Миелоидные супрессорные клетки при экспериментальной туберкулёзной инфекции Цыганов, Евгений Николаевич

Введение к работе

Актуальность проблемы.

Туберкулёз (ТБ) является одним из наиболее распространённых инфекционных заболеваний в мире и наиболее распространённой причиной гибели населения от инфекционного бактериального заболевания ( ). Предупреждение распространения ТБ требует разработки новых методов его диагностики, лечения и профилактики. Решение этих задач невозможно без понимания клеточных и молекулярных механизмов, обеспечивающих иммунологический контроль над развитием заболевания, и выяснения патогенетических путей его прогрессирования.

Изучению патогенеза ТБ посвящено большое количество исследований. Эти исследования позволили установить роль Т-лимфоцитов, макрофагов и нейтрофилов в инициации и развитии противотуберкулёзного иммунного ответа, в формировании гранулём; выявили ключевые цитокины, необходимые для эффективной противотуберкулёзной защиты (ИФН-, TNF- и др.), основные медиаторы антимикобактериальной активности фагоцитов (активные формы азота, кислорода и др.) ( ). Было показано, что дефекты в этих звеньях иммунного ответа приводят к развитию тяжёлых форм ТБ, что связано с нарушениями иммунологического контроля уже на начальных этапах инфекции M. tuberculosis. Заболевание ТБ, однако, встречается и у лиц без выраженных признаков иммунодефицитов. При этом течение заболевания и скорость его прогрессирования могут быть различными. Факторы, определяющие особенности течения ТБ и скорость его прогрессирования у иммунокомпетентных хозяев остаются не до конца понятными.

Недавние исследования, проведённые в ФГБУ «ЦНИИТ» РАМН на модели экспериментальной ТБ инфекции у мышей, показали, что быстрое прогрессирование ТБ характеризуется развитием сильного воспалительного ответа, а также накоплением в лёгочной ткани инфицированных мышей необычной популяции клеток с фенотипом Gr-1^dim ( ). Основной особенностью этих клеток являлась экспрессия маркёров, характерных для нейтрофилов (Gr-1, Ly-6G), но на уровне, существенно более низком, чем это свойственно нейтрофилам. Природа клеток Gr-1^dim, их присутствие в других органах инфицированных мышей (в частности, в органах кроветворения), а также их вклад в прогрессирование ТБ оставались непонятными. В то же время, в литературе имеется большое количество работ, посвящённых изучению подобных клеток (клеток с фенотипом Gr-1^dim) при других патологических состояниях. Показано, что клетки Gr-1^dim экспрессируют маркёр миелоидных клеток CD11b, образуются и в больших количествах накапливаются при опухолевых заболеваниях, травмах, некоторых инфекциях ( ). При этих патологиях клетки Gr-1^dim, как правило, представляют собой незрелые миелоидные клетки (предшественники гранулоцитов, моноцитов, дендритных клеток), которые образуются под воздействием воспалительных факторов, обладают способностью подавлять Т-клеточный ответ и за счёт этого вносят вклад в патогенез основного заболевания. Такие клетки в англоязычной литературе принято называть супрессорными клетками миелоидного происхождения (от английского myeloid-derived suppressor cells, MDSC; в настоящей работе – МС – миелоидные супрессоры ( ).

Известно, что прогрессирование ТБ часто сопровождается снижением количества и функциональной активности Т-лимфоцитов ( ; ; ). Причины Т-клеточной анергии при ТБ до настоящего времени остаются не до конца понятными. Нами было предположено, что клетки Gr-1^dim, обнаруженные ранее в лёгких мышей с быстро прогрессирующей ТБ инфекцией, могут представлять собой незрелые миелоидные клетки, обладать супрессорной активностью и за счёт этого вносить вклад в прогрессирование заболевания.

Цель настоящей работы – изучение популяционного состава, фенотипа, супрессорной активности и роли клеток Gr-1^dim при экспериментальной туберкулёзной инфекции.

Задачи исследования:

1. Исследовать динамику накопления клеток Gr-1^dimCD11b⁺ в лёгких, костном мозге и селезёнке мышей в процессе развития экспериментальной ТБ инфекции.

2. Охарактеризовать поверхностный фенотип (экспрессию маркёров Ly-6G, Ly-6C, F4/80, CD49d) и морфологию ядра клеток Gr-1^dimCD11b⁺.

3. Оценить способность клеток Gr-1^dimCD11b⁺ к супрессии Т-клеточного ответа (пролиферации Т-клеток и секреции ИФН-).

4. Изучить механизмы супрессорной активности клеток Gr-1^dimCD11b⁺.

5. Исследовать влияние клеток Gr-1^dimCD11b⁺ на течение туберкулёзной инфекции у мышей.

Научная новизна.

1. Впервые показано, что у мышей прогрессирующая туберкулёзная инфекция сопровождается образованием и накоплением в КМ и селезёнке популяции клеток Gr-1^dimCD11b⁺.

2. Продемонстрировано, что образующиеся в условиях прогрессирующей туберкулёзной инфекции клетки Gr-1^dimCD11b⁺ не являются нейтрофилами, представляют собой незрелые миелоидные клетки и обладают способностью подавлять пролиферацию Т-клеток и секрецию ИФН-.

3. Обнаружено, что способность клеток с фенотипом Gr-1^dimCD11b⁺ подавлять Т-клеточный ответ при туберкулёзной инфекции опосредована продукцией оксида азота (II) и не связана с продукцией активных форм кислорода или ферментативной активностью аргиназы I.

4. В экспериментах с адоптивным переносом продемонстрирован вклад незрелых миелоидных клеток в супрессию иммунного ответа при туберкулёзной инфекции.

В целом, в работе получены оригинальные данные о накоплении незрелых миелоидных клеток (клеток с фенотипом Gr-1^dimCD11b⁺) при прогрессирующей ТБ инфекции, показана их роль в супрессии протективного противотуберкулёзного Т-клеточного ответа, продемонстрирован их вклад в прогрессирование ТБ инфекции. До настоящего времени такие сведения в литературе отсутствовали. Кроме того, до настоящего времени считалось, что накапливающиеся при ТБ инфекции Gr-1-экспрессирующие клетки представляют собой гранулоциты и вносят вклад в патогенез ТБ, главным образом, за счёт повреждения тканей ( ; ). Результаты настоящей работы впервые демонстрируют, что клетки Gr-1⁺ CD11b⁺, в больших количествах образующиеся при прогрессирующей ТБ инфекции, характеризуются невысоким уровнем экспрессии маркёра Gr-1, представляют собой не нейтрофилы, а незрелые миелоидные клетки, представлены, главным образом, клетками моноцитарного типа, и могут оказывать влияние на течение TБ инфекции за счёт супрессорного воздействия на протективный Т-клеточный ответ.

Практическая значимость

Работа проведена на экспериментальной модели и носит, прежде всего, фундаментальный характер: получены новые данные об образовании незрелых миелоидных клеток при прогрессирующей ТБ инфекции и роли этих клеток в супрессии иммунного ответа и прогрессировании ТБ инфекции. Эти результаты расширяют существующие представления о патогенезе ТБ. Практическая значимость работы состоит в том, что создана основа для разработки новых методов патогенетической терапии ТБ, в частности, методов таргетной терапии, направленной на подавление образования или активности незрелых миелоидных супрессорных клеток. Разработка таких методов для комплексного лечения других тяжёлых заболеваний (например, онкологических) в настоящее время активно ведётся ( ). Полученные в работе результаты могут найти применение и для мониторинга течения ТБ – результаты, полученные на экспериментальной модели, свидетельствуют о том, что определение содержания миелоидных супрессорных клеток при ТБ позволяет судить о тяжести инфекционного процесса. Материалы диссертации используются в курсе лекций для аспирантов и ординаторов ФГБУ «ЦНИИТ» РАМН, в лекциях для клинических иммунологов.

Внедрение результатов исследования

Материалы диссертационного исследования используются в курсе лекций для ординаторов и аспирантов ФГБУ «ЦНИИТ» РАМН, а также в курсе лекций по клинической иммунологии «Иммунология для врачей».

Положения, выносимые на защиту:

1. У мышей прелетальная стадия ТБ инфекции сопровождается накоплением в лёгких, костном мозге и селезёнке клеток Gr-1^dimCD11b⁺ и одновременным уменьшением содержания в указанных органах зрелых нейтрофилов – клеток Gr-1^hiCD11b⁺.

2. Клетки Gr-1^dimCD11b⁺, накапливающиеся при ТБ, представляют собой незрелые миелоидные клетки, преимущественно моноцитарного типа, обладают способностью супрессировать Т-клеточный иммунный ответ и за счёт этого могут вносить вклад в прогрессирование инфекции.

Апробация диссертации состоялась 25 марта 2013 года на научной конференции отделов иммунологии и микробиологии ФГБУ «ЦНИИТ» РАМН.

Основные положения диссертации были представлены на конференциях молодых учёных «Новые технологии в эпидемиологии, диагностике и лечении туберкулёза взрослых и детей» в 2010 и 2012 годах (г. Москва), на XIV Международном иммунологическом конгрессе в 2010 г. (г. Кобэ, Япония), конференции «Keystone Symposia: Hematopoiesis» в 2011 году (г. Биг-Скай, США), конференции «Актуальные вопросы борьбы с туберкулёзом» в 2011 году (г. Москва), Конгрессе международного общества аналитической цитометрии в 2012 году (г. Лейпциг, Германия), X конференции иммунологов Урала в 2012 году (г. Тюмень), конференции «Keystone Symposia: Host Response in Tuberculosis» в 2013 г. (г. Вистлер, Канада). По результатам работы опубликовано 11 печатных работ, в том числе 3 научные статьи, опубликованные в изданиях рецензируемых ВАК.

Структура и объём диссертации.

Диссертация изложена на 105 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы (2 главы), материалов и методов исследования, изложения результатов собственных исследований (8 глав), обсуждения полученных результатов и выводов. Список литературы включает 192 источника, из них 11 отечественных и 181 иностранная работа. Диссертация иллюстрирована 4 таблицами и 17 рисунками.

Похожие диссертации на Миелоидные супрессорные клетки при экспериментальной туберкулёзной инфекции

Фенотипические особенности лейкоцитарных клеток больных ВИЧ-инфекциейРешетников Игорь Владимирович