Russian Journal of Infection and ImmunityRussian Journal of Infection and ImmunityИнфекция и иммунитет2220-76192313-7398SPb RAACI192810.15789/2220-7619-EOT-1928ORIGINAL ARTICLESОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИResearch ArticleEvaluation of the effects in the in vitro system of synthetic thymic hexapeptide on the expression levels of NF-κB, IFNα/βR and CD119 neutrophilic granulocytes in patients with chronic herpes viral co-infectionsОценка влияния синтетического тимического гексапептида в системе in vitro на уровни экспрессии NF-κb, IFNα/βR и CD119 нейтрофильных гранулоцитов у пациентов с хроническими герпесвирусными коинфекциямиNesterovaI. V.НестероваИ. В.
Russian Federation

PhD, MD (Medicine), Professor, Department of Allergology and Immunology

д.м.н., профессор, профессор кафедры аллергологии и иммунологии

inesterova1@yandex.ruKhalturinaE. O.ХалтуринаЕ. О.
Russian Federation

PhD (Medicine), Associate Professor, Department of Microbiology, Virology and Immunology

к.м.н., доцент, доцент кафедры микробиологии, вирусологии и иммунологии

jane_k@inbox.ruNelubinV. N.НелюбинВ. Н.
Russian Federation

PhD, MD (Medicine), Professor

д.м.н., профессор

vlnelyubin@mail.ruKhaidukovS. V.ХайдуковС. В.
Russian Federation

PhD, MD (Biology), Senior Researcher, Carbohydrate Laboratory

д.б.н., старший научный сотрудник лаборатории углеводов

hsv@mail.ibch.ruChudilovaG. A.ЧудиловаГ. А.
Russian Federation

PhD, MD (Biology), Associate Professor, Department of Clinical Immunology, Allergology and Laboratory Diagnostics

д.б.н., доцент кафедры клинической иммунологии, аллергологии и лабораторной диагностики факультета повышения квалификации и профессиональной переподготовки специалистов

chudilova2015@yandex.ruThe Peoples’ Friendship University of RussiaФГАБОУ ВО Российский университет дружбы народов Министерства образования и науки РоссииKuban State Medical UniversityЦНИЛ ФГБОУ ВО Кубанский государственный медицинский университет Минздрава РоссииI.M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)ФГАОУ ВО Первый МГМУ имени И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет)Moscow State University of Medicine and DentistryФГБОУ ВО Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова Минздрава РоссииShemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic ChemistryФНЦ ФГБУН Институт биоорганической химии им. акад. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинников17062022161120221258508581604202203052022Copyright ©; 2022, Nesterova I.V., Khalturina E.O., Nelubin V.N., Khaidukov S.V., Chudilova G.A.Copyright ©; 2022, Нестерова И.В., Халтурина Е.О., Нелюбин В.Н., Хайдуков С.В., Чудилова Г.А.2022Nesterova I.V., Khalturina E.O., Nelubin V.N., Khaidukov S.V., Chudilova G.A.Нестерова И.В., Халтурина Е.О., Нелюбин В.Н., Хайдуков С.В., Чудилова Г.А.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://iimmun.ru/iimm/article/view/1928

Background. Strategies used by herpes viruses with human cells are complex and multifaceted. On one hand, inborn defects in antiviral immune defense have been unveiled, which also affect interferon (IFN) system underlying development of chronic recalcitrant relapsing viral infections such as remittent respiratory viral infections, herpesvirus infections, and papillomavirus infections. On the other hand, numerous viruses are able to damage both immune system and IFN network. During inborn and acquired defects in IFN network, inborn or induced mutation in gene products involved in signaling cascades aimed at upregulating gene expression responsible for IFN production are observed. One of the strategies used by diverse viruses is altering some signaling pathways resulting in activated transcription factors including nuclear factor NF-kB. However, antiviral mechanisms executed by neutrophilic granulocytes (NGs), particularly affecting NF-kB expression have not been elucidated. Aim of the study: to study in vitro features of NF-kB expression and number of neutrophilic granulocytes (NG) expressing membrane IFNα/βR and IFNγR in patients with atypical chronic active herpes virus infections (AChA-HVI), followed by assessing an effect of arginyl-alpha-aspartyl-lysyl-valyl-tyrosyl-arginine — hexapeptide (HP), a synthetic analogue of the active center of the thymopoietin (active substance of drug “Imunofan”, Russia), on the expression of NG NF-kB and IFNα/βR and IFNγR. Materials and methods. We observed 25 patients of both sexes aged 23 to 64 years with AChA-HVI, manifested by chronic fatigue syndrome and cognitive disorders. Study design: stage 1 — clinical, ELISA, PCR methods, FC was used. Stage 2 — the in vitro experiment: 32 blood samples from 8 healthy adults and 375 blood samples from 25 patients with AChA-HVI were analyzed: % NG expressing NF-kB, IFNα/βR, IFNγR and the relevant MFI levels by using FC before and after incubation with HP. Results. Our study demonstrated low level (MFI) of NF-kB expression in 100% NG associated with decreased % of NG expressing IFNα/βR and IFNγR in all patients with AChA-HVI and low serum level for IFNα and IFNγ in comparison with healthy individuals. In the in vitro experiment there was shown that 100% of NG expressed NF-kB after exposure to HP. However, only 48% patients (SG 2) restored NF-kB expression level (MFI) to normal range and 52% of cases (SG 1) had no response. HP increased % of NG expressing IFNα/βR in SG 2 and increased % of NG expressing IFNγR in SG 1. Conclusions. It was shown, that influence of HP “in vitro” has ambiguous effects on the expression of NF-kB, % of NG expressing IFNα/βR and IFNγR in patients with AChA-HVI. We assume that different NF-kB response to HP is associated with inborn or secondary NF-kB deficiency.

Стратегии взаимодействие герпесвирусов с клетками организма человека весьма сложны и многогранны. С одной стороны, существуют врожденные дефекты противовирусной иммунной защиты, в том числе и системы интерферонов, на фоне которых развиваются хронические упорно рецидивирующие вирусные инфекции, такие как повторные респираторные вирусные, герпесвирусные, папилломавирусные инфекции. С другой стороны, многие вирусы сами способны повреждать как иммунную систему, так и систему интерферонов. При врожденных и приобретенные дефектах системы интерферонов наблюдается врожденная или индуцированная мутация генов молекул, участвующих в сигналлинге, направленном на повышение экспрессии генов, ответственных за синтез IFN. Одной из стратегий вирусов является нарушение ряда клеточных сигнальных путей — факторов транскрипции, в том числе ядерного фактора NF-kB. В настоящее время описана противовирусная активность НГ. При этом механизмы противовирусной защиты нейтрофильных гранулоцитов (НГ) и в частности особенности экспрессии NF-kB в доступной нам литературе не освещены. Цель исследования: изучить особенности экспрессии ядерного фактора NF-kB, мембранных рецепторов к IFNα и IFNγ на НГ у пациентов, страдающих атипичными хроническими активными герпесвирусными инфекциями (АХА-ГВИ), с последующей оценкой в эксперименте in vitro эффектов влияния на них синтетического аналога активного центра гормона тимопоэтина аргинил-альфа-аспартил-лизил-валил-тирозил-аргинин (гексапептид (ГП), Иммунофан, Россия). Материалы и методы. Под нашим наблюдением находилось 25 пациентов обоих полов в возрасте от 23 до 64 лет, страдающих АХА-ГВИ, манифестирующими синдромом хронической усталости и различными когнитивными расстройствами. Дизайн исследования: этап 1 включал комплекс традиционных методов (сбор анамнеза, методы физикального обследования, ОАК и пр.), дополнительно для детекции герпес- вирусных инфекций использовались методы серодиагностики (определение IgM VCA EBV, IgG VCA EBV, IgM CMV, IgG CMV IgM HSV1/2, IgG HSV1/2 методом ИФА). Для обнаружения генома вирусов в биоматериалах (кровь, слюна, моча, соскоб с миндалин и задней стенки глотки) был использован метод ПЦР-РВ. Этап 2 — эксперимент in vitro: изучено 32 образца крови от 8 условно здоровых человек и 375 образцов крови от 25 пациентов с АХА-ГВИ: определен процент НГ, экспрессирующих NF-kB, IFNα/βR, IFNγR и уровни их MFI с помощью проточной цитофлюориметрии до и после инкубации с ГП (гексапептидом). Результаты. В результате проведенного исследования у пациентов, страдающих АХА-ГВИ, был выявлен низкий уровень экспрессии (MFI) NF-kB у 100% НГ, который сочетался со сниженным процентом НГ, экспрессирующих IFNα/βR и IFNγR, и низким уровнем сывороточных IFNα и IFNγ по сравнению со здоровыми людьми. В эксперименте in vitro ГП оказывает неоднозначные вариативные эффекты влияния на экспрессию ядерного фактора NF-kB и мембранных рецепторов IFNα/β и IFNγ НГ пациентов, страдающих АХА-ГВИ. Было показано, что 100% НГ экспрессировали NF-kB после воздействия ГП. Но только 48% пациентов (ГИ2) восстановили уровень экспрессии NF-kB (MFI) до нормального значения, а в 52% случаев (ГИ1) динамики не выявлено. В то же время ГП увеличил процент НГ, экспрессирующих IFNα/βR в ГИ2 и увеличил процент НГ, экспрессирующих IFNγ в ГИ 1. Заключение. Было показано, что ГП в эксперименте in vitro оказывает неоднозначное влияние на экспрессию NF-kB, процент НГ, экспрессирующих IFNα/β и IFNγR у пациентов с АХА-ГВИ. Мы предполагаем, что различный ответ на влияние ГП связан с врожденным или вторичным дефицитом NF-kB.

herpesvirus infectionsinterferon systemnuclear factor NF-kBneutrophilic granulocytestranscription factorshexapeptideгерпесвирусные инфекциисистема интерферонаядерный фактор NF-kBнейтрофильные гранулоцитыфакторы транскрипциигексапептидAmici C., Belardo G., Rossi A., Santoro M.G. Activation of I kappa b kinase by herpes simplex virus type 1. A novel target for anti-herpetic therapy. J. Biol. Chem., 2001, vol. 276, no. 31, pp. 28759–28766.Caselli E., Fiorentini S., Amici C., Di Luca D., Caruso A., Santoro M.G. Human herpesvirus 8 acute infection of endothelial cells induces monocyte chemoattractant protein 1-dependent capillary-like structure formation: role of the IKK/NF-kB pathway. Blood, 2007, vol. 109, no. 7, pp. 2718–2726. doi: 10.1182/blood-2006-03-012500Charostad J., Nakhaie M., Dehghani A., Faghihloo E. The interplay between EBV and KSHV viral products and NF-kB pathway in oncogenesis. Infect. Agents Cancer, 2020, vol. 15: 62. doi: 10.1186/s13027-020-00317-4Chew T., Taylor K.E., Mossman K.L. Innate and adaptive immune responses to herpes simplex virus. Viruses, 2009, vol. 1, pp. 979–1002. doi: 10.3390/v1030979De Jesus A.A., Hou Y., Brooks S. Distinct interferon signatures and cytokine patterns define additional systemic autoinflammatory diseases. J. Clin. Invest., 2020, vol. 130, no. 4, pp. 1669–1682. doi: 10.1172/JCI129301De Oliveira D.E., Ballon G., Cesarman E. NF-kB signaling modulation by EBV and KSHV. Trends Microbiol., 2010, vol. 18, no. 6, pp. 248–257.Dell’Oste V., Gatti D., Giorgio A.G., Gariglio M., Landolfo S., De Andrea M. The interferon-inducible DNA-sensor protein IFI16: a key player in the antiviral response. New Microbiol., 2015, vol. 38, no. 1, pp. 5–20.Ehrlich E.S., Chmura J.C., Smith J.C., Kalu N.N., Hayward G.S. KSHV RTA abolishes NF-kB responsive gene expression during lytic reactivation by targeting vFLIP for degradation via the proteasome. PLoS One, 2014, vol. 9, no. 3: e91359. doi: 10.1371/journal.pone.0091359Gianni T., Leoni V., Campadelli-Fiume G. Type I interferon and NF-kappaB activation elicited by herpes simplex virus gH/gL via alphavbeta3 integrin in epithelial and neuronal cell lines. J. Virol., 2013, vol. 87, no. 24, pp. 13911–13916.Hatada E.N., Krappmann D., Scheidereit C. NF-kappaB and the innate immune response. Curr. Opin. Immunol., 2000, vol. 12, pp. 52–58. doi: 10.1016/S0952-7915(99)00050-3Hiscott J. Convergence of the NF-kappaB and IRF pathways in the regulation of the innate antiviral response. Cytokine Growth Factor Rev., 2007, vol. 18, pp. 483–490.Jiang J., Zhao M., Chang C., Wu H., Lu Q. Type I interferons in the pathogenesis and treatment of autoimmune diseases. Clin. Rev. Allergy Immunol., 2020, vol. 59, no. 2, pp. 248–272. doi: 10.1007/s12016-020-08798-2Kalamvoki M., Roizman B. HSV-1 degrades, stabilizes, requires, or is stung by STING depending on ICP0, the US3 protein kinase, and cell derivation. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2014, vol. 111, pp. E611–E617. doi: 10.1073/pnas.1323414111Kawai T., Takahashi K., Sato S., Coban C., Kumar H., Kato H., Ishii K.J., Takeuchi O., Akira S. IPS-1, an adaptor triggering RIG-I- and Mda5-mediated type I interferon induction. Nat. Immunol., 2005, vol. 6, pp. 981–988. doi: 10.1038/ni1243Kim J.C., Lee S.Y., Kim S.Y., Kim J.K., Kim H.J., Lee H.M., Choi M.S., Min J.S., Kim M.J., Choi H.S., Ahn J.K. HSV-1 ICP27 suppresses NF-kappaB activity by stabilizing IkappaBalpha. FEBS Lett., 2008, vol. 582, no. 16, pp. 2371–2376. doi: 10.1016/ j.febslet.2008.05.044Le Negrate G. Viral interference with innate immunity by preventing NF-kappaB activity. Cell Microbiol., 2012, vol. 14, no. 2, pp. 168–181. doi: 10.1111/j.1462-5822.2011.01720.xLepelley A., Martin-Niclós M.J., Le Bihan M., Mutations in COPA lead to abnormal trafficking of STING to the Golgi and interferon signaling. J. Exp. Med., 2020, vol. 217, no. 11: e20200600. doi: 10.1084/jem.20200600Low-Calle A.M., Prada-Arismendy J., Castellanos J.E. Study of interferon-beta antiviral activity against Herpes simplex virus type 1 in neuron-enriched trigeminal ganglia cultures. Virus Res., 2014, vol. 180, pp. 49–58. doi: 10.1016/j.virusres.2013.12.022Ma F., Li B., Liu S.Y., Iyer S.S., Yu Y., Wu A., Cheng G. Positive feedback regulation of type I IFN production by the IFN-inducible DNA sensor cGAS. J. Immunol., 2015, vol. 194, pp. 1545–1554. doi: 10.4049/jimmunol.1402066Marino-Merlo F., Papaianni E., Frezza C., Pedatella S., De Nisco M., Macchi B., Grelli S., Mastino A. NF-kB-dependent production of ROS and restriction of HSV-1 infection in U937 monocytic cells. Viruses, 2019, vol. 11, no. 5: 428. doi: 10.3390/v11050428Michalska A., Blaszczyk K., Wesoly J., Bluyssen A positive feedback amplifier circuit that regulates interferon (IFN)-stimulated gene expression and controls type I and type II IFN responses. Front. Immunol., 2018, vol. 9: 1135. doi: 10.3389/fimmu.2018.01135O’Neill L.A., Bowie A.G. Sensing and signaling in antiviral innate immunity. Curr. Biol., 2010, vol. 20, pp. R328–R333. doi: 10.1016/j.cub.2010.01.044Okada S., Asano T., Moriya K., Boisson-Dupuis S. Human STAT1 gain-of-function heterozygous mutations: chronic mucocutaneous candidiasis and type I interferonopathy. J. Clin. Immunol., 2020, vol. 40, no. 8, pp. 1065–1081. doi: 10.1007/s10875-020-00847-xPoma P. NF-kB and disease. Int. J. Mol. Sci., 2020, vol. 21, no. 23: 9181. doi: 10.3390/ijms21239181Roizman B., Whitley R.J. An inquiry into the molecular basis of HSV latency and reactivation. Annu. Rev. Microbiol., 2013, vol. 67, pp. 355–374. doi: 10.1146/annurev-micro-092412-155654Santoro M.G., Rossi A., Amici C. NF-kappaB and virus infection: who controls whom. EMBO J., 2003, vol. 22, pp. 2552–2560.Sen R., Baltimore D. Multiple nuclear factors interact with the immunoglobulin enhancer sequences. Cell, 1986, vol. 46, no. 5, pp. 705–716.Sun L., Wu J., Du F., Chen X., Chen Z.J. Cyclic GMP-AMP synthase is a cytosolic DNA sensor that activates the type I interferon pathway. Science, 2013, vol. 339, pp. 786–791. doi: 10.1126/science.1232458Swiecki M., Omattage N.S., Brett T.J. BST-2/tetherin: structural biology, viral antagonism, and immunobiology of a potent host antiviral factor. Mol. Immunol., 2013, vol. 54, pp. 132–139. doi: 10.1016/j.molimm.2012.11.008Unterholzner L. The interferon response to intracellular DNA: why so many receptors? Immunobiology, 2013, vol. 218, pp. 1312–1321. doi: 10.1016/j.imbio.2013.07.007Vahed H., Agrawal A., Srivastava R., Prakash S., Coulon P.A., Roy S., BenMohamed L. Unique type I interferon, expansion/survival cytokines, and JAK/STAT gene signatures of multifunctional herpes simplex virus-specific effector memory CD8+ TEM cells are associated with asymptomatic herpes in humans. J. Virol., 2019, vol. 93, no. 4: e01882-18. doi: 10.1128/JVI.01882-18Valentine R., Dawson C.W., Hu C., Shah K.M., Owen T.J., Date K.L., Maia S.P., Shao J., Arrand J.R., Young L.S., O’Neil J.D. Epstein–Barr virus-encoded EBNA1 inhibits the canonical NF-kB pathway in carcinoma cells by inhibiting IKK phosphorylation. Mol. Cancer., 2010, vol. 9, no. 1: 1. doi: 10.1186/1476-4598-9-1Van Lint A.L., Murawski M.R., Goodbody R.E., Severa M., Fitzgerald K.A., Finberg R.W., Knipe D.M., Kurt-Jones E.A. Herpes simplex virus immediate-early ICP0 protein inhibits Toll-like receptor 2-dependent inflammatory responses and NF-kappaB signaling. J. Virol., 2010, vol. 84, pp. 10802–10811. doi: 10.1128/JVI.00063-10Wang K., Ni L., Wang S., Zheng C. Herpes simplex virus 1 protein kinase US3 hyperphosphorylates p65/RelA and dampens NF-kappaB activation. J. Virol., 2014, vol. 88, pp. 7941–7951. doi: 10.1128/JVI.03394-13Wei H., Prabhu L., Hartley A.-V., Martin M., Sun E., Jiang G., Liu Y., Lu T. Methylation of NF-kB and its role in gene regulation. In: Gene expression and regulation in mammalian cells. Transcription from general aspects. Ed. by F. Uchiumi. Ch. 14. 2018, pp. 291–306. doi: 10.5772/intechopen.72552Wu D.X., Fu X.Y., Gong G.Z., Sun K.W., Gong H.Y., Novel HBV mutations and their value in predicting efficacy of conventional interferon. Hepatobiliary Pancreat Dis. Int., 2017, vol. 16, no. 2, pp. 189–196. doi: 10.1016/s1499-3872(16)60184-4Xing J., Ni L., Wang S., Wang K., Lin R., Zheng C. Herpes simplex virus 1-encoded tegument protein VP16 abrogates the production of beta interferon (IFN) by inhibiting NF-kappaB activation and blocking IFN regulatory factor 3 to recruit its coactivator CBP. J. Virol., 2013, vol. 87, pp. 9788–9801. doi: 10.1128/JVI.01440-13Yamashiro L.H., Wilson S.C., Morrison H.M. Interferon-independent STING signaling promotes resistance to HSV-1 in vivo. Nat. Commun., 2020, vol. 11, no. 1: 3382. doi: 10.1038/s41467-020-17156-xZhang J., Wang S., Wang K., Zheng C. Herpes simplex virus 1 DNA polymerase processivity factor UL42 inhibits TNF-alpha-induced NF-kappaB activation by interacting with p65/RelA and p50/NF-kappaB1. Med. Microbiol. Immunol., 2013, vol. 202, pp. 313–325.Zhang Q., Lenardo M.J., Baltimore D. 30 years of NF-kB: a blossoming of relevance to human pathobiology. Cell, 2017, vol. 168, no. 1–2, pp. 37–57. doi: 10.1016/j.cell.2016.12.012