Russian Journal of Infection and ImmunityRussian Journal of Infection and ImmunityИнфекция и иммунитет2220-76192313-7398SPb RAACI51510.15789/2220-7619-2017-2-151-161ORIGINAL ARTICLESОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИIMPACT OF HIV INFECTION AND TUBERCULOSIS ON THE PERIPHERAL BLOOD T-CELL DIFFERENTIATIONВЛИЯНИЕ ВИЧ-ИНФЕКЦИИ И ТУБЕРКУЛЕЗА НА СТЕПЕНЬ ДИФФЕРЕНЦИРОВКИ Т-ЛИМФОЦИТОВ ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ КРОВИVasilevaE. V.ВасильеваЕ. В.
Russian Federation

PhD (Biology), Senior Researcher, Laboratory of Translational Biomedicine,

123098, Moscow, Gamaleya str., 18

к.б.н., старший научный сотрудник лаборатории трансляционной биомедицины,

123098, Москва, ул. Гамалеи, 18

alenalenkina@gmail.comKudryavtsevI. V.КудрявцевИ. В.
Russian Federation

PhD (Biology), Senior Researcher, Institute of Experimental Medicine, St. Petersburg;

St. Petersburg;

Vladivostok

к.б.н., старший научный сотрудник отдела иммунологии;

доцент кафедры иммунологии,

Санкт-Петербург;

старший научный сотрудник,  г. Владивосток

MaximovG. V.МаксимовГ. В.
Russian Federation

PhD (Medicine), Head of the Department No. 4,

St. Petersburg

к.м.н., зав. отделением № 4 для больных туберкулезом легких, сочетанным с ВИЧ-инфекцией, хроническими вирусными гепатитами,

Санкт-Петербург

VerbovV. N.ВербовВ. Н.
Russian Federation

PhD (Chemistry), Head of the New Technologies Department,

St. Petersburg

к.х.н., начальник отдела новых технологий,

Санкт-Петербург

SerebriakovaM. K.СеребряковаМ. К.
Russian Federation

Researcher, Department of Immunology,

St. Petersburg

научный сотрудник отдела иммунологии,

Санкт-Петербург

TkachukA. P.ТкачукА. П.
Russian Federation

PhD (Biology), Head of the Laboratory of Translational Biomedicine,

St. Petersburg

к.б.н., зав. лабораторией трансляционной биомедицины,

Санкт-Петербург

TotolianAreg A.ТотолянАрег А.
Russian Federation

RAS Full Member, PhD, MD (Medicine), Professor, Director of St. Petersburg Pasteur Institute, Head of the Laboratory of Molecular Immunology;

Head of the Immunology Department,

St. Petersburg

академик РАН, д.м.н., профессор, директор;

зав. кафедрой иммунологии,

Санкт-Петербург

N.F. Gamaleya Federal Center of Epidemiology and MicrobiologyФНИЦЭМ им. Н.Ф. Гамалеи Минздрава РФInstitute of Experimental MedicineФГБНУ Институт эспериментальной медициныPavlov State Medical UniversityГБОУ ВПО Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова Минздрава РФFar Eastern Federal UniversityФГАОУ ВПО Дальневосточный федеральный университетCity Anti-Tuberculosis DespensaryСПбГУЗ Городской противотуберкулезный диспансерSt. Petersburg Pasteur InstituteФБУН НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера19062017721511611806201718062017Copyright ©; 2017, Vasileva E.V., Kudryavtsev I.V., Maximov G.V., Verbov V.N., Serebriakova M.K., Tkachuk A.P., Totolian A.A.Copyright ©; 2017, Васильева Е.В., Кудрявцев И.В., Максимов Г.В., Вербов В.Н., Серебрякова М.К., Ткачук А.П., Тотолян А.А.2017Vasileva E.V., Kudryavtsev I.V., Maximov G.V., Verbov V.N., Serebriakova M.K., Tkachuk A.P., Totolian A.A.Васильева Е.В., Кудрявцев И.В., Максимов Г.В., Вербов В.Н., Серебрякова М.К., Ткачук А.П., Тотолян А.А.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://iimmun.ru/iimm/article/view/515

Tuberculosis is the leading cause of death among HIV infected individuals. In this regard, an important task is the timely detection of tuberculosis in HIV infected patients. Previously, we have shown that the diagnostic value of in vitro test, QuantiFERON-TB Gold In-Tube is not decreased in patients with HIV infection against the background of tuberculosis. However, it remains unclear what kind of cell populations produce IFNγ in response to specific Mycobacterium tuberculosis antigens stimulation in vitro, because the immunodeficiency, caused by HIV, makes primarily for a decrease the abundance and attenuation functions of CD4 T-lymphocytes. The aim of thшы work was to compare the degree of differentiation of T-lymphocytes CD4 (Th) and CD8 (Tcyt) in patients with pulmonary tuberculosis and healthy donors against the background of HIV infection. The study data were obtained during the examination of 28 patients with pulmonary tuberculosis without HIV infection (HIV–TB+), 23 patients with HIV infection (TB–HIV+) and 30 patients coinfected with HIV and tuberculosis (TB+HIV+). The comparison group consisted of 37 healthy individuals (TB–HIV–). Аbsolute and abundance (relative content) of major subpopulations of T-lymphocytes (based on the expression of CD27 marker, CD28, CD45RA and CD62L) in the peripheral blood for all patients included in the study (n = 118) were evaluated by flow cytometry approach. For patients with pulmonary tuberculosis (n = 58) QuantiFERON-TB Gold In Tube (Qiagen, QFT) test was performed. Th/Tcyt ratio was not significantly different among the groups of TB–HIV– and TB+HIV– (1.76 [1.51; 2.30] against 1.86 [1.22; 2.79], p = 0.960). At that time, the size of both subpopulations “terminally differentiated” Tcyt (Tcyt Eff, CD27–CD28– CD62L–CD45RA–) Th lymphocytes and effector memory lymphocytes (Th EM, CD27–CD28+CD62L–CD45RA–), was significantly different in all four study groups. Multidirectional changes of the absolute and abundance (relative content) in these cell populations in comparison with healthy donors for tuberculosis and HIV infection was noticed. Absolute content of Tcyt Eff, compared with healthy donors (76.1 [20.7; 143.5]), 4-fold increases in the group of HIV+TB+ and 2 times in groups TB+HIV– and TB–HIV+. Th EM content increases only at TB+HIV– group compare to healthy donors. In groups of patients with HIV infection (TB–HIV+ and TB+HIV+) a decrease in the content of these cells was observed. Thus, our work shows that the population of Th EM and Tcyt Eff could potentially be viewed as universal biomarkers for two socially significant infectious diseases: tuberculosis and HIV infection. In future experiments, it is necessary to validate these results to ensure specificity and determine the number of Th EM and Tcyt Eff specificly induced by Mtb antigens.

Туберкулез является ведущей причиной смерти больных ВИЧ-инфекцией. В связи с этим актуальной задачей является своевременное выявление туберкулеза после установления диагноза ВИЧ-инфекции. Ранее мы показали, что диагностическая значимость in vitro теста QuantiFERON-TB Gold In-Tube не снижается у пациентов с туберкулезом на фоне ВИЧ-инфекции. Вместе с тем остается неясным, какие популяции клеток продуцируют IFNγ в ответ на специфическую стимуляцию антигенaми Mycobacterium tuberculosis в тестах in vitro у ВИЧ-инфицированных пациентов, поскольку иммунодефицит, вызванный ВИЧ, обусловлен в первую очередь уменьшением относительного содержания и ослаблением функций CD4 Т-лимфоцитов. Целью работы было сравнение степени дифференцировки Т-лимфоцитов CD4 (Th) и СD8 (Tcyt) у больных туберкулезом легких и здоровых до- норов на фоне ВИЧ-инфекции. В исследовании получены данные при обследовании 28 пациентов с туберкулезом органов дыхания без ВИЧ-инфекции (ТБ+ВИЧ–), 23 пациентов с ВИЧ-инфекцией (ТБ–ВИЧ+) и 30 пациентов с коинфекцией ВИЧ и туберкулез (ТБ+ВИЧ+). Группу сравнения составили 37 здоровых лиц (ТБ–ВИЧ–). Оценка абсолютного и относительного содержания основных субпопуляций T-лимфоцитов в периферической крови (на основе экспрессии маркеров CD27, CD28, CD45RA и CD62L) была проведена методом проточной цитометрии всем лицам, включенным в исследование (n = 118). Пациентам с туберкулезом легких (n = 58) был выполнен тест QuantiFERONTB Gold In-Tube (Qiagen, QFT). Соотношение Th/Tcyt значимо не различалось в группах TБ–ВИЧ– и ТБ+ВИЧ– (1,76 [1,51;2,30] против 1,86 [1,22;2,79], p = 0,960), в то время как для субпопуляции «терминально дифференцированных» Tcyt (Tcyt Eff, CD27–CD28–CD62L–CD45RA–) лимфоцитов и Th лимфоцитов эффекторной памяти (Th EM, CD27–CD28+CD62L–CD45RA–) были выявлены значимые различия при сравнении всех четырех исследуемых групп. Установлено разнонаправленное изменение абсолютного и относительного содержания этих популяций клеток, по сравнению со здоровыми донорами, по мере возникновения туберкулеза и ВИЧ-инфекции. Абсолютное содержание Tcyt Eff, по сравнению со здоровыми донорами (76,1 [20,7; 143,5]), увеличивается в 4 раза группе ТБ+ВИЧ+ и в 2 раза в группах ТБ+ВИЧ– и TБ-ВИЧ+. В то же время содержание Th EM увеличивается только к группе ТБ+ВИЧ–, по сравнению со здоровыми донорами. В группах пациентов с ВИЧ-инфекцией (ТБ–ВИЧ+ и ТБ+ВИЧ+) наблюдается снижение содержания этих клеток. Таким образом, в нашей работе показано, что популяции Th EM и Tcyt Eff могут потенциально рассматриваться как универсальные биомаркеры для двух социально значимых инфекционных заболеваний: туберкулеза и ВИЧ-инфекции. В следующих экспериментах необходимо провести валидацию полученных результатов и определить содержание Th EM и Tcyt Eff, специфичных к антигенам микобактерий.

HIV infectiontuberculosisflow cytometryT-cell subsetsСD45RACD62LQuantiFERON-TB Gold In-TubeВИЧ-инфекциятуберкулезпроточная цитометриясубпопуляции T-хелперовСD45RACD62LQuantiFERON-TB Gold In-Tube1. Васильева Е.В., Паукер М.Н., Грицай И.Ю., Прибыток Е.В., Вербов В.Н., Тотолян Арег А. Возможности и ограничения теста QuantiFERON-TB-Gold In-Tube в лабораторной диагностике туберкулеза легких // Туберкулез и болезни легких. 2013. № 2. С. 13–17. [Vasilyeva E.V., Pauker M.N., Gritsai I.Yu., Pribytok E.V., Verbov V.N., Totolian Areg A. QuantiFERONTB GOLD In-Tube test in the laboratory diagnosis of pulmonary tuberculosis: possibilities and limitations. Tuberkulez i bolezni legkih = Tuberculosis and Lung diseases, 2013, no. 2, pp. 13–17. (In Russ.)]2. Кудрявцев И.В. Т-клетки памяти: основные популяции и стадии дифференцировки // Российский иммунологический журнал. 2014. Т. 8 (17), № 4. С. 947–964. [Kudryavtsev I.V. Memory T cells: major populations and stages of differentiation. Rossiiskii immunologicheskii zhurnal = Russian Journal of Immunology, 2014, vol. 8 (17), no. 4, pp. 947–964. (In Russ.)]3. Кудрявцев И.В., Борисов А.Г., Кробинец И.И., Савченко А.А., Серебрякова М.К. Определение основных субпопуляций цитотоксических Т-лимфоцитов методом многоцветной проточной цитометрии // Медицинская иммунология. 2015. Т. 17, № 6. С. 525–538. [Kudryavtsev I.V., Borisov A.G., Krobinets I.I., Savchenko A.A., Serebryakova M.K. Multicolor flow cytometric analysis of cytotoxic T cell subsets. Meditsinskaya immunologiya = Medical Immunology (Russia), 2015, vol. 17, no. 6, pp. 525–538. doi: 10.15789/1563-0625-2015-6-525-538 (In Russ.)]4. 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. [Kudryavtsev I.V., Subbotovskaya A.I. Application of six-color flow cytometric analysis for immune profile monitoring. Meditsinskaya immunologiya = Medical Immunology (Russia), 2015, vol. 17, no. 1, pp. 19–26. doi: 10.15789/1563-0625-2015-1-19-26 (In Russ.)]5. Сохоневич Н.А., Хазиахматова О.Г., Юрова К.А., Шуплетова В.В., Литвинова Л.С. Фенотипическая характеристика и функциональные особенности Т- и В-клеток иммунной памяти // Цитология. 2015. Т. 57, № 5. С. 311–318. [Sokhonevich N.A., Khaziakhmatova O.G., Yurova K.A., Shupletsova V.V., Litvinova L.S. Phenotypic characterization and functional features of memory T- and B-cells. Tsitologiya = Cytology, 2015, vol. 57, no. 5, pp. 311–318. (In Russ.)]6. Старшинова А.А., Пантелеев А.М., Васильева Е.В., Манина В.В., Павлова М.В., Сапожникова Н.В. Применение современных иммунологических методов в диагностике туберкулеза у пациентов с ВИЧ-инфекцией // Журнал инфектологии. 2015. Т. 3, № 3. С. 126–130. [Starshinova A.A., Panteleev A.M., Vasil’eva E.V., Manina V.V., Pavlova M.V., Sapozhnikova N.V. Application of modern immunological methods in the diagnosis of tuberculosis in HIV-infected patients. Zhurnal infektologii = Journal of Infectology, 2015, vol. 7, no. 3, pp. 126–130. (In Russ.)]7. 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. [Khaydukov S.V., Baidun L.A., Zurochka A.V., Totolian Areg A. Methods. Meditsinskaya immunologiya = Medical Immunology (Russia), 2012, vol. 14, no. 3, pp. 255–268. doi: 10.15789/1563-0625-2012-3-255-268 (In Russ.)]8. Appay V., Dunbar P.R., Callan M., Klenerman P., Gillespie G.M., Papagno L., Ogg G.S., King A., Lechner F., Spina C.A., Little S., Havlir D.V., Richman D.D., Gruener N., Pape G., Waters A., Easterbrook P., Salio M., Cerundolo V., McMichael A.J., Rowland-Jones S.L. Memory CD8+ T cells vary in differentiation phenotype in different persistent virus infections. Nat. Med., 2002, vol. 8, no. 4, pp. 379–385. doi: 10.1038/nm0402-3799. Brenchley J.M., Karandikar N.J., Betts M.R., Ambrozak D.R., Hill B.J., Crotty L.E., Casazza J.P., Kuruppu J., Migueles S.A., Connors M., Roederer M., Douek D.C., Koup R.A. Expression of CD57 defines replicative senescence and antigen-induced apoptotic death of CD8+ T cells. Blood, 2003, vol. 101, no. 7, pp. 2711–2720. doi: 10.1182/blood-2002-07-210310. Cossarizza A., Poccia F., Agrati C., D’Offizi G., Bugarini R., Pinti M., Borghi V., Mussini C., Esposito R., Ippolito G., Narciso P. Highly active antiretroviral therapy restores CD4+ Vbeta T-cell repertoire in patients with primary acute HIV infection but not in treatment-naive HIV+ patients with severe chronic infection. J. Acquir. Immune Defic. Syndr., 2004, vol. 35, no. 3, pp. 213–222.11. Curriu M., Carrillo J., Massanella M., Rigau J., Alegre J., Puig J., Garcia-Quintana A.M., Castro-Marrero J., Negredo E., Clotet B., Cabrera C., Blanco J. Screening NK-, B- and T-cell phenotype and function in patients suffering from Chronic Fatigue Syndrome. J. Transl. Med., 2013, no. 11: 68. doi: 10.1186/1479-5876-11-6812. Kapina M.A., Shepelkova G.S., Mischenko V.V., Sayles P., Bogacheva P., Winslow G., Apt A.S., Lyadova I.V. CD27low CD4 T lymphocytes that accumulate in the mouse lungs during mycobacterial infectiondifferentiate from CD27high precursors in situ, produce IFN-gamma, and protect the host againsttuberculosis infection. J. Immunol., 2007, vol. 178, no. 2, pp. 976–985. doi: 10.4049/jimmunol.178.2.97613. Kwan C.K., Ernst J.D. HIV and tuberculosis: a deadly human syndemic. Clin. Microbiol. Rev., 2011, vol. 24, no. 2, pp. 351–376. doi: 10.1128/CMR.00042-1014. Mahnke Y.D., Brodie T.M., Sallusto F., Roederer M., Lugli E. The who’s who of T-cell differentiation: human memory T-cell subsets. Eur. J. Immunol., 2013, vol. 43, no. 11, pp. 2797–2809. doi: 10.1002/eji.20134375115. Mahnke Y.D., Roederer M. Optimizing a multicolor immunophenotyping assay. Clin. Lab. Med., 2007, vol. 27, pp. 469–485. doi: 10.1016/j.cll.2007.05.00216. Nikitina I.Y., Kondratuk N.A., Kosmiadi G.A., Amansahedov R.B., Vasilyeva I.A., Ganusov V.V., Lyadova I.V. Mtb-specific CD27low CD4 T cells as markers of lung tissue destruction during pulmonary tuberculosisin humans. PLoS One, 2012, vol. 7, iss. 8: e43733. doi: 10.1371/journal.pone.004373317. Papagno L., Spina C.A., Marchant A., Salio M., Rufer N., Little S., Dong T., Chesney G., Waters A., Easterbrook P., Dunbar P.R., Shepherd D., Cerundolo V., Emery V., Griffiths P., Conlon C., McMichael A.J., Richman D.D., Rowland-Jones S.L., Appay V. Immune activation and CD8+ T-cell differentiation towards senescence in HIV-1 infection. PLoS Biol., 2004, vol. 2, iss. 2: e20. doi: 10.1371/journal.pbio.002002018. Penn-Nicholson A., Nemes E., Hanekom W.A., Hatherill M., Scriba T.J. Mycobacterium tuberculosis-specific CD4 T cells are the principal source of IFN-γ in QuantiFERON assays in healthy persons. Tuberculosis (Edinb), 2015, vol. 95, no. 3, pp. 350–351. doi: 10.1016/j.tube.2015.03.00219. Seu L., Ortiz G.M., Epling L., Sinclair E., Swainson L.A., Bajpai U.D., Huang Y., Deeks S.G., Hunt P.W., Martin J.N., McCune J.M. Higher CD27+CD8+ T cells percentages during suppressive antiretroviral therapy predict greater subsequent CD4+ T cell recovery in treated HIV infection. PLoS One, 2013, vol. 8, iss. 12: e84091. doi: 10.1371/journal.pone.008409120. Siddiqui S., Sarro Y., Diarra B., Diallo H., Guindo O., Dabitao D., Tall M., Hammond A., Kassambara H., Goita D., Dembele P., Traore B., Hengel R., Nason M., Warfield J., Washington J., Polis M., Diallo S., Dao S., Koita O., Lane H.C., Catalfamo M., Tounkara A. Tuberculosis specific responses following therapy for TB: impact of HIV co-infection. Clin. Immunol., 2015, vol. 159, iss. 1, pp. 1–12. doi: 10.1016/j.clim.2015.04.00221. Van Aalderen M.C., Remmerswaal E.B., Ten Berge I.J., Van Lier R.A. Blood and beyond: properties of circulating and tissueresident human virus-specific αβ CD8(+) T cells. Eur. J. Immunol., 2014, vol. 44, iss. 4, pp. 934–944. doi: 10.1002/eji.20134426922. WHO. Global Tuberculosis Control: Epidemiology, Strategy, Financing. WHO report, 2016.