Russian Journal of Infection and ImmunityRussian Journal of Infection and ImmunityИнфекция и иммунитет2220-76192313-7398SPb RAACI1815110.15789/2220-7619-AAG-18151SHORT COMMUNICATIONSКРАТКИЕ СООБЩЕНИЯUnknownANTI-ALPHA-GAL ANTIBODIES TO PREDICT NOSOCOMIAL PNEUMONIAАНТИТЕЛА К АНТИГЕНУ ΑGAL КАК ПРЕДИКТОРЫ НОЗОКОМИАЛЬНОЙ ПНЕВМОНИИhttps://orcid.org/0000-0002-5729-98467006540472E-1373-201PisarevVladimir MitrifanovichПисаревВладимир Митрофанович
Russian Federation

MD,PhD,DSci, professor, Head, laboratory of molecular mechanisms of critical illness, V.A.Negovsky Institute of General Reanimatology, Federal Research and Clinical Center of Intensive Care Medicine and Rehabilitology

профессор, доктор медицинских наук, заведующий лабораторией молекулярных механизмов критических состояний НИИ общей реаниматологии имени В.А.Неговского ФНКЦ РР

vpisarev@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-9560-027357220121246AAB-5359-2020TarlychevaAnastasiia AleksandrovnaТарлычеваАнастасия Александровна
Russian Federation

Scientist, laboratory of molecular mechanisms of critical illness, V.A.Negovsky Institute of General Reanimatology, Federal Research and Clinical Center of Intensive Care Medicine and Rehabilitology

научный сотрудник лаборатории молекулярных механизмов критических состояний НИИ общей реаниматологии имени В.А.Неговского ФНКЦ РР

atarlycheva@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4272-095757191543337P-1259-2015PetrovaMarina VladimirovnaПетроваМарина Владимировна
Russian Federation

Doctor of Medical Sciences, Professor, Deputy Director for Scientific and Clinical Activities

Head of the Department of Anesthesiology and Reanimatology, Medical Institute, Patrice Lumumba Peoples' Friendship University

д.м.н., профессор, Заместитель директора по научно-клинической деятельности

Заведующая кафедрой анестезиологии и реаниматологии Медицинского института Российского университета дружбы народов

mail@petrovamv.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8669-44777103341757BovinNikolai VladimirovichБовинНиколай Владимирович
Russian Federation

Professor, Doctor of Science. Head of department (Department of Chemical Biology of Glycans and Lipids), Head of Laboratory (Laboratory of Carbohydrates), Principal research fellow (Laboratory of Carbohydrates)

Профессор, Доктор наук. Заведующий отделом (Отдел химической биологии гликанов и липидов), Заведующий лабораторией (Лаборатория углеводов), Главный научный сотрудник (Лаборатория углеводов)

professorbovin@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9829-673X22958543500ObuhovaPolina SergeevnaОбуховаПолина Сергеевна
Russian Federation

Doctor of Philosophy. Research fellow (Laboratory of Carbohydrates)

Кандидат наук. Научный сотрудник (Лаборатория углеводов)

anruma@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6003-071X36841134200ShilovaNadezhda VladimirovnaШиловаНадежда Владимировна
Russian Federation

Doctor of Philosophy. Senior research fellow (Laboratory of Carbohydrates), Associate Professor (Department of Postgraduate Studies)

Кандидат наук. Старший научный сотрудник (Лаборатория углеводов), Доцент (Отдел «Аспирантура»)

pumatnv@gmail.comFederal Scientific and Clinical Center of Intensive Care Medicine and Rehabilitation of the Ministry of Education and Science, Russian Federation, MoscowФГБНУ Федеральный научно-клинический центр реаниматологии и реабилитологии (ФНКЦ РР) Министерства образования и науки Российской Федерации, Россия, МоскваCentral Research Institute of Epidemiology, Russian Federation, MoscowФБУН Центральный научно-исследовательский институт эпидемиологии (ЦНИИЭ) Роспотребнадзора, Россия, МоскваPeople’s Friendship University, Russian Federation, MoscowРоссийский Университет Дружбы Народов (РУДН), Россия, МоскваFederal State Budgetary Institution of Science State Scientific Center Institute of Bioorganic Chemistry named after Academicians M.M. Shemyakin and Yu.A. Ovchinnikov, Russian Academy of Sciences, Russian Federation, MoscowФГБУН ГНЦ РФ Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина им. Ю.А. Овчинникова Российской академии наук (ГНЦ ИБХ РАН), Россия, МоскваNational Medical Research Center of obstetrics, gynecology and perinatology named after academician V.I. Kulakov, Russian Federation, MoscowФГБУ «НМИЦ АГП им. В.И. Кулакова» Минздрава Российской Федерации, Россия, Москва160320261902202607032026Copyright ©; , Pisarev V.M., Tarlycheva A.A., Petrova M.V., Bovin N.V., Obuhova P.S., Shilova N.V.Copyright ©; , Писарев В.М., Тарлычева А.А., Петрова М.В., Бовин Н.В., Обухова П.С., Шилова Н.В.Pisarev V.M., Tarlycheva A.A., Petrova M.V., Bovin N.V., Obuhova P.S., Shilova N.V.Писарев В.М., Тарлычева А.А., Петрова М.В., Бовин Н.В., Обухова П.С., Шилова Н.В.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://iimmun.ru/iimm/article/view/18151

Unlike most other mammals, humans have lost the ability to express alpha-1,3-galactosyltransferase (α1,3GT) due to mutations in the GGTA1 gene thereby underlying inability of human cells to synthesize Gala1-3Galb1-4GlcNAc-terminated glycans (aGal), also present in bacterial and viral glycopolymers. The latter are not only highly immunogenic to humans, but also cause an immediate immune response due to pre-existing antibodies to them resulting in local complement hyperactivation followed by an immunoadjuvant effect. Such properties of antibodies against aGal are manifested in hyperacute rejection reactions during xenotransplantation, and are also used to increase the immunogenicity of vaccines against tumors and to develop methods for regenerating nervous system cells. The presence of pre-existing anti-aGal antibodies in human body is commonly associated with protection against bacterial and viral infectious diseases. However, in addition to mediating immune responses, these antibodies have been shown to block activation of the alternative complement pathway, reducing blood bactericidal activity and contributing to development of antibody-dependent enhancement of infection. It is known that blocking activity of anti-aGal antibodies increases blood bactericidal activity against some Gram-negative bacteria. We assumed that this pattern of anti-aGal antibodies could be used for prognostic purposes. Materials and methods. In a pilot study with patients showing sequelae of severe brain damage (n=70) without clinical signs of pneumonia, plasma samples collected on the day of hospitalization were used to quantitate anti-aGal antibodies using 96-well plates covered with aGal antigen. Results and discussion. The presence of high anti-aGal antibody levels in patients significantly predicted a high risk of nosocomial (hospital-acquired) pneumonia. For the first time, the presented results demonstrate the high potential for quantification of anti-aGal antibodies for early stratification of patients at risk of developing nosocomial pneumonia in order to personalize treatment, and also warrant the feasibility of translational studies assessing aGal antibody blockade potential.

У человека, в отличие от большинства других млекопитающих, в результате мутаций гена GGTA1 утрачена способность к экспрессии гена альфа-1,3-галактозилтрансферазы (α1,3GT). Это предопределило неспособность клеток человека синтезировать Galα1-3Galβ1-4GlcNAc-терминированные гликаны (Gal), присутствующие также в составе бактериальных и вирусных гликополимеров. Последние не только высоко иммуногенны для человека, но и вызывают незамедлительную иммунную реакцию, благодаря предсуществующим антителам к ним и локальной активации комплемента с последующим иммуноадьювантным эффектом. Такие свойства антител против Gal проявляются в острых реакциях отторжения при ксенотрансплантации, а также используются для повышения иммуногенности вакцин против опухолей и при разработке способов регенерации клеток нервной системы. Наличие предсуществующих антител к Gal в организме человека нередко связывают с защитой от бактериальных и вирусных инфекционных заболеваний. Однако, помимо опосредования иммунных реакций, эти антитела способны блокировать активацию альтернативного пути комплемента, снижая бактерицидную активность крови и способствуя развитию антитело-зависимого усиления инфекции. Известно, что блокирование антител против αGal увеличивает бактерицидную активность крови против некоторых грам-отрицательных бактерий. Мы предположили, что такое свойство антител к αGal может быть использовано с прогностической целью. Материалы и методы. В пилотном исследовании на пациентах c последствиями тяжелых повреждений головного мозга (n=70) без клинических признаков пневмонии в образцах плазмы, взятых в день госпитализации, определяли содержание антител против αGal, используя 96-луночные платы с сорбированным антигеном αGal. Результаты и обсуждение. Наличие у пациентов высокого уровня анти-αGal значимо прогнозировало высокий риск развития нозокомиальной (внутрибольничной) пневмонии. Полученные результаты впервые продемонстрировали высокий потенциал количественного определения антител против αGal для ранней стратификации пациентов по риску развития нозокомиальной пневмонии с целью персонализации лечения, а также обосновали целесообразность проведения трансляционных исследований по блокаде αGal антител.

alpha-Galanti-alpha-Gal-antibodieshospital-acquired pneumoniapersonalized medicinepredictionbiomarkers.Gal антигенGal антителанозокомиальная пневмонияпредикторыперсонализированная медицинабиомаркеры.Galili U., Rachmilewitz E.A., Peleg A., Flechner I. A unique natural human IgG antibody with anti-alpha-galactosyl specificity. J Exp Med., 1984, vol. 160, no. 5, pp. 1519-1531. - 10.1084/jem.160.5.1519Bernth Jensen J.M., Skeldal S., Petersen M.S., Møller B.K., Hoffmann S., Jensenius J.C., Skov Sørensen U. B., Thiel S. The human natural anti-αGal antibody targets common pathogens by broad-spectrum polyreactivity. Immunology, 2021, vol. 162, no. 4, pp.434-451. - 10.1111/imm.13297.Fetlam D.L., Chumachenko A.G., Vyazmina M.D., Kuzovlev A.N., Moroz V.V., Pisarev V.M. Prognostic markers of acute suppurative lung disease. General Reanimatology., 2024, vol. 20, no. 2, pp.14–28. - 10.15360/1813-9779-2024-2-14-28.Gerasimova M.A. Contribution of pneumonia in maintaining a high mortality from stroke and their consequences (Literature Review). Ekologiya cheloveka (Human Ecology), 2020, vol. 2, pp. 51-57 - 10.33396/1728-0869-2020-2-51-57Hamadeh R.M., Estabrook M.M., Zhou P., Jarvis G.A., Griffiss J.M. Anti-Gal binds to pili of Neisseria meningitidis: the immunoglobulin A isotype blocks complement-mediated killing. Infect Immun., 1995, vol. 63, no. 12, pp. 4900-6. - 10.1128/iai.63.12.4900-4906.Hamadeh, R.M., Jarvis, G.A., Galili, U., Mandrell R.E., Zhou P., Griffiss J.M. Human natural anti-Gal IgG regulates alternative complement pathway activation on bacterial surfaces. The Journal of clinical investigation, 1992, vol., 89, no. 4, pp. 1223-1235 - 10.1172/JCI115706.Hemstreet G.P. 3rd, Rossi G.R., Pisarev V.M., Enke C.A., Helfner L., Hauke R.J., Tennant L., Ramsey W.J., Vahanian N.N., Link C.J. Cellular immunotherapy study of prostate cancer patients and resulting IgG responses to peptide epitopes predicted from prostate tumor-associated autoantigens. Journal of Immunotherapy, 2013, vol. 36, no. 1, pp. 57-65 - 10.1097/CJI.0b013e3182780abc.Montassier E., Al-Ghalith G.A., Mathé C., Le Bastard Q., Douillard V., Garnier A., Guimon R., Raimondeau B., Touchefeu Y., Duchalais E., Vince N., Limou S., Gourraud P.A., Laplaud D.A., Nicot A.B., Soulillou J.P., Berthelot L. Distribution of bacterial α1, 3-galactosyltransferase genes in the human gut microbiome. Frontiers in immunology, 2020, vol. 10, pp. 3000. - 10.3389/fimmu.2019.03000Obukhova P., Rieben R., Bovin N.V. (2007). Normal human serum contains high levels of anti‐Galα1‐4GlcNAc antibodies. Xenotransplantation, 2007, vol. 14, no. 6, pp. 627-635. - 10.1111/j.1399-3089.2007.00436.xOlivera-Ardid S., Bello-Gil D., Perez-Cruz M., Costa C., Camoez M., Dominguez M.A., Ferrero-Alves Y., Vaquero J.M., Khasbiullina N., Shilova N.V., Bovin N.V., Mañez R. Removal of natural anti-αGal antibodies elicits protective immunity against Gram-negative bacterial infections. Front Immunol, 2023, vol. 14:1232924. - 10.3389/fimmu.2023.1232924.Pisarev V.M., Chumachenko A.G., Kalov A.R., Ilyichev A.V., Zakharchenko V.E., Petrova M.V. Informativeness of Immunological Predictors of Prolonged and Chronic Critical Illness Outcome is Limited by Patient’s Genotype. General Reanimatology, 2025, vol. 21, no. 6, pp. 22-34. - 10.15360/1813-9779-2025-6-2599Rossi G.R., Mautino M.R., Awwad D.Z., Husske K., Lejukole H., Koenigsfeld M., Ramsey W.J., Vahanian N., Link C.J. Allogeneic melanoma vaccine expressing alphaGal epitopes induces antitumor immunity to autologous antigens in mice without signs of toxicity. J Immunother, 2008, vol. 31, no. 6, pp.545-54. - 10.1097/CJI.0b013e31817d2f45.Senage T., Paul A., Le Tourneau T., Fellah-Hebia I., Vadori M., Bashir S., Galiñanes M., Bottio T., Gerosa G., Evangelista A., Badano L.P., Nassi A., Costa C., Cesare G., Manji R.A., Cueff de Monchy C., Piriou N., Capoulade R., Serfaty J.M., Guimbretière G., Dantan E., Ruiz-Majoral A., Coste du Fou G., Leviatan Ben-Arye S., Govani L., Yehuda S., Bachar Abramovitch S., Amon R., Reuven E.M., Atiya-Nasagi Y., Yu H., Iop L., Casós K., Kuguel S.G., Blasco-Lucas A., Permanyer E., Sbraga F., Llatjós R., Moreno-Gonzalez G., Sánchez-Martínez M., Breimer M.E., Holgersson J., Teneberg S., Pascual-Gilabert M., Nonell-Canals A., Takeuchi Y., Chen X., Mañez R., Roussel J.C., Soulillou J.P., Cozzi E., Padler-Karavani V. (2022). The role of antibody responses against glycans in bioprosthetic heart valve calcification and deterioration. Nature medicine, 2022, vol. 28, no. 2, pp. 283-294 - 10.1038/s41591-022-01682-w.Shilova N., Nokel A., Lipatnikov A., Khasbiullina N., Knirel Y., Baidakova L., Tuzikov A., Khaidukov S., Obukhova P., Henry S., Shoibonov B., Salimov E., Rieben R., Bovin N. Some Human Anti-Glycan Antibodies Lack the Ability to Activate the Complement System. Antibodies, 2024, vol. 13, no. 4, 105 - 10.3390/antib13040105.Singh S., Thompson J.A., Yilmaz B., Li H., Weis S., Sobral D., Truglio M., Aires da Silva F., Aguiar S., Carlos A.R., Rebelo S., Cardoso S., Gjini E., Nuñez G., Soares M.P. (2021). Loss of αGal during primate evolution enhanced antibody-effector function and resistance to bacterial sepsis. Cell host & microbe, 2021, vol. 29, no. 3, pp. 347-361 - 10.1016/j.chom.2020.12.017