов с фенотипами CD14++CD16- (р = 0,007) и CD14+CD16+ (р = 0,045) (см. табл. 3 и 4). Кроме того, также у детей контрольной группы в возрасте 7 – 11 лет после инкубации с GM-CSF по сравнению с показателями детей 3 – 6 лет снижены величины ФИ для всех трех фракций моноцитов: для CD14++CD16--клеток (р = 0,006), для CD14++CD16+-клеток (р = 0,048) и для CD14+CD16+ (р = 0,001). У детей с ИМ различий в показателях фагоцитарной активности моноцитов в зависимости от возрастной группы не обнаружено.

 

Обсуждение результатов

Моноциты являются клетками врожденного иммунитета, которые при вирусных инфекциях реализуют иммуновоспалительные процессы, а их потомки (макрофаги и дендритные клетки) индуцируют реакции адаптивного иммунитета [1, 30]. При этом, различные субпопуляции моноцитов, мигрируя в ткань, могут дифференцироваться в макрофаги и дендритные клетки с различной функциональной активностью [5, 13]. В то же время, на фоне вирусных инфекций может меняться количество моноцитов, их субпопуляционный состав и функциональная активность [16, 33]. Действительно, нами установлено, что абсолютное количество моноцитов в крови у детей с ИМ снижено в возрастных группах 3 – 6 и 7 – 11 лет. Изменения субпопуляционного состава моноцитов при ИМ также не зависят от возрастной группы больных детей и определяются повышением процентного содержания промежуточных моноцитов (CD14++CD16+) и снижением относительного количества неклассических (CD14+CD16+). Именно промежуточные моноциты активно экспрессируют антигены MHC II класса, при инфекции синтезируют и секретируют IL-1β и TNF-α, а также интенсивно экспрессируют хемокиновые рецепторы CCR2 и CXCR4, что обеспечивает им миграцию в ткань, где они дифференцируются в макрофаги и дендритные клетки с высоким уровнем функциональной активности [13, 31]. Неклассические моноциты определяются как противовоспалительные клетки, усиливают мобилизацию и активность регуляторных Т-лимфоцитов, но слабее дифференцируются в макрофаги [30, 36]. Выявленная особенность перераспределения субпопуляционного состава моноцитов в направлении фракции промежуточных в острый период ИМ у детей характеризует повышение роли провоспалительных процессов, стимулируемых промежуточными моноцитами, и снижение активности противовоспалительных реакций, опосредованных функцией неклассических моноцитов. Также необходимо отметить, что если у здоровых детей в процессе онтогенеза выявляются особенности в субпопуляционном составе моноцитов (снижение процентного количества промежуточных и неклассических моноцитов), то на фоне острого ИМ подобные различия отсутствуют.

На фоне изменения субпопуляционного состава моноцитов выявляется и нарушение их фагоцитарной активности. Однако функциональная активность моноцитов при ИМ зависит от возрастной группы больных детей. Так, у детей 3 – 6 лет с ИМ снижены уровни ФИ и ФЧ для классических и промежуточных моноцитов, тогда как для фракции неклассических моноцитов определяется понижение величины ФЧ. Следовательно, у больных данной возрастной группы снижено количество провоспалительных клеток, вступающих в процесс фагоцитоза и снижена реактивность самих моноцитов. В то же время, как уже было отмечено выше, для неклассических моноцитов более характерна регуляторная функция, соответственно, у больных 3 – 6 лет в процесс фагоцитоза вступает меньшее количество клеток данной фракции, но их фагоцитарная активность остается на уровне нормы. У детей с ИМ 7 – 11 лет фагоцитарная активность классических моноцитов находится на уровне возрастной нормы, тогда как для субпопуляций промежуточных и неклассических моноцитов выявляется снижение количества клеток, вступающих в процесс фагоцитоза. Подобные различия в функциональной реакции моноцитов у детей с ИМ двух возрастных группа, по-видимому, связаны с онтогенетическими процессами в иммунной системе. В частности, в обзоре Moraes-Pinto M.I. et al. (2021) отмечено, что фагоцитирующие клетки у детей раннего возраста слабее экспрессируют адгезионные молекулы и обладают пониженной фагоцитарной активностью [29].

После инкубации с GM-CSF in vitro выявляется изменение субпопуляционного состава моноцитов как у здоровых детей, так и больных ИМ. Так, у детей в возрасте 3 – 6 лет независимо от наличия/отсутствия ИМ в результате воздействия гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора снижается количество промежуточных моноцитов относительно исходных значений, относительное содержание которых, тем не менее, остается повышенным у больных детей. Кроме того, в обеих возрастных группах у детей с ИМ после инкубации с GM-CSF повышалось процентное количество неклассических моноцитов, что привело к превышению их содержания у больных относительно контрольных значений. Кроме того, у больных детей 7 – 11 лет после инкубации с GM-CSF обнаружено снижение количества классических и сохранение повышенного уровня промежуточных моноцитов относительно контрольных значений. Необходимо отметить, что в настоящее время основной концепцией формирования субпопуляций моноцитов является линейная дифференцировка: классические моноциты ® промежуточные ® неклассические [14, 31, 42]. Следовательно, механизм воздействия GM-CSF на моноциты реализуется в перераспределении субпопуляционного состава при стимуляции их дифференцировки.

Часовая инкубация моноцитов с GM-CSF также повлияла и на их фагоцитарную активность. Так, у здоровых детей 3 – 6 лет под после инкубации моноцитов с GM-CSF повысилась фагоцитарная активность неклассических моноцитов (по показателям ФИ и ФЧ). В то же время у детей с ИМ обеих возрастных групп инкубация с колониестимулирующим фактором привела к увеличению функциональной активности классических моноцитов (также по показателям ФИ и ФЧ). Причем, если у больных 3 – 6 лет ФИ классических моноцитов после воздействия GM-CSF также остается пониженным относительно контрольных значений (как и в контрольных пробах), то ФЧ данной фракции клеток у больных 3 – 6 и 7 – 11 лет значительно превышает контрольные уровни. Фагоцитарная активность промежуточных и неклассических моноцитов у детей обеих возрастных групп после инкубации с GM-CSF остается пониженной.

Можно заключить, что GM-CSF влияет и на фагоцитарную активность моноцитов у детей. Известно, что среди клеток крови именно неклассические моноциты являются основными продуцентами GM-CSF [21]. Однако реакция на фактически аутокринную стимуляцию функциональной активности выявлены только у здоровых детей 3 – 6 лет, что, по-видимому, связано с онтогенетическими особенностями иммунной системы. В то же время, у детей с ИМ независимо от возрастной группы реакция на GM-CSF выявляется только для классических моноцитов, то есть наименее зрелой фракции моноцитов крови, но реализующих провоспалительные функции и фагоцитарную активность.

Кроме того, выявляются онтогенетические особенности изменения фагоцитарной активности моноцитов у детей. У детей контрольной группы в возрасте 7 – 11 лет в контрольных пробах снижено количество CD14++CD16-- и CD14+CD16+-моноцитов, вступающих в фагоцитоз. В то же время, после инкубации с GM-CSF у здоровых детей старшей возрастной группы по сравнению с показателями здоровых детей младшей возрастной группы снижено количество всех трех субпопуляций моноцитов, вступающих в процесс фагоцитоза. При этом, каких-либо онтогенетических изменений у больных ИМ не обнаружено. Известно, что в большинстве случаев в раннем детстве первичное инфицирование ВЭБ протекает бессимптомно или со скудной симптоматикой, тогда как у детей раннего школьного возрастов в 45% случаев возникает типичная клиническая форма ИМ [8]. Исходя из онтогенетических и иммунопатофизиологических особенностей субпопуляционного состава моноцитов и их фагоцитарной активности у детей в возрасте 3 – 6 и 7 – 11 лет можно предположить, что симптоматика ИМ (прежде всего, связанная с иммуновоспалительными процессами), в большей степени, определяется исходным состоянием в иммунной системе, тогда как при инфекционном заболевании онтогенетические особенности нивелируются за счет реакции иммунной системы на возбудитель.

 

Заключение

Таким образом, у детей на фоне развития ИМ меняется субпопуляционный состав моноцитов в крови и нарушается их фагоцитарная активность. Изменения субпопуляционного состава моноцитов на фоне острого ИМ не зависят от возраста (3 – 6 и 7 – 11 лет) и характеризуются повышением количества провоспалительных (промежуточных) моноцитов и снижением содержания противовоспалительных (неклассических) моноцитов. Особенности нарушения фагоцитарной активности моноцитов у детей с ИМ зависят от возраста. У больных 3 – 6 лет снижена фагоцитарная активность всех субпопуляций моноцитов, тогда как у детей с ИМ 7 – 11 лет понижена фагоцитарная активность промежуточных и неклассических моноцитов. При воздействии GM-CSF in vitro на моноциты у больных ИМ независимо от возраста значительно повышается уровень противовоспалительных моноцитов, в то время как фагоцитарная активность клеток меняется слабее. У детей 3 – 6 лет после инкубации с GM-CSF повышается фагоцитарной число для классических моноцитов, тогда как фагоцитарный индекс данной фракции моноцитов остается без изменений. У больных ИМ 7 – 11 лет также только у классических моноцитов повышается уровень фагоцитарного индекса. Приведенные результаты определяют научную и клиническую ценность изучения механизмов влияния GM-CSF на клетки иммунной системы и доказывают, что данный цитокин может быть использован в новой иммунотерапевтической стратегии лечения ИМ.

×

About the authors

Andrei Anatyevich Savchenko

head of the cellular-molecular physiology and pathology laboratory of the Federal Research Center «Krasnoyarsk Science Center» of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Scientific Research Institute of medical problems of the North

Email: aasavchenko@yandex.ru

doctor of medicine, professor

Russian Federation, 660022, Russia, Krasnoyarsk region, Krasnoyarsk, Partizana Zheleznjaka str., 3G. Scientific Research Institute of medical problems of the North

Galina Petrovna Martynova

head of the department of childhood infectious diseases with a PE-course of FSBEI of Higher Education «Prof. V.F. Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University» of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation

Email: aasavchenko@yandex.ru

doctor of medicine, professor

Russian Federation, 660022, Russia, Krasnoyarsk region, Krasnoyarsk, Partizana Zheleznjaka str., 1A. FSBEI НЕ Prof. V.F. Voino-Yasenetsky KrasSMU MOH Russia

Lyubov Alexandrovna Ikkes

assistant of the department of childhood infectious diseases with a PE-course of FSBEI of Higher Education «Prof. V.F. Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University» of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation

Email: aasavchenko@yandex.ru

assistant of the departmen

660022, Russia, Krasnoyarsk region, Krasnoyarsk, Partizana Zheleznjaka str., 1A. FSBEI НЕ Prof. V.F. Voino-Yasenetsky KrasSMU MOH Russia

Alexandr Gennadyevich Borisov

leading researcher of the cellular-molecular physiology and pathology laboratory of the Federal Research Center «Krasnoyarsk Science Center» of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Scientific Research Institute of medical problems of the North

Email: 2410454@mail.ru

PhD, leading researcher

Russian Federation, 660022, Russia, Krasnoyarsk region, Krasnoyarsk, Partizana Zheleznjaka str., 3G. Scientific Research Institute of medical problems of the North

Igor Kudryavtsev

Federal State Budgetary Scientific Institution "Institute of Experimental Medicine"(FSBSI "IEM"); department of immunology, Pavlov First Saint Petersburg State Medical University

Author for correspondence.
Email: igorek1981@yandex.ru

PhD (Biology), Head of the Cell Immunology Laboratory

Russian Federation, Igor V. Kudryavtsev 197376, Russian Federation, St. Petersburg, Academician Pavlov str., 12, Institute of Experimental Medicine. Phone: +7 812 234-29-29.

Vasilij Dmitrievich Belenjuk

Jr. researcher of the cellular-molecular physiology and pathology laboratory of the Federal Research Center «Krasnoyarsk Science Center» of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Scientific Research Institute of medical problems of the North

Email: dyh.88@mail.ru

Jr. researcher

Russian Federation, 660022, Russia, Krasnoyarsk region, Krasnoyarsk, Partizana Zheleznjaka str., 3G. Scientific Research Institute of medical problems of the North

References

  1. Козлов В.А., Тихонова Е.П., Савченко А.А., Кудрявцев И.В., Андронова Н.В., Анисимова Е.Н., Головкин А.С., Демина Д.В., Здзитовецкий Д.Э., Калинина Ю.С., Каспаров Э.В., Козлов И.Г., Корсунский И.А., Кудлай Д.А., Кузьмина Т.Ю., Миноранская Н.С., Продеус А.П., Старикова Э.А., Черданцев Д.В., Чесноков А.Б., Шестерня П.А., Борисов А.Г. Клиническая имунология. Практическое пособие для инфекционистов.Красноярск: Поликор, 2021.563 с. [Kozlov V.A., Tikhonova E.P., Savchenko A.A., Kudryavtsev I.V., Andronova N.V., Anisimova E.N., Golovkin A.S., Demina D.V., Zdzitovetsky D.E., Kalinina Y.S., Kasparov E.V., Kozlov I.G., Korsunsky I.A., Kudlay D.A., Kuzmina T.Yu., Minoranskaya N.S., Prodeus A.P., Starikova E.A., Cherdantsev D.V., Chesnokov A.B., Gear P.A., Borisov A.G. Clinical immunology. A practical guide for infectious diseases.Krasnoyarsk: Polikor, 2021, 563 pp. (In Russ.)]. https://agborisov.com /wp-content/uploads/2022/03 /KlinImm_inf.pdf.
  2. Кудрявцев И.В., Субботовская А.И. Опыт измерения параметров иммунного статуса с использованием шести-цветного цитофлуоримерического анализа // Медицинская иммунология. 2015. Т. 17, № 1. С. 19-26. [Kudryavtsev I.V., Subbotovskaya A.I. Application of six-color flow cytometric analysis for immune profile monitoring. Medical Immunology, 2015, Мol. 17, no. 1, pp. 19-26. (In Russ.)]. http://dx.doi.org/10.15789/ 1563-0625-2015-1-19-26.
  3. Куликова М.М., Соломай Т.В., Семененко Т.А. Клинико-лабораторные особенности первичной острой и реактивации хронической Эпштейна-Барр вирусной инфекции у детей (систематический обзор и метаанализ) // Детские инфекции. 2022. Т. 21. № 1. С. 49-55. [Kulikova M.M., Solomay T.V., Semenenko T.A. Clinical and laboratory differences between primary acute and reactivation of chronic Epstein-Barr viral infection in children (systematic review and meta-analysis). Children infections, 2022, Vol. 21, no. 1, pp. 49-55. (In Russ.)]. https://doi.org/10.22627/ 2072-8107-2022-21-1-49-55.
  4. Савченко А.А., Гвоздев И.И., Борисов А.Г., Черданцев Д.В., Первова О.В., Кудрявцев И.В., Мошев А.В. Особенности фагоцитарной активности и состояния респираторного взрыва нейтрофилов крови у больных распространенным гнойным перитонитом в динамике послеоперационного периода // Инфекция и иммунитет. 2017. Т. 7. № 1. С.51-60. [Savchenko AA, Gvozdev II, Borisov AG, Cherdancev DV, Pervova OV, Kudryavcev IV, Moshev AV. Phagocytic activity and blood neutrophils respiratory burst state features amongst widespread purulent peritonitis patients in the postoperative period dynamics. Russian Journal of Infection and Immunity, 2017, Vol. 7, no. 1, pp. 51-60. (In Russ.)]. doi: 10.15789/2220-7619-2017-1-51-60.
  5. Савченко А.А., Борисов А.Г., Кудрявцев И.В., Мошев А.В. Зависимость фенотипа дендритных клеток от содержания провоспалительных моноцитов крови у больных раком почки // Медицинская иммунология. 2019. Т. 21, № 4. С. 689-702. [Savchenko A.A., Borisov A.G., Kudryavtsev I.V., Moshev A.V. Dependence of the phenotype of dendritic cells on the content of proinflammatory blood monocytes in patients with kidney cancer. Medical immunology, 2019, Vol. 21, no. 4. pp. 689-702. (In Russ.)]. https://doi.org/10.15789/ 1563-0625-2019-4-689-702.
  6. Соломай Т.В., Симонова Е.Г., Семененко Т.А. Научное обоснование создания и перспективы развития системы эпидемиологического надзора за инфекцией, вызванной вирусом Эпштейна-Барр // Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2022. Т. 21. № 1. С. 21-31. [Solomay T.V., Simonova E.G., Semenenko T.A. Scientific Substantiation of the Creation and Prospects for the Development of an Epidemiological Surveillance System for Infection Caused by the Epstein-Barr Virus. Epidemiology and Vaccinal Prevention, 2022, Vol. 21, no. 1, pp. 21-31. (In Russ.)]. https://doi.org/10.31631/ 2073-3046-2022-21-1-21-31.
  7. Черенова Л.П., Мирекина Е.В., Лисина О.А., Иргазиева Г.К. Дифференциальная диагностика кори и инфекционного мононуклеоза // Инфекционные болезни: новости, мнения, обучение. 2022. Т. 11, № 1. С. 64-68. [Cherenova L.P., Merekina E.V., Lisina O.A., Irgazieva G.K. Differential diagnosis of measles and infectious mononucleosis. Infektsionnye bolezni: novosti, mneniya, obuchenie [Infectious Diseases: News, Opinions, Training]. 2022, Vol. 11, no.1, pp. 64–68. (In Russ.)]. https://doi.org/10.33029/ 2305-3496-2022-11-1-64-68.
  8. Шульженко А.Е., Щубелко Р.В., Зуйкова И.Н. Герпесвирусные инфекции: современный взгляд на проблему.Москва : ГЭОТАР-Медиа, 2022.344 с. [Shulzhenko A.E., Shchubelko R.V., Zuikova I.N. Herpesvirus infections: a modern view of the problem.Moscow: GEOTAR-Media, 2022.344 pp. (In Russ.)]. https://elibrary.ru/ item.asp?id=48469997.
  9. Achuthan A.A., Lee K.M.C., Hamilton J.A. Targeting GM-CSF in inflammatory and autoimmune disorders. Semin. Immunol., 2021, Vol. 54, 101523. doi: 10.1016/j.smim. 2021.101523.
  10. Albanese M., Tagawa T., Hammerschmidt W. Strategies of Epstein-Barr virus to evade innate antiviral immunity of its human host. Front. Microbiol. 2022, Vol. 13, pp. 955603. doi: 10.3389/fmicb.2022. 955603.
  11. Alkhani A., Levy C.S., Tsui M., Rosenberg K.A., Polovina K., Mattis A.N., Mack M., Van Dyken S., Wang B.M., Maher J.J., Nijagal A. Ly6cLo non-classical monocytes promote resolution of rhesus rotavirus-mediated perinatal hepatic inflammation. Sci. Rep., 2020, Vol. 10, no. 1, pp. 7165. doi: 10.1038/s41598-020-64158-2.
  12. Barman P.K., Shin J.E., Lewis S.A., Kang S., Wu D., Wang Y., Yang X., Nagarkatti P.S., Nagarkatti M., Messaoudi I., Benayoun B.A., Goodridge H.S. Production of MHCII-expressing classical monocytes increases during aging in mice and humans. Aging Cell, 2022, Vol. 21, no. 10, pp. 13701. doi: 10.1111/acel.13701.
  13. Chilunda V., Martinez-Aguado P., Xia L.C., Cheney L., Murphy A., Veksler V., Ruiz V., Calderon T.M., Berman J.W. Transcriptional Changes in CD16+ Monocytes May Contribute to the Pathogenesis of COVID-19. Front. Immunol., 2021, Vol. 24, no. 12, pp. 665773. doi: 10.3389/fimmu. 2021.665773.
  14. Coillard A., Segura E. In vivo Differentiation of Human Monocytes. Front. Immunol., 2019, Vol. 13, no. 10, pp. 1907. doi: 10.3389/fimmu. 2019.01907.
  15. Congy-Jolivet N., Cenac C., Dellacasagrande J., Puissant-Lubrano B., Apoil P.A., Guedj K., Abbas F., Laffont S., Sourdet S., Guyonnet S., Nourhashemi F., Guéry J.C., Blancher A. Monocytes are the main source of STING-mediated IFN-α production. EBioMedicine, 2022, Vol. 80, pp. 104047. doi: 10.1016/j.ebiom. 2022.104047.
  16. Falck-Jones S., Österberg B., Smed-Sörensen A. Respiratory and systemic monocytes, dendritic cells, and myeloid-derived suppressor cells in COVID-19: Implications for disease severity. J. Intern. Med., 2022, Vol. 23, no. 10, pp. 1111. doi: 10.1186/s13075-017-1237-9.
  17. Farina A., Rosato E., York M., Gewurz B.E., Trojanowska M., Farina G.A. Innate Immune Modulation Induced by EBV Lytic Infection Promotes Endothelial Cell Inflammation and Vascular Injury in Scleroderma. Front. Immunol., 2021, no. 12, pp. 651013. doi: 10.3389/fimmu. 2021.651013.
  18. Finak G., Langweiler M., Jaimes M., Malek M., Taghiyar J., Korin Y., Raddassi K., Devine L., Obermoser G., Pekalski M.L., Pontikos N., Diaz A., Heck S., Villanova F., Terrazzini N., Kern F., Qian Y., Stanton R., Wang K., Brandes A., Ramey J., Aghaeepour N., Mosmann T., Scheuermann R.H., Reed E., Palucka K., Pascual V., Blomberg B.B., Nestle F., Nussenblatt R.B., Brinkman R.R., Gottardo R., Maecker H., McCoy J.P. Standardizing Flow Cytometry Immunophenotyping Analysis from the Human Immuno Phenotyping Consortium. Sci. Rep., 2016, Vol. 6, pp. 20686. doi: 10.1038/srep20686.
  19. Jahan H., Siddiqui N.N., Iqbal S., Basha F.Z., Shaikh S., Pizzi M., Choudhary M.I. Suppression of COX-2/PGE2 levels by carbazole-linked triazoles via modulating methylglyoxal-AGEs and glucose-AGEs - induced ROS/NF-κB signaling in monocytes. Cell. Signal, 2022, Vol. 97, pp. 110372. doi: 10.1016/j.cellsig. 2022.110372.
  20. Kabanov D.S., Grachev S.V., Prokhorenko I.R. Monoclonal Antibody to CD14, TLR4, or CD11b: Impact of Epitope and Isotype Specificity on ROS Generation by Human Granulocytes and Monocytes. Oxid. Med. Cell. Longev., 2020, Vol. 2020, pp. 5708692. doi: 10.1155/2020/5708692.
  21. Kaur K., Bachus H., Lewis C., Papillion A.M., Rosenberg A.F., Ballesteros-Tato A., León B. GM-CSF production by non-classical monocytes controls antagonistic LPS-driven functions in allergic inflammation. Cell. Rep., 2021, Vol. 37, no. 13, pp. 110178. doi: 10.1016/j.celrep. 2021.110178.
  22. Khan S., Siddique R., Hao X., Lin Y., Liu Y., Wang X., Hua L., Nabi G. The COVID-19 infection in children and its association with the immune system, prenatal stress, and neurological complications. Int. J. Biol. Sci, 2022, Vol. 18, no. 2, pp. 707716. doi: 10.7150/ijbs.66906.
  23. Kwissa M., Nakaya H.I., Onlamoon N., Wrammert J., Villinger F., Perng G.C., Yoksan S., Pattanapanyasat K., Chokephaibulkit K., Ahmed R., Pulendran B. Dengue virus infection induces expansion of a CD14(+)CD16(+) monocyte population that stimulates plasmablast differentiation. Cell. Host. Microbe., 2014, Vol. 16, no. 1, pp. 115-270. doi: 10.1016/j.chom. 2014.06.001.
  24. Lazarus H.M., Pitts K., Wang T., Lee E., Buchbinder E., Dougan M., Armstrong D.G., Paine R. 3rd, Ragsdale C.E., Boyd T., Rock E.P., Gale R.P. Recombinant GM-CSF for diseases of GM-CSF insufficiency: Correcting dysfunctional mononuclear phagocyte disorders. Front. Immunol., 2023, Vol. 13, 1069444. doi: 10.3389/fimmu. 2022.1069444.
  25. Li F., Piattini F., Pohlmeier L., Feng Q., Rehrauer H., Kopf M. Monocyte-derived alveolar macrophages autonomously determine severe outcome of respiratory viral infection. Sci. Immunol., 2022, Vol. 7, no. 73, pp. 5761. doi: 10.1126/sciimmunol.abj5761.
  26. Lotfi N., Zhang G.X., Esmaeil N., Rostami A. Evaluation of the effect of GM-CSF blocking on the phenotype and function of human monocytes. Sci. Rep., 2020, Vol. 10, no. 1, pp. 1567. doi: 10.1038/s41598-020-58131-2.
  27. Michel M., Malergue F., Ait Belkacem I., Bourgoin P., Morange P.E., Arnoux I., Miloud T., Million M., Tissot-Dupont H., Mege J.L., Vitte J., Busnel J.M. A rapid, easy, and scalable whole blood monocyte CD169 assay for outpatient screening during SARS-CoV-2 outbreak, and potentially other emerging disease outbreaks. SAGE Open Med., 2022, Vol. 10, 20503121221115483. doi: 10.1177/ 20503121221115483.
  28. Mohamedaly S., Levy C.S., Korsholm C., Alkhani A., Rosenberg K., Ashouri J.F., Nijagal A. Hepatic Ly6CLo Non-Classical Monocytes Have Increased Nr4a1 (Nur77) in Murine Biliary Atresia. J. Clin. Med., 2022, Vol. 11, no. 18, pp. 5290. doi: 10.3390/jcm11185290.
  29. Moraes-Pinto M.I., Suano-Souza F., Aranda C.S. Immune system: development and acquisition of immunological competence. J. Pediatr. (Rio J.), 2021, Vol. 97, Suppl. 1, pp. S59-S66. doi: 10.1016/j.jped. 2020.10.006.
  30. Narasimhan P.B., Marcovecchio P., Hamers A.AJ., Hedrick C.C. Nonclassical Monocytes in Health and Disease. Annu. Rev. Immunol., 2019, Vol. 37, pp. 439-456. doi: 10.1146/annurev-immunol-042617-053119.
  31. Ożańska A., Szymczak D., Rybka J. Pattern of human monocyte subpopulations in health and disease. Scand. J. Immunol., 2020, Vol. 92, no. 1, e12883. doi: 10.1111/sji.12883.
  32. Páez-Guillán E.M., Campos-Franco J., Alende R., Garitaonaindía Y., González-Quintela A. Transient hypertriglyceridemia: a common finding during Epstein-Barr virus-induced infectious mononucleosis. Lipids Health Dis. 2021, Vol. 20, no. 1, pp. 177. doi: 10.1186/s12944-021-01603-9.
  33. Rutkowska E., Kwiecień I., Kłos K., Rzepecki P., Chciałowski A. Intermediate Monocytes with PD-L1 and CD62L Expression as a Possible Player in Active SARS-CoV-2 Infection. Viruses, 2022, Vol. 14, no 4, pp. 819. doi: 10.3390/v14040819.
  34. Saxton R.A., Glassman C.R., Garcia K.C. Emerging principles of cytokine pharmacology and therapeutics. Nat. Rev. Drug Discov., 2023, Vol. 22, no. 1, pp. 21-37. doi: 10.1038/s41573-022-00557-6.
  35. Schünemann L.M., Schuberth H.J. Non-classical monocytes contribute to innate immune training in cattle. Innate Immun., 2022, Vol. 28, no. 6, pp. 199-210. doi: 10.1177/ 17534259221114219.
  36. Sebastian A., Sanju S., Jain P., Priya V.V., Varma P.K., Mony U. Non-classical monocytes and its potential in diagnosing sepsis post cardiac surgery. Int. Immunopharmacol., 2021, Vol. 99, 108037. doi: 10.1016/j.intimp. 2021.108037.
  37. Shahzad F., Bashir N., Ali A., Jabeen S., Kashif M., Javaid K., Tahir R., Abbas A., Jahan S., Afzal N. Decreased classical monocytes and CD163 expression in TB patients: an indicator of drug resistance. Braz. J. Microbiol., 2021, Vol. 52, no. 2, pp. 607-617. doi: 10.1007/s42770-021-00454-x.
  38. Silva T., Gomes L., Jeewandara C., Ogg G.S., Malavige G.N. Dengue NS1 induces phospholipase A2 enzyme activity, prostaglandins, and inflammatory cytokines in monocytes. Antiviral. Res., 2022, Vol. 202, pp. 105312. doi: 10.1016/j.antiviral. 2022.105312.
  39. Spiteri A.G., Ni D., Ling Z.L., Macia L., Campbell I.L., Hofer M.J., King N.JC. PLX5622 Reduces Disease Severity in Lethal CNS Infection by Off-Target Inhibition of Peripheral Inflammatory Monocyte Production. Front. Immunol., 2022, Vol. 13, pp. 851556. doi: 10.3389/fimmu. 2022.851556.
  40. Sullivan K., Isabel S., Khodai-Booran N., Paton T.A., Abdulnoor M., Dipchand A.I., Hébert D., Ng V.L., Allen U.D. Epstein-Barr virus latent gene EBNA-1 genetic diversity among transplant patients compared with patients with infectious mononucleosis. Clin. Transplant. 2019, Vol. 33, no. 4, e13504. doi: 10.1111/ctr.13504.
  41. Sutherland D.R., Ortiz F., Quest G., Illingworth A., Benko M., Nayyar R., Marinov I. High-sensitivity 5-, 6-, and 7-color PNH WBC assays for both Canto II and Navios platforms. Cytometry B Clinю Cytom., 2018, Vol. 94, no. 1, pp. 1-15. doi: 10.1002/cyto.b.21626.
  42. Wirthgen E., Hornschuh M., Wrobel I.M., Manteuffel C., Däbritz J. Mimicking of Blood Flow Results in a Distinct Functional Phenotype in Human Non-Adherent Classical Monocytes. Biology (Basel), 2021, Vol. 10, no. 8, pp. 748. doi: 10.3390/ biology10080748.
  43. Zhang L. A common mechanism links Epstein-Barr virus infections and autoimmune diseases. J. Med. Virol. 2023, Vol. 95, no. 1, e28363. doi: 10.1002/jmv.28363.

Supplementary files

There are no supplementary files to display.


Copyright (c) Savchenko A.A., Martynova G.P., Ikkes L.A., Borisov A.G., Kudryavtsev I., Belenjuk V.D.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 64788 от 02.02.2016.


This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies