Russian Journal of Infection and ImmunityRussian Journal of Infection and ImmunityИнфекция и иммунитет2220-76192313-7398SPb RAACI116010.15789/2220-7619-2019-2-304-314ORIGINAL ARTICLESОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИAltered peripheral blood Th17 and follicular T-helper subsets in patients with pulmonary tuberculosisНарушения в субпопуляционном составе Т-хелперов 17 и фолликулярных Т-хелперов у больных туберкулезом легкихKudryavtsevI. V.КудрявцевИ. В.
Russian Federation

Kudryavtsev Igor Vladimirovich., PhD (Biology), Senior Researcher, Laboratory of Immunology, Institute of Experimental Medicine; Associate Professor, Department of Immunology, Pavlov First St. Petersburg State Medical University

Кудрявцев Игорь Владимирович, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории общей иммунологии ФГБНУ Институт экспериментальной медицины; доцент кафедры иммунологии ФГБОУ ВПО Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова МЗ РФ

Кудрявцев Игорь Владимирович, 197376, Россия, Санкт-Петербург, ул. Акад. Павлова, 12, ФГБНУ Институт экспериментальной медицины. Тел.: 8 (812) 234-29-29.

igorek1981@yandex.ruSerebriakovaM. KСеребряковаМ. К.
Russian Federation

Serebriakova Maria Konstantinovna, Researcher, Department of Immunology

Серебрякова Мария Константиновна, научный сотрудник отдела иммунологии

m-serebryakova@yandex.ruStarshinovaA. A.СтаршиноваА. А.
Russian Federation

Starshinova Anna Andreevna, PhD, MD (Medicine), Leading Researcher, Autoimmunity Mosaic Laboratory

Старшинова Анна Андреевна, доктор мендицинских наук, ведущий научный сотрудник лаборатории мозаики аутоиммунитета

starshinova_777@mail.ruZinchenkoYu. S.ЗинченкоЮ. С.
Russian Federation

Zinchenko Yulia Sergeevna, Junior Researcher, Autoimmunity Mosaic Laboratory, St. Petersburg State University; Junior Researcher, Research Institute of Phthisiopulmonology

Зинченко Юлия Сергеевна, младший научный сотрудник лаборатории мозаики аутоиммунитета ФГБУ ВО Санкт-Петербургский государственный университет; младший научный сотрудник ФГБУ НИИ фтизиопульмонологии МЗ РФ

ulia-zinchenko@yandex.ruBasantsovaN. Yu.БасанцоваН. Ю.
Russian Federation

Basantsova Natalia Yuryevna, Junior Researcher, Autoimmunity Mosaic Laboratory, Assistant Professor, Department of Faculty Therapy, St. Petersburg State University; Junior Researcher, Research Institute of Phthisiopulmonology

Басанцова Наталия Юрьевна, младший научный сотрудник лаборатории мозаики аутоиммунитета, ассистент кафедры факультетской терапии ФГБУ ВО Санкт-Петербургский государственный университет; младший научный сотрудник ФГБУ НИИ фтизиопульмонологии МЗ РФ

fromrussiawithlove_nb@mail.ruBelyaevaE. N.БеляеваЕ. Н.
Russian Federation

Belyaeva Ekatherine Nikolaevna, PhD (Medicine), Junior Researcher, Research Institute of Phthisiopulmonology; Head of the Department St. Petersburg City Hospital No. 2

Беляева Екатерина Николаевна, кандидат медицинских наук, младший научный сотрудник ФГБУ НИИ фтизиопульмонологии МЗ РФ; зав. отделением СПбГБУ Городская многопрофильная больница № 2

starshinova_777@mail.ruPavlovaM. V.ПавловаМ. В.
Russian Federation

Pavlova Maria Vasil’evna, PhD, MD (Medicine), Professor, Leading Researcher, Head of Research Direction “Phthisiopulmonology” ulmonology

Павлова Мария Васильевна, доктор мендицинских наук, профессор, ведущий научный сотрудник, руководитель направления «Фтизиопульмонология»

starshinova_777@mail.ruYablonskiyP. K.ЯблонскийП. К.
Russian Federation

Yablonskii Peter Kazimirovich, PhD, MD (Medicine), Professor, Dean of the Medicine Faculty, St. Petersburg State University; Director of the Research Institute of Phthisiopulmonology

Яблонский Петр Казимирович, доктор мендицинских наук, профессор, декан медициниского факультета Санкт-Петербургского государственного университета; директор ФГБУ НИИ фтизиопульмонологии МЗ РФ

piotr_yablonskii@mail.ruSt. Petersburg State UniversityФГБОУ ВО Санкт-Петербургский государственный университетInstitute of Experimental MedicineФГБНУ Институт экспериментальной медициныPavlov First St. Petersburg State Medical UniversityФГБОУ ВО Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова МЗ РФSt. Petersburg Research Institute of PhthisiopulmonologyФГБУ Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт фтизиопульмонологии МЗ РФ"St. Petersburg Research Institute of Phthisiopulmonology" of the Ministry of Health of the Russian FederationФГБУ Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт фтизиопульмонологии МЗ РФSt. Petersburg City hospital №2СПбГБУЗ Городская многопрофильная больница № 2St. Petersburg Research Institute of Phthisiopulmonology" of the Ministry of Health of the Russian FederationФГБУ Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт фтизиопульмонологии МЗ РФ12072019923043141103201920052019Copyright ©; 2019, Kudryavtsev I.V., Serebriakova M.K., Starshinova A.A., Zinchenko Y.S., Basantsova N.Y., Belyaeva E.N., Pavlova M.V., Yablonskiy P.K.Copyright ©; 2019, Кудрявцев И.В., Серебрякова М.К., Старшинова А.А., Зинченко Ю.С., Басанцова Н.Ю., Беляева Е.Н., Павлова М.В., Яблонский П.К.2019Kudryavtsev I.V., Serebriakova M.K., Starshinova A.A., Zinchenko Y.S., Basantsova N.Y., Belyaeva E.N., Pavlova M.V., Yablonskiy P.K.Кудрявцев И.В., Серебрякова М.К., Старшинова А.А., Зинченко Ю.С., Басанцова Н.Ю., Беляева Е.Н., Павлова М.В., Яблонский П.К.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://iimmun.ru/iimm/article/view/1160

Tuberculosis (TB) is one of the most common infections worldwide. Eradication of an intracellular pathogen M. tuberculosis requires to induce a Th1 response by activating IFNγ-producing tissue macrophages. Along with Th1 cells, various subsets of Th17 and follicular T-helper cells (Tfh) able to secrete a broad range of cytokines, including IFNγ, can also be involved in eliminating bacterial pathogens. It justified analyzing in this study changes in percentage of various peripheral blood Th subsets, including Th1, Th2, Th17 and Tfh cells, in TB patients. For this, major CD3+CD4+ T cell subsets were assessed by using multicolor flow cytometry in TB patients (n = 40) and healthy volunteers (n = 30). It was found that in TB patients vs. control group percentage of peripheral blood CD45RA–CCR7+ central memory (CM) Th was decreased also affecting frequency of some functional T cell subsets, e.g. either lowering Th2 cells (9.11% (6.95; 13.77) vs. 7.21% (5.64; 9.84), p = 0.012) or elevating CCR6+ Th17 subsets (35.92% (27.72; 41.06) vs. 40.39% (35.41; 47.79; p = 0.016), respectively, but not influencing Th1 and Tfh subsets frequencies. Moreover, percentage of total CCR6+ CM Th cells in TB patients vs. control was decreased in CCR4–CXCR3+ Th17.1 cell subset (42.87% (33.64; 49.45) vs. 52.26% (46.45; 56.95), p < 0.001), whereas standard CCR4+CXCR3– Th17 and CCR6+ DP Th17 subsets were elevated (p = 0.005 and p = 0.002, respectively). In addition, altered Tfh subset composition associated with the increased (p = 0.021) percentage of CXCR3–CCR6– Tfh2 cells, but decreased CXCR3+CCR6– Tfh1 cells (p = 0.036) was observed. Finally, frequency of peripheral blood Th subsets noted above was also analyzed within effector memory (CD45RA–CCR7–) cells. It was found that in TB patients vs. volunteers frequency of Th17.1 cells was also significantly lower (p = 0.006) in CCR6+ EM Th (54.43% (41.19; 91.92) vs. 61.76% (54.01; 65.63), whereas percentage of double-positive Th17 was significantly increased (20.83% (15.12; 30.87) and 12.93 % (9.80; 19.01), respectively, p < 0.001). Thus, it suggests that during M. tuberculosis infection percentage of IFNγ-producing Th17 and Tfh cells was reduced compared to control group also affecting both central memory Th cells patrolling peripheral lymphoid organs as well as effector memory Th cells able to exit to site of infection. 

Туберкулез (ТБ) является одним из самых распространенным среди всех 

Туберкулез (ТБ) является одним из самых распространенным среди всех современных инфекционных заболеваний в мире. Mycobacterium tuberculosis — внутриклеточный патоген, для эффективной элиминации которого необходима активация Т-хелперов 1 типа (Th1), синтезирующих IFNγ для активации функциональной активности тканевых макрофагов. Помимо Th1, в элиминации бактериальных патогеном могут принимать участие различные субпопуляции Th17 и фолликулярных Т-хелперов (Tfh), способных к продукции широкого спектра цитокинов, включая IFNγ. Поэтому целью данного исследования являлся анализ субпопуляционного состава Th клеток при ТБ. При помощи многоцветной проточной цитометрии у больных ТБ (n = 40) и условно здоровых добровольцев (n = 30) были выявлены основные субпопуляции CD3+CD4+ лимфоцитов. Было показано, что при ТБ в циркуляции снижался уровень CD45RA–CCR7+ Th центральной памяти (СМ). В пределах СМ у больных ТБ достоверно (р = 0,012) возрастало относительное содержание Th2 клеток с 7,21% (5,64; 9,84) до 9,11% (6,95; 13,77), а уровень Th17 достоверно (р = 0,016) снижался с 40,39% (35,41; 47,79) до 35,92% (27,72; 41,06), тогда как Th1 и Tfh достоверно не изменялись. Среди CCR6+ CM Th при ТБ выявлено снижение CCR4–CXCR3+ Th17.1 клеток с 52,26% (46,45; 56,95) до 42,87% (33,64; 49,45) при р < 0,001, тогда как уровни «классических» CCR4+CXCR3– Th17 и CCR6+DP Th17 в периферической крови больных достоверно возрастали (р = 0,005 и р = 0,002). Более того, при инфицировании M. tuberculosis наблюдалось изменение субпопуляционного состава Tfh, связанное с увеличение (р = 0,021) уровня в циркуляции Tfh2 с фенотипом CXCR3–CCR6– на фоне снижения относительного содержания Tfh1 клеток (р = 0,036). При изучении субпопуляционного состава CCR6+ Th17 эффекторной памяти (CD45RA–CCR7–) в периферической крови больных ТБ было обнаружено достоверное (р = 0,006) снижение Th17.1 лимфоцитов с 61,76% (54,01; 65,63) до 54,43% (41,19; 91,92), тогда как уровень «дважды позитивных» Th17 при инфицировании M. tuberculosis достоверно возрастал по сравнению с группой контроля (20,83% (15,12; 30,87) и 12,93% (9,80; 19,01) соответственно, при р < 0,001). Полученные результаты свидетельствуют о том, что при инфекционном процессе, вызванном M. tuberculosis, относительное содержание IFNγ-продуцирующих клеток среди Th17 и Tfh снижается по сравнению с контролем. Причем, эти изменения затрагивают как клетки центральной памяти, «патрулирующие» периферические органы иммунной системы, так и клетки эффекторной памяти, способные покидать кровоток и мигрировать в очаг проникновения патогена. 

tuberculosischemokine receptors expressioncentral memory CD3+CD4+Th17Th17.1follicular Th cellsтуберкулезхемокиновые рецепторыCD3+CD4+ центральной памятиТ-хелперы 17Th17.1фолликулярные Т-хелперыThe work is supported by grant from the Government of the Russian Federation (contract № 14.W03.31.0009 of 13.02. 2017) on granting for state support of scientific research conducted under the supervision of leading scientists.Работа поддержана грантом Правительства РФ (договор № 14.W03.31.0009 от 13.02. 2017 г.) о выделении гранта для государственной поддержки научных исследований, проводимых под руководством ведущих ученых.1. Васильева Е.В., Кудрявцев И.В., Максимов Г.В., Вербов В.Н., Серебрякова М.К., Ткачук А.П., Тотолян А. А. Влияние ВИЧ-инфекции и туберкулеза на степень дифференцировки Т-лимфоцитов периферической крови //Инфекция и иммунитет. 2017. Т. 7, № 2. С. 151-161. https://doi.org/10.15789/2220-7619-2017-2-151-1612. Кудрявцев И.В., Борисов А.Г., Кробинец И.И., Савченко А.А., Серебрякова М.К., Тотолян А.А. Хемокиновые рецепторы на Т-хелперах различного уровня дифференцировки: основные субпопуляции. Медицинская иммунология, 2016, Т. 18, № 3, С. 239-250. doi:10.15789/1563-0625-2016-3-239-2503. Кудрявцев И.В., Субботовская А.И. Опыт измерения параметров иммунного статуса с использованием шестицветного цитофлуориметрического анализа // Медицинская иммунология. 2015. Т. 17, № 1. С. 19-26. . https://doi.org/10.15789/1563-0625-2015-1-19-264. Никонова А.А., Хаитов М.Р., Хаитов Р.М. Характеристика и роль различных популяций макрофагов в патогенезе острых и хронических заболеваний легких. Медицинская иммунология. 2017. Т. 19, № 6. С. 657-672. https://doi.org/10.15789/1563-0625-2017-6-657-6725. Соколов Д.И., Степанова О.И., Сельков С.А. Роль различных субпопуляций CD4+Т-лимфоцитов при беременности // Медицинская иммунология. 2016. Т. 18, № 6. С. 521-536. https://doi.org/10.15789/1563-0625-2016-6-521-5366. Хайдуков С.В., Байдун Л.А., Зурочка А.В., Тотолян Арег А. Стандартизованная технология «Исследование субпопуляционного состава лимфоцитов периферической крови с применением проточных цитофлюориметров-анализаторов» (Проект)//Медицинская иммунология. 2012. Т. 14, № 3. С. 255-268. http://dx.doi.org/10.15789/1563-0625-2012-3-255-2687. Arlehamn C.L., Seumois G., Gerasimova A., Huang C., Fu Z., Yue X., Sette A., Vijayanand P., Peters B. Transcriptional profile of tuberculosis antigen-specific T cells reveals novel multifunctional features. J. Immunol., 2014, vol. 193, no. 6, pp. 2931–2940. doi: 10.4049/jimmunol.14011518. Chen X., Zhang M., Liao M., Graner M.W., Wu C., Yang Q., Liu H., Zhou B. Reduced Th17 response in patients with tuberculosis correlates with IL-6R expression on CD4+ T cells. Am. J. Respir. Crit. Care Med., 2010, vol. 181, no. 7, pp. 734–742. doi: 10.1164/rccm.200909-1463OC9. Chen Y.C., Chin C.H., Liu S.F., Wu C.C., Tsen C.C., Wang Y.H., Chao T.Y., Lie C.H., Chen C.J., Wang C.C., Lin M.C. Prognostic values of serum IP-10 and IL-17 in patients with pulmonary tuberculosis. Dis. Markers, 2011, vol. 31, no. 2, pp.101-110. doi: 10.3233/DMA-2011-080810. Churchyard G., KimP., Shah N.S., Rustomjee R., Gandhi N., Mathema B., Dowdy D., Kasmar A., Cardena V. What we know about tuberculosis transmission: an overview. J. Infect. Dis., 2017, vol. 216, no. 6, pp. S629–S635. doi: 10.1093/infdis/jix36211. Dheda K., Chang J.S., Lala S., Huggett J.F., Zumla A., Rook G.A. Gene expression of IL17 and IL23 in the lungs of patients with active tuberculosis. Thorax, 2008, vol. 63, no. 6, pp. 566–568. doi: 10.1136/thx.2007.09220512. Domingo-Gonzalez R., Prince O., Cooper A., Khader S.A. Cytokines and chemokines in Mycobacterium tuberculosis Infection. Microbiol. Spectr., 2016, vol. 4, no. 5. doi: 10.1128/microbiolspec.TBTB2-0018-201613. Dorhoi A., Reece S.T., Kaufmann S.H. For better or for worse: the immune response against Mycobacterium tuberculosis balances pathology and protection. Immunol. Rev., 2011, vol. 240, no. 1, pp. 235–251. doi: 10.1111/j.1600-065X.2010.00994.x14. Jurado J.O., Pasquinelli V., Alvarez I.B., Peña D., Rovetta A.I., Tateosian N.L., Romeo H.E., Musella R.M., Palmero D., Chuluyán H.E., García V.E. IL-17 and IFNγ expression in lymphocytes from patients with active tuberculosis correlates with the severity of the disease. J. Leukoc. Biol., 2012, vol. 91, no. 6, pp. 991–1002. doi: 10.1189/jlb.121161915. Kahnert A., Höpken U.E., Stein M., Bandermann S., Lipp M., Kaufmann S.H. Mycobacterium tuberculosis triggers formation of lymphoid structure in murine lungs. J. Infect. Dis., 2007, vol. 195, no. 1, pp. 46–54. https://doi.org/10.1086/50889416. Kumar N.P., Sridhar R., Hanna L.E., Banurekha V.V., Nutman T.B., Babu S. Decreased frequencies of circulating CD4+ T follicular helper cells associated with diminished plasma IL-21 in active pulmonary tuberculosis. PLoS One, 2014, vol. 9, no. 10: e111098. doi: 10.1371/journal.pone.011109817. Lyadova I.V., Panteleev A.V. Th1 and Th17 Cells in tuberculosis: protection, pathology, and biomarkers. Mediators Inflamm., 2015, vol. 2015, pp. 854507. doi: 10.1155/2015/85450718. Monin L., Griffiths K.L., Slight S., Lin Y., Rangel-Moreno J., Khader S.A. Immune requirements for protective Th17 recall responses to Mycobacterium tuberculosis challenge. Mucosal Immunol., 2015, vol. 8, no. 5, pp. 1099–1109.19. Morita R., Schmitt N., Bentebibel S.E., Ranganathan R., Bourdery L., Zurawski G., Foucat E., Dullaers M., Oh S., Sabzghabaei N., Lavecchio E.M., Punaro M., Pascual V., Banchereau J., Ueno H. Human blood CXCR5(+)CD4(+) T cells are counterparts of T follicular cells and contain specific subsets that differentially support antibody secretion. Immunity, 2011, vol. 34, no. 1, pp. 108–121. doi: 10.1016/j.immuni.2010.12.01220. Nikitina I.Y., Panteleev A.V., Kosmiadi G.A., Serdyuk Y.V., Nenasheva T.A., Nikolaev A.A., Gorelova L.A., Radaeva T.V., Kiseleva Y.Y., Bozhenko V.K., Lyadova I.V. Th1, Th17, and Th1Th17 lymphocytes during tuberculosis: Th1 lymphocytes predominate and appear as low-differentiated CXCR3+CCR6+ cells in the blood and highly differentiated CXCR3+/-CCR6cells in the lungs. J. Immunol., 2018, vol. 200, no. 6, pp. 2090–2103. doi: 10.4049/jimmunol.170142421. Paulissen S.M., van Hamburg J.P., Dankers W., Lubberts E. The role and modulation of CCR6+ Th17 cell populations in rheumatoid arthritis. Cytokine, 2015, vol. 74, pp. 43–53. doi: 10.1016/j.cyto.2015.02.00222. Phuah J.Y., Mattila J.T., Lin P.L., Flynn J.L. Activated B cells in the granulomas of nonhuman primates infected with Mycobacterium tuberculosis. Am. J. Pathol., 2012, vol. 181, no. 2, pp. 508–514. doi: 10.1016/j.ajpath.2012.05.00923. Ramesh R., Kozhaya L., McKevitt K., Djuretic I.M., Carlson T.J., Quintero M.A., McCauley J.L., Abreu M.T., Unutmaz D., Sundrud M.S. Pro-inflammatory human Th17 cells selectively express P-glycoprotein and are refractory to glucocorticoids. J. Exp. Med., 2014, vol. 211, pp. 89–104. doi: 10.1084/jem.2013030124. Sariko M., Maro A., Gratz J., Houpt E., Kisonga R., Mpagama S., Heysell S., Mmbaga B.T., Thomas T.A. Evaluation of cytokines in peripheral blood mononuclear cell supernatants for the diagnosis of tuberculosis. J. Inflamm. Res., 2018, vol. 12, pp. 15–22. doi: 10.1371/journal.pone.016911825. Schaible U.E., Sturgill-Koszycki S., Schlesinger P.H., Russell D.G. Cytokine activation leads to acidification and increases maturation of Mycobacterium avium-containing phagosomes in murine macrophages. J. Immunol., 1998, vol. 160, no. 3, pp. 1290–1296.26. Scriba T.J., Kalsdorf B., Abrahams D.A., Isaacs F., Hofmeister J., Black G., Hassan H.Y., Wilkinson R.J., Walzl G., Gelderbloem S.J., Mahomed H., Hussey G.D., Hanekom W.A. Distinct, specific IL-17and IL-22-producing CD4+ T cell subsets contribute to the human anti-mycobacterial immune response. J. Immunol., 2008, vol. 180, no. 3, pp. 1962–1970.27. Shu C.C., Wu M.F., Wang J.Y., Lai H.C., Lee L.N., Chiang B.L., Yu C.J. Decreased T helper 17 cells in tuberculosis is associated with increased percentages of programmed death ligand 1, T helper 2 and regulatory T cells. Respir. Res., 2017, vol. 18, no. 1, pp. 128. doi: 10.1186/s12931-017-0580-328. Slight S.R., Rangel-Moreno J., Gopal R., Lin Y., Fallert Junecko B.A., Mehra S., Selman M., Becerril-Villanueva E., BaqueraHeredia J., Pavon L., Kaushal D., Reinhart T.A., Randall T.D., Khader S.A. CXCR5+ T helper cells mediate protective immunity against tuberculosis. J. Clin. Invest., 2013, vol. 123, no. 2, pp. 712–726. doi: 10.1172/JCI6572829. Tsai M.C., Chakravarty S., Zhu G., Xu J., Tanaka K., Koch C., Tufariello J., Flynn J., Chan J. Characterization of the tuberculous granuloma in murine and human lungs: cellular composition and relative tissue oxygen tension. Cell. Microbiol., 2006, vol. 8, no. 2, pp. 218–232. doi: 10.1111/j.1462-5822.2005.00612.x30. Ueno H., Banchereau J., Vinuesa C.G. Pathophysiology of T follicular helper cells in humans and mice. Nat. Immunol., 2015, vol. 16, no. 2, pp. 142–152. doi: 10.1038/ni.305431. Wacleche V.S., Goulet J.P., Gosselin A., Monteiro P., Soudeyns H., Fromentin R., Jenabian M.A., Vartanian S., Deeks S.G., Chomont N., Routy J.P., Ancuta P. New insights into the heterogeneity of Th17 subsets contributing to HIV-1 persistence during antiretroviral therapy. Retrovirology, 2016, vol. 13, pp. 59. doi: 10.1186/s12977-016-0293-632. Wang T., Lv M., Qian Q., Nie Y., Yu L., Hou Y. Increased frequencies of T helper type 17 cells in tuberculous pleural effusion. Tuberculosis (Edinb.), 2011, vol. 91, no. 3, pp. 231–237. doi: 10.1016/j.tube.2011.02.002