Сигнальный путь Notch в развитии дисбаланса иммунных реакций у больных диссеминированным туберкулезом легких

Цель исследования. Определить роль сигнального пути Notch в регуляции баланса Th1/Th2-лимфоцитов у больных диссеминированным лекарственно-чувствительным (ЛЧ) и лекарственно-устойчивым (ЛУ) туберкулезом легких (ТЛ).

Материалы и методы. Из венозной крови 13 пациентов с диссеминированным ТЛ мононуклеарные лейкоциты выделяли методом градиентного центрифугирования. Клетки культивировали в течение 72 ч в полной питательной среде при 5%-м СО2 и температуре 37 °С, предварительно добавляя в инкубационную среду антигены микобактерий туберкулеза CFP10-ESAT6 или ингибитор γ-секретазы DAPT (5 мкМ/л; 10 мкМ/л) вместе с антигенами CFP10-ESAT6. Иммунофенотипирование Th1и Th2-лимфоцитов проводили методом проточной лазерной многоцветной цитофлуориметрии посредством определения экспрессии рецептора CD4 и внутриклеточных транскрипционных факторов T-bet и GATA-3.

Результаты. У больных диссеминированным ЛЧ и ЛУ ТЛ установлено увеличение количества Th1и Th2-лимфоцитов в интактных культурах. Стимуляции клеток антигенами микобактерий CFP10-ESAT6 способствовала повышению числа CD4⁺T-bet⁺ и СD4⁺GATA-3⁺ клеток во всех группах сравнения. Добавление в инкубационную среду антигенов CFP10-ESAT6 и DAPT (10 мкМ/л) сопровождалось уменьшением количества Th2-лимфоцитов у больных ТЛ обеих групп. Повышение числа Th1-клеток регистрировалось только у пациентов с ЛЧ ТЛ. Подавление сигнального пути Notch с помощью ингибитора γ-секретазы – DAPT (10 мкМ/л) приводило к повышению коэффициента соотношения Th1/Th2-лимфоцитов как при ЛЧ, так и при ЛУ вариантах заболевания.

Заключение. Сигнальный путь Notch оказывает модулирующее действие на дифференцировку ключевых популяций лимфоцитов, определяющих динамический баланс клеточно-опосредованных и гуморальных реакций противотуберкулезного иммунитета. Угнетение молекулярного каскада Notch ингибитором γ-секретазы DAPT (10 мкМ/л) в условиях in vitro способствует увеличению коэффициента соотношения Th1/ Th2 у больных диссеминированным ЛЧ и ЛУ ТЛ. Положительное регулирующее действие на баланс Th1/ Th2-клеток позволяет рассматривать сигнальный путь Notch в качестве перспективной потенциальной мишени в разработке новых подходов к патогенетической терапии туберкулеза.

1. Чурина Е.Г., Попова А.В., Уразова О.И., Кононова Т.Е., Воронова Г.А. Макрофаги и противотуберкулезный иммунитет (обзор литературы). Вестник Томского государственного университета. 2021;26:32–59. DOI: 10.17223/24135542/26/3.

2. Davis A.G., Rohlwink U.K., Proust A., Figaji A.A., Wilkinson R.J. The pathogenesis of tuberculous meningitis. J. Leukoc. Biol. 2019;105(2):267–280. DOI: 10.1002/JLB.MR0318-102R.

3. Achkar J.M., Chan J., Casadevall A. B cells and antibodies in the defense against Mycobacterium tuberculosis infection. Immunol. Rev. 2015;264(1):167–181. DOI: 10.1111/imr.12276.

4. Abebe F. Synergy between Th1 and Th2 responses during Mycobacterium tuberculosis infection: A review of current understanding. Int. Rev. Immunol. 2019;38(4):172–179. DOI: 10.1080/08830185.2019.1632842.

5. Rook G.A. Th2 cytokines in susceptibility to tuberculosis. Curr. Mol. Med. 2007;7(3):327–337. DOI: 10.2174/156652407780598557.

6. Pooran A., Davids M., Nel A., Shoko A., Blackburn J., Dheda K. IL-4 subverts mycobacterial containment in Mycobacterium tuberculosis-infected human macrophages. Eur. Respir. J. 2019;54(2):1802242. DOI: 10.1183/13993003.02242-2018.

7. Ashenafi S., Aderaye G., Bekele A., Zewdie M., Aseffa G., Hoang A.T. et al. Progression of clinical tuberculosis is associated with a Th2 immune response signature in combination with elevated levels of SOCS3. Clin. Immunol. 2014;151(2):84–99. DOI: 10.1016/j.clim.2014.01.010.

8. Burt P., Peine M., Peine C., Borek Z., Serve S., Floßdorf M. et al. Dissecting the dynamic transcriptional landscape of early T helper cell differentiation into Th1, Th2, and Th1/2 hybrid cells. Front. Immunol. 2022;13:928018. DOI: 10.3389/fimmu.2022.928018.

9. Joseph A.M., Monticelli L.A., Sonnenberg G.F. Metabolic regulation of innate and adaptive lymphocyte effector responses. Immunol. Rev. 2018;286(1):137–147. DOI: 10.1111/imr.12703.

10. Verma N.K., Fazil M.H., Ong S.T., Chalasani M.L., Low J.H., Kottaiswamy A. et al. LFA-1/ICAM-1 ligation in human T cells promotes Th1 polarization through a GSK3β signaling-dependent notch pathway. J. Immunol. 2016;197(1):108– 118. DOI: 10.4049/jimmunol.1501264.

11. Narayana Y., Balaji K.N. NOTCH1 up-regulation and signaling involved in Mycobacterium bovis BCG-induced SOCS3 expression in macrophages. J. Biol. Chem. 2008;283(18):12501–12511. DOI: 10.1074/jbc.M709960200.

12. Li Q.F., He X.Y., Xin T. Role of the Notch signaling pathway in children with tuberculosis. Zhongguo Dang Dai Er Ke Za Zhi. 2019;21(10):1012–1015. DOI: 10.7499/j.issn.1008-8830.2019.10.011.

13. Wen J., Liu D., Zhao L. Small molecules targeting γ-secretase and their potential biological applications. Eur. J. Med. Chem. 2022;232:114169. DOI: 10.1016/j.ejmech.2022.114169.

14. Dong Z., Huo J., Liang A., Chen J., Chen G., Liu D. Gamma-secretase inhibitor (DAPT), a potential therapeutic target drug, caused neurotoxicity in planarian regeneration by inhibiting Notch signaling pathway. Sci. Total Environ. 2021;781:146735. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2021.146735.

15. Lu Y.J., Barreira-Silva P., Boyce S., Powers J., Cavallo K., Behar S.M. CD4 T cell help prevents CD8 T cell exhaustion and promotes control of Mycobacterium tuberculosis infection. Cell Rep. 2021;36(11):109696. DOI: 10.1016/j.celrep.2021.109696.

16. Narinyan W., Poladian N., Orujyan D., Gargaloyan A., Venketaraman V. Immunologic role of innate lymphoid cells against Mycobacterial tuberculosis infection. Biomedicines. 2022;10(11):2828. DOI: 10.3390/biomedicines10112828.

17. Amelio P., Portevin D., Hella J., Reither K., Kamwela L., Lweno O. et al. HIV infection functionally impairs Mycobacterium tuberculosis-specific CD4 and CD8 T-cell responses. J. Virol. 2019;93(5):e01728–18. DOI: 10.1128/JVI.01728-18.

18. Letang E., Ellis J., Naidoo K., Casas E.C., Sánchez P., Hassan-Moosa R. et al. Tuberculosis-HIV co-infection: progress and challenges after two decades of global antiretroviral treatment roll-out. Arch. Bronconeumol. 2020;56(7):446–454. DOI: 10.1016/j.arbr.2019.11.013.

19. Кудлай Д.А. Гибридные белки CFP10 и ESAT6. Путь от разработки молекулы до скрининга населения на туберкулезную инфекцию. Иммунология. 2021;42(2):166–174. DOI: 10.33029/0206-4952-2021-42-2-166-174.

20. Кудлай Д.А., Докторова Н.П. Антигены ESAT-6 и CFP10 как субстрат биотехнологической молекулы. Возможности применения в медицине. Инфекция и иммунитет. 2022;12(3):439–449. DOI: 10.15789/2220-7619-EAC1763.

21. Чурина Е.Г., Уразова О.И., Новицкий В.В., Есимова И.Е., Кононова Т.Е., Филинюк О.В. и др. Факторы дисрегуляции иммунного ответа (на различных этапах его реализации) при туберкулезе легких. Бюллетень сибирской медицины. 2016;15(5):166–177. DOI: 10.20538/1682-0363-2016-5-166-177.

22. Kononova T.E., Urazova O.I., Novitskii V.V., Churina E.G., Zakharova P.A. Expression oftranscription factors RORC2 and FoxP3 mRNA in lymphocytes of patients with pulmonary tuberculosis. Cell Tiss. Biol. 2015;9:167–172. DOI: 10.1134/S1990519X15030062.

23. He X.Y., Xiao L., Chen H.B., Hao J., Li J., Wang Y.J. et al. T regulatory cells and Th1/Th2 cytokines in peripheral blood from tuberculosis patients. Eur. J. Clin. Microbiol. Infect. Dis. 2010;29(6):643–650. DOI: 10.1007/s10096-010-0908-0.

24. Fan R., Xiang Y., Yang L., Liu Y., Chen P., Wang L. et al. Impaired NK cells’ activity and increased numbers of CD4+ CD25+ regulatory T cells in multidrug-resistant Mycobacterium tuberculosis patients. Tuberculosis (Edinb.). 2016;98:13–20. DOI: 10.1016/j.tube.2016.02.001.

25. Zhang J.A., Lu Y.B., Wang W.D., Liu G.B., Chen C., Shen L. et al. BTLA-expressing dendritic cells in patients with tuberculosis exhibit reduced production of IL-12/IFN-α and increased production of IL-4 and TGF-β, favoring Th2 and Foxp3+ Treg polarization. Front. Immunol. 2020;11:518. DOI: 10.3389/fimmu.2020.00518.

26. Tan Q., Xie W.P., Min R., Dai G.Q., Xu C.C., Pan H.Q. et al. Characterization of Th1- and Th2-type immune response in human multidrug-resistant tuberculosis. Eur. J. Clin. Microbiol. Infect. Dis. 2012;31(6):1233–1242. DOI: 10.1007/s10096-011-1434-4.

27. Jia F., Zhao Q., Shi P., Liu H., Zhang F. Dupilumab. Advances in the off-label usage of IL4/IL13 antagonist in dermatoses. Dermatol. Ther. 2022;35(12):e15924. DOI: 10.1111/dth.15924.