Russian Journal of Infection and ImmunityRussian Journal of Infection and ImmunityИнфекция и иммунитет2220-76192313-7398SPb RAACI63810.15789/2220-7619-2019-1-87-94ORIGINAL ARTICLESОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИUnknownIn vitro dendritic cell maturation isolated from healthy people and patients with Staphylococcus aureuscaused chronic osteomyelitisСозревание in vitro дендритных клеток здоровых лиц и пациентов с хроническим остеомиелитом, вызванным Staphylococcus aureusRubtsovaJu. P.РубцоваЮ. П.
Russian Federation

Rubtsova Julia Pavlovna - PhD (Biology), Researcher, Biotechnology Department, Privolzhsky Research Medical University, Ministry of Health of the Russian Federation.

603950, Nizhny Novgorod, Minin and Pozharsky sq., 10/1.

Phone: +7 (831) 436-66-35 (office); +7 (905) 192-89-77 (mobile). Fax: +7 (831) 439-01-84.

Рубцова Юлия Павловна - кандидат биологических наук, научный сотрудник группы биотехнологий.

603950, Нижний Новгород, пл. Минина и Пожарского, 10/1.

Тел.: 8 (831) 436-66-35 (служебн.); 8 (905) 192-89-77 (моб.). Факс: 8 (831) 439-01-84.

rubincherry@yandex.ruAleynikD. Ya.АлейникД. Я.
Russian Federation

Aleynik Diana Yakovlevna - PhD (Medicine), Senior Researcher, Biotechnology Department, Privolzhsky Research Medical University, Ministry of Health of the Russian Federation.

603950, Nizhny Novgorod, Minin and Pozharsky sq., 10/1.

Алейник Диана Яковлевна - кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник группы биотехнологий.

603950, Нижний Новгород, пл. Минина и Пожарского, 10/1.

daleynik@yandex.ruZhivtsovO. P.ЖивцовО. П.
Russian Federation

Zhivtsov Oleg Petrovich - PhD (Medicine), Researcher, Purulent Traumatology Department, Privolzhsky Research Medical University, Ministry of Health of the Russian Federation.

603950, Nizhny Novgorod, Minin and Pozharsky sq., 10/1.

Живцов Олег Петрович - кандидат медицинских наук, научный сотрудник отдела гнойной остеологии.

603950, Нижний Новгород, пл. Минина и Пожарского, 10/1.

osteolog@yandex.ruMitrofanovV. N.МитрофановВ. Н.
Russian Federation

Mitrofanov Vyacheslav Nykolaevich - PhD (Medicine), Senior Researcher, Purulent Traumatology Department, Privolzhsky Research Medical University, Ministry of Health of the Russian Federation.

603950, Nizhny Novgorod, Minin and Pozharsky sq., 10/1.

Митрофанов Вячеслав Николаевич - кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник отдела гнойной остеологии.

603950, Нижний Новгород, пл. Минина и Пожарского, 10/1.

osteolog@yandex.ruPrivolzhsky Research Medical University of the Ministry of Health of the Russian FederationФГБОУ ВО Приволжский исследовательский медицинский университет МЗ РФ190520199187940404201814032019Copyright ©; 2019, Rubtsova J.P., Aleynik D.Y., Zhivtsov O.P., Mitrofanov V.N.Copyright ©; 2019, Рубцова Ю.П., Алейник Д.Я., Живцов О.П., Митрофанов В.Н.2019Rubtsova J.P., Aleynik D.Y., Zhivtsov O.P., Mitrofanov V.N.Рубцова Ю.П., Алейник Д.Я., Живцов О.П., Митрофанов В.Н.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://iimmun.ru/iimm/article/view/638

Here we present the data comparing maturation of peripheral blood mononuclear cell-derived dendritic cells (DCs) isolated from healthy volunteers and Staphylococcus aureus-positive patients with chronic osteomyelitis. Dendritic cells were cultured in a standard maturation cell medium (RPMI-1640, supplemented with antibiotics, L-glutamine, 15% calf embryonic serum) added with interleukin-4 and granulocyte-macrophage colony-stimulating factor, followed by adding a stimulating factor cocktail containing interleukin-1β, tumor necrosis factor-α, interleukin-6, and prostaglandin E2. Dendritic cell maturation was analyzed by estimating visual characteristics under Zeiss ODSERVER.Z1 inverted microscope using Axiovision Rel.4.8 imaging software as well as light and phase-contrast microscopy at magnification of ×40, ×100, ×200, ×400, ×630. Dendritic cell immunophenotyping was carried out by using a panel of anti-human monoclonal antibodies: anti-CD80 FITC-conjugated, anti-CD86 (B7–2) PE-conjugated, anti-HLA-DR PC7-conjugated (all from Beckman Coulter, USA), anti-CD14 PerCP-Cy5.5-conjugated, anti-CD83 APC-conjugated, anti-CD40 PE-Cy7-conjugated (Becton Dickinson, USA) as well as isotype-matched control antibodies on the FACS Canto II f low cytometer (Becton Dickinson, USA). It was shown that while maturation dendritic cells derived both from patients or volunteers increased in size and underwent dendrite formation. Moreover, expression of CD86, CD83, CD80, and CD40 markers on dendritic cells derived from patients vs. volunteers was lowered. However, DC stimulation resulted in significantly increased percentage of DCs positive for CD83 DCs co-stimulation molecules CD86, CD80, CD40 chronic osteomyelitis. However, such differences found in immature DCs in both groups disappeared upon maturation, so that expression of the key markers on day 10 was maintained at close level. In particular, expression of CD83 differentiation marker and the CD80 co-stimulation molecule on DCs from patients vs. volunteers was increased stronger. Thus, a maturation potential in DCs isolated from patients with Staphylococcus aureus-caused chronic osteomyelitis was not impaired in vitro. The data obtained open up an opportunity to use dendritic cells as a natural adjuvant-substituting component for development of individualized vaccines in treatment and prevention of recurrent chronic osteomyelitis.

В работе представлены результаты сравнительного исследования созревания дендритных клеток, выделенных из мононуклеаров периферической крови, здоровых добровольцев и пациентов с хроническим остеомиелитом. У всех пациентов был выделен Staphylococcus aureus. Для созревания дендритные клетки культивировали при стандартных условиях в ростовой среде (RPMI-1640, антибиотики, L-глутамин, 15% телячья эмбриональная сыворотка) в присутствии интерлейкина-4 и гранулоцитарно-макрофогального колониестимулирующего фактора с последующим добавлением коктейля стимуляторов, включавшего интерлейкин-1β, фактор некроза опухоли-α, интерлейкин-6, простагландин Е2. Визуальные характеристики дендритных клеток в процессе созревания определяли с помощью инвертированного микроскопа Zeiss ODSERVER.Z1 с программой визуализации изображений AxioVision Rel.4.8, используя световую и фазовоконтрастную микроскопию при увеличении ×40, ×100, ×200, ×400, ×630. Определение иммунофенотипа дендритных клеток проводили с использованием панели моноклональных антител: CD80FITC, CD86 (B7–2)PE, HLA-DR PC7 (Beckman Coulter, США), CD14PerCP-Cy5.5, CD83APC, CD40PE-Cy7 (Becton Dickinson, США) с соответствующими изотипическими контролями на цитофлуориметре FACS Canto II (Becton Dickinson, США). Показано, что в процессе созревания дендритные клетки пациентов, так и у условно здоровых доноров, увеличиваются в размерах и приобретают отростчатую форму. Экспрессия CD86, CD83, CD80, CD40 у пациентов с хроническим остеомиелитом выражена ниже, чем экспрессия соответствующих маркеров у условно здоровых добровольцев. После стимуляции дендритных клеток пациентов с остеомиелитом достоверно увеличивается процент клеток CD83+ и клеток, несущих костимулирующие молекулы CD86, CD80, СD40. По мере созревания различия, выявленные при исследовании незрелых клеток здоровых добровольцев и пациентов с остеомиелитом, исчезают, и на 10 сут уровень экспрессии ключевых маркеров оказывается на близких по значениям уровнях. При этом экспрессия основного маркера дифференцировки СD83 и костимулирующей молекулы CD80 у пациентов с остеомиелитом увеличивается интенсивнее, чем у здоровых. Таким образом, способность дендритных клеток, выделенных из моноцитов периферической крови, пациентов с хроническим остеомиелитом, вызванным Staphylococcus aureus, к созреванию под влиянием активаторов in vitro не нарушена. Полученные результаты открывают возможность использования дендритных клеток в качестве естественного, замещающего адъювант компонента при разработке вакцин для лечения хронического остеомиелита.

chronic osteomyelitisStaphylococcus aureusdendritic cellsmaturationphenotypingCD-receptorsхронический остеомиелитStaphylococcus aureusдендритные клеткисозреваниефенотипированиеCD-рецепторыКлючевский В.В., Сметанин С.М., Соловьев И.Н. Лечение открытых переломов бедренной кости // Гений ортопедии. 2012. № 1. С. 11–14.Кузнецова А.В., Данилова Т.И., Гладских О.П., Иванов А.А., Пальцев М.А. Дендритные к летки и их использование в иммунотерапии // Молекулярная медицина. 2003. № 3. С. 3–17.Пальцев М.А. Введение в молекулярную медицину. М.: Медицина, 2004. 496 с.Пащенков М.В., Пинегин Б.В. Основные свойства дендритных к леток // Иммунология. 2001. № 4. С. 7–16.Cтоляров Е.А., Батаков Е.А., А лексеев Д.Г., Батаков В.Е. Замещение остаточных костных полостей после некрсеквестрэктомии при хроническом остеомиелите // Гений ортопедии. 2009. № 4. С. 11–16.Талаев В.Ю., Талаева М.В., Лебедев М.Ю., Воронина Е.В., Живцов О.П., Заиченко И.Е., Бабайкина О.Н. Фенотипическая характеристика к лассических дендритных к леток крови и их субпопуляций в норме и при остеомиелите // Иммунология. 2017. Т. 38, № 4. С. 229–234.Тевс Д.С., Калуцкий П.В., Лазаренко В.А. Нарушения иммунного и цитокинового статуса у больных хроническим остеомиелитом костей стопы // Казанский медицинский журнал. 2013. T. 94, № 4. С. 460–463.Чепелева М.В., К люшин Н.М. Иммунологические особенности хронического посттравматического остеомиелита // Травматология и ортопедия России. 2012. № 2. С. 67–70.Armbruster N.S., Richardson J.R., Schreiner J., Klenk J., Günter M., Kretschmer D., Pöschel S., Schenke-Layland K., Kalbacher H., Clark K., Autenrieth S.E. PSM Peptides of Staphylococcus aureus activate the p38-CREB pathway in dendritic cells, thereby modulating cytokine production and T cell priming. J. Immunol., 2016, vol. 196, рр. 1284–1292. doi: 10.4049/jimmunol.1502232Bhattacharya R., Kundu B., Nandi S.K., Basu D. Systematic approach to treat chronic osteomyelitis through localized drug delivery system: bench to bed side. Mater. Sci. Eng. C, 2013, vol. 33, no. 7, pp. 3986–3993. doi: 10.1016/j.msec.2013.05.036Bowen T.R., Widmaier J.C. Host classification predicts infection after open fracture. Clin. Orthopaed. Rel. Res., 2005, vol. 433, pp. 205–211. doi: 10.1097/01.blo.0000150345.51508.74Byun E.H., Kim W.S., Shin A.R., Kim J.S., Whang J., Won C.J., Choi Y., Kim S.Y., Koh W.J., Kim H.J., Shin S.J. Rv0315, a novel immunostimulatory antigen of Mycobacterium tuberculosis, activates dendritic cells and drives Th1 immune responses. Mol. Med., 2012, vol. 90, pp. 285–298. doi: 10.1007/s00109-011-0819-2Cruciani M., Etna M.P., Camilli R., Giacomini E., Percario Z.A., Severa M., Sandini S., Rizzo F., Brandi V., Balsamo G., Polticelli F., Affabris E., Pantosti A., Bagnoli F., Coccia E.M. Staphylococcus aureus Esx Factors Control Human Dendritic Cell Functions Conditioning Th1/Th17 Response. Cell Infect. Microbiol. 2017, vol. 21, no. 7, p. 330. doi: 10.3389/fcimb.2017.00330Dumont A.L., Nygaard T.K., Watkins R.L., Smith A., Kozhaya L., Kreiswirth B.N., Shopsin B., Unutmaz D., Voyich J.M., Torres V.J. Characterization of a new cytotoxin that contributes to Staphylococcus aureus pathogenesis. Mol. Microbiol., 2011, vol. 79, no. 3, pp. 814–825.Etna M.P., Giacomini E., Severa M., Pardini M., Aguilo N., Martin C., Coccia E.M. A human dendritic cell-based in vitro model to assess Mycobacterium tuberculosis SO2 vaccine immunogenicity. Altex, 2014, vol. 31, no. 4, pp. 397–406. doi: 10.14573/altex.1311041Filley A.C., Dey M. Neurooncol. Dendritic cell based vaccination strategy: an evolving paradigm. J. Neuro-Oncol., 2017, vol. 133, no. 2, pp. 223–235. doi: 10.1007/s11060-017-2446-4Hong S.J., Kim S.K., Ko E.B., Yun C.H., Han S.H. Wall teichoic acid is an essential component of Staphylococcus aureus for the induction of human dendritic cell maturation. Mol. Immunol., 2017, vol. 81, рр. 135–142. doi: 10.1016/j.molimm.2016.12.008Kinik H., Karaduman M. Cierny-Mader Type III chronic osteomyelitis: the results of patients treated with debridement, irrigation, vancomycin beads and systemic antibiotics. Int. Orthop., 2008, vol. 32, no. 4, рр. 551–558. doi: 10.1007/s00264-007-0342-9Kumar G., Roger P.M., Ticchioni M., Trojani C., Bernard de Dompsur R., Bronsard N., Carles M., Bernard E. T cells from chronic bone infection show reduced proliferation and a high proportion of CD28–CD4 T cells. Clin. Exp. Immunol., 2014, vol. 176, no. 1, pp. 49–57. doi: 10.1111/cei.12245Lin Y., Okada H. Cellular immunotherapy for malignant gliomas. Expert. Opin. Biol. Ther., 2016, vol. 16, no. 10, pp. 1265–1275. doi: 10.1080/14712598.2016.1214266McCormick S., Shaler C.R., Xing Z. Pulmonary mucosal dendritic cells in T-cell activation: implications for TB therapy. Expert Rev. Respir. Med., 2011, vol. 5, no. 1, pp. 75–85. doi: 10.1586/ers.10.81Naique S.B., Pearse M., Nanchahal J. Management of severe open tibial fractures. J. Bone Joint Surg., 2006, vol. 88, pp. 351–357. doi: 10.1302/0301-620X.88B3.17120Palucka K., Banchereau J. Cancer immunotherapy via dendritic cells. Nat. Rev. Cancer, 2012, vol. 12, no. 4, pp. 265–277. doi:10.1038/nrc3258Romano E., Rossi M., Ratzinger G., de Cos M.-A., Chung D.J., Panageas K.S. Peptide-loaded Langerhans cells, despite increased IL15 secretion and T-cell activation in vitro, elicit antitumor T-cell responses comparable to peptide-loaded monocyte-derived dendritic cells in vivo. Clin. Cancer Res., 2011, vol. 17, pp. 1984–1997. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-10-3421Saliba H., Heurtault B., Bouharoun-Tayoun H., Flacher V., Frisch B, Fournel S., Chamat S. Enhancing tumor specific immune responses by transcutaneous vaccination. Expert Rev. Vaccines, 2017, vol. 16, no. 11, pp. 1079–1094. doi: 10.1080/14760584.2017.1382357Schindler D., Gutierrez M.G., Beineke A., Rauter Y., Rohde M., Foster S., Goldmann O., Medina E. Dendritic cells are central coordinators of the host immune response to Staphylococcus aureus bloodstream infection. Am. J. Pathol., 2012, vol. 181, no. 4, рр. 1327–1337. doi: 10.1016/j.ajpath.2012.06.039Segura Е. Review of mouse and human dendritic cell subsets. Meth. Mol. Biol., 2016, vol. 1423, pp. 3–15. doi: 10.1007/978-1-4939-3606-9_1Timmerman J.M., Czerwinski D.K., Davis T.A., Hsu F.J., Benike C., Hao Z.M., Taidi B., Rajapaksa R., Caspar C.B., Okada C.Y., van Beckhoven A., Liles T.M., Engleman E.G., Levy R. Idiotype-pulsed dendritic cell vaccination for B-cell lymphoma: clinical and immune responses in 35 patients. Blood, 2002, vol. 99, no. 5, pp. 1517–1526. doi: 10.1182/blood.V99.5.1517Tong S.Y., Davis J.S., Eichenberger E., Holland T.L., Fowler V.G. Jr. Staphylococcus aureus infections: epidemiology, pathophysiology, clinical manifestations, and management. Clin. Microbiol. Rev., 2015, vol. 28, no. 3, pp. 603–661. doi: 10.1128/CMR.00134-14Wagner C., Heck D., Lautenschläger K., Iking-Konert C., Heppert V., Wentzensen A., Hänsch G.M. T lymphocytes in implant-associated posttraumatic osteomyelitis: identification of cytotoxic T effector cells at the site of infection. Shock, 2006, vol. 25, no. 3, pp. 241–246. doi: 10.4061/2010/526740Wagner J.M., Jaurich H., Wallner C., Abraham S., Becerikli M., Dadras M., Harati K., Duhan V., Khairnar V., Lehnhardt M., Behr B. Diminished bone regeneration after debridement of posttraumatic osteomyelitis is accompanied by altered cytokine levels, elevated B cell activity, and increased osteoclast activity. J. Orthop. Res., 2017, vol. 35, no. 11, pp. 2425–2434. doi: 10.1002/jor.23555Wang Y., Wang J., Meng J., Jiang H., Zhao J., Qian H., Chen T. Epigenetic modification mediates the increase of LAG-3+ T cells in chronic osteomyelitis. Inflammation, 2017, vol. 40, no. 2, pp. 414–421. doi: 10.1007/s10753-016-0486-0Wu X., Xu F. Dendritic cells during Staphylococcus aureus infection: subsets and roles. J. Transl. Med., 2014, vol. 12, pp. 358 doi: 10.1186/s12967-014-0358-zYu J.S., Liu G., Ying H., Yong W.H., Black K.L., Wheeler C.J. Vaccination with tumor lysate-pulsed dendritic cells elicits antigen-specific, cytotoxic T-cells in patients with malignant glioma. Cancer Res., 2004, vol. 64, pp. 4973–4979. doi 10.1158/0008-5472.CAN-03-3505Yu J.S., Wheeler C.J., Zeltzer P.M., Ying H., Finger D.N., Lee P.K., Yong W.H., Incardona F., Thompson R.C., Riedinger M.S., Zhang W., Prins R.M., Black K.L. Vaccination of malignant glioma patients with peptide-pulsed dendritic cells elicits systemic cytotoxicity and intracranial T-cell infiltration. Cancer Res., 2001, vol. 61, no. 3, pp. 842–847. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-03-3505