Экспрессия провоспалительных и костимулирующих молекул на макрофагах in vitro у больных туберкулезом легких

Abstract

Цель работы - установить особенности экспрессии провоспалительных и костимулирующих молекул на макрофагах in vitro у больных туберкулезом легких в зависимости от клинической формы заболевания и чувствительности возбудителя к противотуберкулезным лекарственным средствам. Материалы и методы. Обследованы 40 пациентов (36 мужчин и 4 женщины): 18 пациентов с диссеминированным туберкулезом легких (ДТБ) (16 мужчин и 2 женщины, средний возраст (44,56 ± 8,10) лет) и 22 пациента с инфильтративным туберкулезом легких (ИТБ) (20 мужчин и 2 женщины, средний возраст (46,54 ± 5,24) лет) c туберкулезом легких (ТБ). Из них было 30 пациентов, выделяющих Mycobacterium tuberculosis (MBT), чувствительные к основным противотуберкулезным средствам (ПТС), и 10 пациентов, выделяющих MBT, устойчивые к лекарственным средствам основного ряда противотуберкулезной терапии. Группу сравнения составили 15 здоровых доноров с сопоставимыми характеристиками по полу и возрасту.Материалом исследования являлась венозная кровь. Для выделения моноцитов из цельной крови с целью их трансформации в макрофаги использовали метод центрифугирования в градиенте фиколла плотностью 1,077 г/см3 с последующей иммуномагнитной сепарацией CD14+ клеток. Моноциты культивировали в полной питательной среде X-VIVO 10 с добавлением колониестимулирующего фактора макрофагов (M-CSF) (5 нг/мл) в концентрации 1×106 клеток/мл со стимуляторами: интерлейкином (IL) 4 (10 нг/мл) и интерфероном (IFN) γ (100 нг/мл). Иммунофенотипирование макрофагов проводили с использованием моноклональныхантител к CD80, CD86, HLA-DR на проточном цитометре Beckman Coulter CytoFLEX LX (Beckman Coulter, США). Анализ полученных данных осуществляли при помощи программного приложения CytExpert 2.0 (Beckman Coulter, США). Полученные результаты анализировали статистическими методами. Результаты. Количество интактных и стимулированных цитокинами (IL-4 и IFNγ) CD80- позитивных макрофагов у больных ИТБ и с лекарственно-устойчивым ТБ (ЛУ ТБ) превышало их число не только у здоровых доноров, но и у больных ДТБ и с лекарственно-чувствительным ТБ (ЛЧ ТБ) соответственно. Кроме того, у больных ИТБ и ЛУ ТБ регистрировалось повышение экспрессии CD86 на макрофагах после добавления в суспензионную культуру IFNγ (индуктор М1-активации). У больных ДТБ и ЛЧ ТБ количество макрофагов с экспрессией костимулирующих молекул семейства В7 при индукции цитокинами, напротив, снижалось или сохранялось в пределах нормы в отсутствие реакции на цитокины. Дефицит HLA-DR-позитивных макрофагов обнаруживался у всех больных ТБ. Минимальное число макрофагов, экспрессирующих HLADR, установлено у больных ДТБ и ЛЧ ТБ после инкубации клеток с IL-4 (индуктор М2-активации). Заключение. Оценка экспрессии мембранных молекул B7 (CD80/86) и HLA-DR на макрофагах у больных ТБ позволяет сделать вывод о нарушениях противотуберкулезного иммунного ответа на стадии презентации антигена (у всех обследованных больных ТБ) и костимуляции (при ДТБ и ЛЧ ТБ). Увеличение экспрессии макрофагами поверхностных молекул CD80 (при М1- и М2-стимуляции) и CD86 (при М1-стимуляции) у больных ИТБ и ЛУ ТБ свидетельствует о повышении реактивности клеток при данных формах течения ТБ. Наряду с этим дефицит экспрессии на макрофагах HLA-DR (ключевого маркера провоспалительной активации клеток) при ТБ можно рассматривать как общий (не зависящий от клинической формы болезни и лекарственной чувствительности возбудителя) патогенетический фактор иммунного дисбаланса при туберкулезе легких.

The aim of this study was to identify features of the expression of pro-inflammatory and co-stimulatory molecules on the surface of macrophages in vitro in patients with pulmonary tuberculosis, depending on the clinical form of the disease and sensitivity of the pathogen to anti-TB drugs. Materials and methods. 40 patients (36 men and 4 women) with pulmonary tuberculosis (TB) were examined: 18 patients (16 men and 2 women, average age (44.56 ± 8.10) years) with disseminated tuberculosis (DTB) and 22 patients (20 men and 2 women, average age (46.54 ± 5.24) years) with infiltrative tuberculosis (ITB). Of those, 30 patients secreted Mycobacterium tuberculosis (MBT) sensitive to the basic anti-TB drugs (ATBD), and 10 patients secreted MBT resistant to first-line anti-TB drugs. Venous blood was the study material. To isolate monocytes from the whole blood in order to transform them into macrophages, ficoll density gradient centrifugation with gradient density of 1.077 g/cm3 was used followed by immunomagnetic separation of CD14+ cells. Monocytes were cultured in a complete culture medium X-VIVO 10 with gentamicin and phenol red with the addition of the macrophage colony-stimulating factor (M-CSF) (5 ng/ml) at a concentration of 1×106 cells/ml with the following stimulators: interleukin (IL) 4 (10 ng/ml) and interferon (IFN) γ (100 ng/ml). Immunophenotyping of macrophages was performed using monoclonal antibodies to CD80, CD86, and HLA-DR on a Beckman Coulter CytoFLEX LX flow cytometer (Beckman Coulter, USA). The analysis of the obtained data was carried out using the CytExpert 2.0 software application. The results were analyzed using statistical methods. Results. The number of intact and cytokine-stimulated (IL-4 and IFNγ) CD80-positive macrophages in patients with ITB and drug-resistant TB (DR TB) exceeded their number not only in healthy donors, but also in patients with DTB and drug-sensitive TB (DS TB), respectively. In addition, an increase in CD86 expression on the surface of macrophages was registered in patients with ITB and DR TB after adding IFNγ (M1-activation inducer) to the suspension culture. In contrast, in patients with DTB and DS TB, the number of macrophages with expression of B7 family co-stimulating molecules decreased or remained within the normal values in the absence of a reaction to cytokines during cytokine induction. Deficiency of HLA-DR-positive macrophages was found in all TB patients. The minimal number of macrophages expressing HLA-DR was found in patients with DTB and DS TB after cell incubation with IL-4 (M2-activation inducer). Conclusion. Evaluation of the expression of B7 (CD80/86) and HLA-DR membrane molecules on macrophages in TB patients allows to conclude that anti-TB immune response is impaired at stages of antigen presentation (in all examined patients with TB) and co-stimulation (in DTB and DS TB). An increase in the expression of macrophage surface molecules CD80 (with M1- and M2-stimulation) and CD86 (with M1-stimulation) in patients with ITB and DR TB indicates an increase in cell reactivity in these forms of TB. In addition, deficit of expression of HLA-DR (a key marker of pro-inflammatory cell activation) on the surface of macrophages in TB can be considered as a general (independent of the clinical form of the disease and drug sensitivity of the pathogen) pathogenetic factor of immune imbalance in pulmonary tuberculosis.