Регуляция иммунного ответа метаболитами микроорганизмов многолетнемерзлых пород через эффекторные Т-лимфоциты

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Инфекционные агенты тесно взаимодействовали с иммунной системой человека, приобретая набор очень сложных механизмов для модуляции иммунитета. Одна из стратегий выживания вирусов, бактерий, простейших, гельминтов и грибов — воздействие на регуляторную сеть Т-клеток (Treg: CD4+CD25hiCD127–), которые контролируют иммунопатогенные реакции при многих инфекциях. Не только патогены, но и комменсалы способны напрямую индуцировать превращение наивных Т-клеток в супрессивные Foxp3-экспрессирующие Treg, в то время как другие активируют ранее существовавшие естественные Treg, в обоих случаях подавляя специфические для патогенов эффекторные реакции. Тем не менее Treg также могут способствовать укреплению иммунитета в определенных условиях, например на начальных стадиях инфекции, когда эффекторные клетки должны получить доступ к месту инфекции, и впоследствии при обеспечении генерации эффекторной памяти. Примечательно, что в настоящее время имеется мало информации о том, являются ли инфекции селективным приводом к патоген-специфическим Treg, и если да, то являются ли эти клетки также реактивными к аутоантигенам. Дальнейший анализ специфичности, наряду с более четкой картиной относительной динамики подмножеств Treg в течение заболевания, должен привести к рациональным стратегиям иммунного вмешательства для оптимизации иммунитета и ликвидации инфекционного процесса. Таким образом, восстановление функции Treg значимо при лечения инфекционных, аутоиммунных и других заболеваний и может служить маркером успешного лечения данных патологий. В статье проведена оценка влияния экзометаболитов бактерий рода Bacillus из многолетних мерзлых пород, полученных при разных температурных режимах их культивирования, на активность дифференцировки Тreg и эффекторных Т-лимфоцитов. Установлены значимые различия: вторичные экзометаболиты микроорганизмов оказывают влияние на дифференцировку Treg (CD4+CD25hiCD127–) и экспрессию активационных маркеров (CD69, CD25, HLA-DR) на CD4+ и CD8+ Т-лимфоцитах. Данное воздействие регулируется видом метаболитов, полученных при различных температурах — «холодовые» (полученные при 5°C инкубации бактерий), «среднетемпературные» (при 22°C) и «тепловые» (при 37°C) метаболиты. При этом повышение уровня Treg ассоциируется при влиянии «холодовых» вторичных экзометаболитов со снижением активности дифференцировки CD4+ Т-лимфоцитов, «тепловых» вторичных экзометаболитов — со снижением активности дифференцировки CD8+ Т-лимфоцитов, а «среднетемпературные» метаболиты оказывают примерно равнозначное влияние на активность дифференцировки CD4+ и CD8+ T-лимфоцитов.

Об авторах

Сергей Анатольевич Петров

ФГБУН ФИЦ Тюменский научный центр СО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: tumiki@yandex.ru

д.м.н., профессор, главный научный сотрудник отдела биоресурсов криосферы

Россия, Тюмень

Юрий Геннадиевич Суховей

ФГБУН ФИЦ Тюменский научный центр СО РАН

Email: i_yura62@mail.ru

д.м.н., профессор, главный научный сотрудник отдела биоресурсов криосферы

Россия, Тюмень

Людмила Федоровна Каленова

ФГБУН ФИЦ Тюменский научный центр СО РАН

Email: lkalenova@mail.ru

д.б.н., главный научный сотрудник отдела биоресурсов криосферы

Россия, Тюмень

Елена Геннадиевна Костоломова

ФГБОУ ВО Тюменский государственный медицинский университет Минздрава России

Email: lenakost@mail.ru

к.б.н., доцент кафедры микробиологии

Россия, Тюмень

Александр Александрович Касторнов

ФГБУН ФИЦ Тюменский научный центр СО РАН

Email: alexkastornov@yandex.ru

младший научный сотрудник отдела биоресурсов криосферы

Россия, Тюмень

Список литературы

  1. Гариб Ф.Ю., Ризопулу А.П. Использование Т-регуляторных клеток хозяина в стратегии иммунной эвазии патогенов (обзор) // Биохимия. 2015. Т. 80, вып. 8. С. 1141–1159. [Garib F.Yu., Rizopulu A.P. T-regulatory cells as part of the strategy of immune evasion by pathogens. Biokhimiya = Biochemistry (Moscow), 2015, vol. 80, iss. 8, pp. 1141–1159. (In Russ.)]
  2. Литвинова Л.С., Гуцол А.А., Сохоневич Н.А., Кофанова К.А., Хазиахматова О.Г., Шуплецова В.В., Кайгородова Е.В., Гончаров А.Г. Основные поверхностные маркеры функциональной активности Т-лимфоцитов // Медицинская иммунология. 2014. Т. 6, № 1. С. 7–26. [Litvinova L.S., Gutsol A.A., Sokhonevich N.A., Kofanova K.A., Khaziakhmatova O.G., Shupletsova V.V., Kaigorodova E.V., Goncharov A.G. Basic surface markers of functional activity T-lymphocytes. Meditsinskaya immunologiya = Medical Immunology (Russia), 2014, vol. 6, no. 1, pp. 7–26. (In Russ.)] doi: 10.15789/1563-0625-2014-1-7-26
  3. Юрова К.А., Хазиахматова О.Г., Тодосенко Н.М., Литвинова Л.С. Оценка влияния γC-цитокинов (IL-2, IL-7 и IL-15) на экспрессию молекул поздней активации и апоптоза (CD95 И HLA-DR) CD4+/CD8+ Т-лимфоцитами в популяции CD45RA Т-клеток in vitro // Иммунология. 2018. Т. 39, № 1. С. 20–25. [Yurova K.A., Khaziakhmatova O.G., Todosenko N.M., Litvinova L.S. Evaluation of the effect of γccytokines (IL-2, IL-7 and IL-15) on expression of the late activation molecules and apoptosis (CD95 and HLA-DR) CD4+/CD8+ T-lymphocytes in a population of CD45RA T cells in vitro. Immunologiya = Immunologiya, 2018, vol. 39, no. 1, pp. 20–25 (In Russ.)] doi: 10.18821/0206-4952-2018-39-1-20-25
  4. Atarashi K., Tanoue T., Shima T., Imaoka A., Kuwahara T., Momose Y., Cheng G., Yamasaki S., Saito T., Ohba Y., Taniguchi T., Takeda K., Hori S., Ivanov I.I., Umesaki Y., Itoh K., Honda K. Induction of colonic regulatory T cells by indigenous Clostridium species. Science, 2011, vol. 331, pp. 337–341. doi: 10.1126/science.1198469
  5. Caramalho I., Lopes Carvalho T., Ostler D., Zelenay S., Haury M., Demengeot J. Regulatory T cells selectively express toll like receptors and are activated by lipopolysaccharide. J. Exp. Med., 2003, vol. 197, pp. 403–411. doi: 10.1084/jem.20021633
  6. Cibrián D., Sánchez-Madrid F. CD69: from activation marker to metabolic gatekeeper. Eur. J. Immunol., 2017, vol. 47, no. 6, pp. 946–953. doi: 10.1002/eji.201646837
  7. Kalenova L.F., Kolyvanova S.S. Effects of temperature on the ability of metabolites from permafrost microorganisms to activate the synthesis of systemic cytokines by mononuclear cells. Bull. Exp. Biol. Med., 2019, vol. 168, no. 1, pp. 72–75. doi: 10.1007/s10517-019-04650-6
  8. Kalenova L.F., Petrov S.A., Bazhin A.S. Dose-dependent effect of Bacillus sp. metabolites from permafrost on lymphocyte differentiation in the thymus. Bull. Exp. Biol. Med., 2020, vol. 169, no. 1, pp. 67–70. doi: 10.1007/s10517-020-04826-5
  9. Kalenova L.F., Petrov S.A., Subbotin A.M., Narushko M.V., Bazhin A.S. Influence of paleobacteria on the proliferative activity of human lymphocytes in vitro. Bull. Exp. Biol. Med., 2023, vol. 174, no. 6, pp. 758–761. doi: 10.1007/s10517-023-05787-1
  10. Kalenova L.F., Petrov S.A., Sukhovei Yu.G. Reparative and immunomodulatory potential of low-molecular-weight fractions of secondary metabolites of Bacillus sp. Bull. Exp. Biol. Med., 2022, vol. 172, no. 3, pp. 332–336. doi: 10.1007/s10517-022-05387-5
  11. Kullberg M.C., Jankovic D., Gorelick P.L., Caspar P., Letterio J.J., Cheever A.W., Sher A. Bacteria-triggered CD4(+) T regulatory cells suppress Helicobacter hepaticusinduced colitis. J. Exp. Med., 2002, vol. 196, pp. 505–515. doi: 10.1084/jem.20020556
  12. Maizels R.M., Smith K.A. Regulatory T cells in infection. Adv. Immunol., 2011, vol. 112, pp. 73–136. doi: 10.1016/B978-0-12-387827-4.00003-6
  13. Mertens J., Fabri M., Zingarelli A., Kubacki T., Meemboor S., Groneck L., Seeger J., Bessler M., Hafke H., Odenthal M., Bieler J.G., Kalka C., Schneck J.P., Kashkar H., Kalka-Moll W.M. Streptococcus pneumoniae serotype 1 capsular polysaccharide induces CD8CD28 regulatory T lymphocytes by TCR crosslinking. PLoS Pathog., 2009, vol. 5: e100059. doi: 10.1371/journal.ppat.1000596
  14. O’Mahony C., Scully P., O’Mahony D., Murphy S., O’Brien F., Lyons A., Sherlock G., MacSharry J., Kiely B., Shanahan F., O’Mahony L. Commensal-induced regulatory T cells mediate protection against pathogen-stimulated NF-kB activation. PLoS Pathog., 2008, vol. 4: e1000112. doi: 10.1371/journal.ppat.1000112
  15. Petrov S.A., Sukhovei Yu.G, Kalenova L.F, Kostolomova E.G, Subbotin A.M, Kastornov A.A. The influence of permafrost microorganisms on monocytes differentiation in vitro. Bull. Exp. Biol. Med., 2023, vol. 175, no. 3, pp. 362–366. doi: 10.1007/s10517-023-05868-1
  16. Round J.L., Mazmanian S.K. Inducible Foxp3+ regulatory T-cell development by a commensal bacterium of the intestinal microbiota. Proc. Natl Acad. Sci. USA, 2010, vol. 107, pp. 12204–12209. doi: 10.1073/pnas.0909122107
  17. Round J.L., Lee S.M., Li J., Tran G., Jabri B., Chatila T.A., Mazmanian S.K. The Toll-like receptor 2 pathway establishes colonization by a commensal of the human microbiota. Science, 2011, vol. 332, pp. 974–977. doi: 10.1126/science.1206095
  18. Sing A., Rost D., Tvardovskaia N., Roggenkamp A., Wiedemann A., Kirschning C.J., Aepfelbacher M., Heesemann J. Yersinia V antigen exploits toll like receptor 2 and CD14 for interleukin 10 mediated immunosuppression. J. Exp. Med., 2002, vol. 196, pp. 1017–1024. doi: 10.1084/jem.20020908
  19. Shipkova M., Wieland E. Surface markers of lymphocyte activation and markers of cell proliferation. Clin. Chim. Acta, 2012, vol. 413, no. 17–18, pp. 1338–1349. doi: 10.1016/j.cca.2011.11.006
  20. Sutmuller R.P., Morgan M.E., Netea M.G., Grauer O., Adema G.J. Toll-like receptors on regulatory T cells: expanding immune regulation. Trends Immunol., 2006, vol. 27, no. 8, pp. 387–393. doi: 10.1016/j.it.2006.06.005
  21. Wieland E., Shipkova M. Lymphocyte surface molecules as immune activation biomarkers. Clin. Biochem., 2016, vol. 49, no. 4–5, pp. 347–354. doi: 10.1016/j.clinbiochem.2015.07.099

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рисунок 1. Влияние МБ-Х на активность дифференцировки Т-лимфоцитов (в % отличия от контрольного уровня)

Скачать (266KB)
3. Рисунок 2. Влияние МБ-С на активность дифференцировки Т-лимфоцитов (в % отличия от контрольного уровня)

Скачать (236KB)
4. Рисунок 3. Влияние МБ-Т на активность дифференцировки Т-лимфоцитов (в % отличия от контрольного уровня)

Скачать (269KB)

© Петров С.А., Суховей Ю.Г., Каленова Л.Ф., Костоломова Е.Г., Касторнов А.А., 2025

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».