CC BY
69
УДК 616-002.5:575.174.015.3
ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНОВ ИММУНОСУПРЕССОРНЫХ ЦИТОКИНОВ IL-10 И TGF-P ПРИ ТУБЕРКУЛЕЗНОЙ ИНФЕКЦИИ
Чурина Е.Г.1, Уразова О.И.1, Новицкий В.В.1,2, Филинюк О.В.1
1 Сибирский государственный медицинский университет, г. Томск
2 Национальный исследовательский Томский государственный университет, г. Томск
РЕЗЮМЕ
Целью работы явилось исследование связи аллельного полиморфизма генов ILIO и TGFBc изменениями базальной и BCG-индуцированной продукции соответствующих иммуносупрессорных цито-кинов IL-10 и TGF-ß мононуклеарными лейкоцитами in vitro у пациентов с впервые выявленным туберкулезом легких (ТБ) в зависимости от клинической формы заболевания. Оценку продукции цитокинов осуществляли путем измерения их концентрации в культуральных супернатантах методом твердофазного иммуноферментного анализа (ELISA).Для исследования полиморфных участков генов цитокинов использовали аллельспецифичную амплификацию специфических участков генома. Материалом исследования являлись ДНК и супернатанты культуральных суспензий мононуклеарных лейкоцитов, выделенных из периферической венозной крови у здоровых добровольцев и больных ТБ. В ходе проведенных исследований выявлено, что базальная и BCG-индуцированная гиперпродукция IL-10 in vitro определяется при ТБ вне зависимости от генотипа локуса С-592А гена ILIO. Наряду с этим у больных инфильтративным и диссеминирован-ным ТБ генотип АА полиморфизма гена ILIO ассоциирован с максимальной, а генотип СС - с минимальной продукцией IL-10 in vitro. Анализ продукции TGF-ß in vitro у больных ТБ показал ее увеличение только в случае носительства аллеля Т(С-509Т) гена TGFB. При этом у больных диссеминированным ТБ с гомозиготным генотипом TT фиксировалось увеличение как базальной, так и BCG-индуцированной продукции TGF-ß, а у больных инфильтративным ТБ - только при индукции клеток антигеном BCG.
Таким образом, гиперпродукция цитокинов с ингибирующей активностью у больных ТБ является генетически детерминированной и способствует формированию супрессорного режима иммуноре-гуляции. При этом выраженное увеличение секреции цитокинов IL-10 и TGF-ß in vitro у больных ТБ ассоциировано с носительством аллеля А и генотипа АА (С-592А) гена ILIO и аллеля Т и генотипа TT (С-509Т) гена TGFB.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: полиморфизм генов, цитокины, IL-10, TGF-ß, туберкулез легких, иммунный ответ, иммуносупрессия.
Введение
Генетическая регуляция — сложный процесс, складывающийся из взаимодействия множества участков генома. Туберкулез (ТБ) как мультифакторная патология развивается в результате действия множества генов, каждый из которых вносит свой вклад в развитие туберкулезной инфекции. Полиморфизм генов, белковые продукты которых вовлечены в механизмы иммунологической защиты, определяет степень резистентности к микобактериальной инфекции, а
ED Уразова Ольга Ивановна, тел.: 8-903-913-1483; e-mail: [email protected]
также тяжесть и продолжительность заболевания [1]. У большинства людей, инфицированных Mycobacterium tuberculosis, развивается протективный иммунитет, и лишь у 5—10% индивидов иммунный ответ оказывается неэффективным, в результате чего происходят реактивация латентно протекающей инфекции и развитие активных форм ТБ. С одной стороны, это может быть обусловлено тем, что генетический контроль над функционированием иммунной системы вариабелен и способен повышать риск заболевания ТБ. С другой стороны, особенности иммунопатогенеза туберкулезной инфекции связаны с доминирующим влиянием факторов супрессии иммунного ответа на
различных стадиях его реализации. Так, ранее нами было установлено, что у больных ТБ повышено содержание в периферической крови регуляторных Т-лимфоцитов (Treg) на фоне увеличения их функциональной активности [2, 3]. В ходе проведения дальнейших исследований стал актуальным вопрос о том, является ли супрессорный режим функционирования иммунной системы при ТБ генетически детерминированным или же это следствие дисрегуляции иммунной системы, индуцированной возбудителем.
Поскольку экзонные последовательности генов цитокинов очень консервативны, а экспрессия соответствующего участка генома непосредственно контролируется его промотором, целью работы явилось исследование у больных ТБполиморфизмов промотор-ных регионов генов ILIO и TGFB, которые влияютна количество генного продукта (продукцию клетками иммуносупрессорных цитокинов IL-10 и TGF-ß),HO не изменяют аминокислотной последовательности белка и его функций.
Материал и методы
Обследовано 140 пациентов с впервые выявленным ТБ (90 мужчин и 50 женщин в возрасте от 18 до 55 лет, средний возраст - (47,2 + 8,3) года), поступивших на стационарное лечение в Томскую областную клиническую туберкулезную больницу. Диагноз ТБ устанавливался на основании клинической картины заболевания, рентгенологического исследования легких, данных микроскопического и бактериологического исследования мокроты. Все больные были разделены на две группы по клинической форме заболевания: группу с инфильтративным туберкулезом легких (МТБ) составили 95 человек, группу с диссеминиро-ванным туберкулезом легких (ДТБ) — 45 человек. В исследование не включались больные, получавшие на момент исследования терапию противотуберкулезными, нестероидными противовоспалительными препаратами и глюкокортикостероидами; больные с тяжелыми сопутствующими заболеваниями (онкопатоло-гия, сахарный диабет, бронхиальная астма); больные с иммунозависимыми, в том числе аутоиммунными и аллергическими заболеваниями, инфицированные вирусами гепатита и ВИЧ; больные, которым применялась иммунотерапия.
Группу сравнения образовали 75 здоровых добровольцев (45 мужчин и 30 женщин, возраст (42,5+7,4) года), не имеющие в анамнезе хронических инфекционных заболеваний, аллергических реакций, заболеваемость острыми респираторными вирусными и бактериальными инфекциями которых составляла не чаще 3-4 раз в год.
Материалом исследования являлись ДНК и супер-натанты культуральных суспензий мононуклеарных лейкоцитов, выделенных из периферической крови, взятой утром натощак из локтевой вены в количестве 10 мл у больных ТБ до назначения специфической химиотерапии и у здоровых добровольцев.
Определение концентрации цитокинов в суперна-тантах культуральных суспензий мононуклеарных лейкоцитов до и после стимуляции клеток антигеном (BCG - Badila Calmette-Guerin) осуществляли с помощью твердофазного иммуноферментного «сэндвиче-вого» метода (ELISA). Выделение мононуклеарных лейкоцитов из цельной крови выполнялина градиенте плотности фиколл-урографина (р = 1077 кг/м3) (Мед-биоспектр, Россия). Процедуру иммуноферментного анализа выполняли по инструкциям, предлагаемым производителями тест-систем (Протеиновый контур, Россия; Biosource, США). Оптическую плотность содержимого ячеек планшета регистрировали на фотометре-анализаторе Multiscan EX (Финляндия) при длине волны 450 нм.
Выделение ДНК из крови выполняли согласно инструкции, прилагаемой к набору «ДНК-сорб-В» (Ин-терЛабСервис, Россия). Исследование полиморфных участков генов цитокинов осуществлялось с использованием аллельспецифичной амплификации специфических участков генома [4].Амплификацию проводили согласно инструкции, прилагаемой к набору «Ампли-Сенс-200-1» (ИнтерАабСервис, Россия), методом по-лимеразной цепной реакции с применением амплифи-катора «Терцик МС2» (ДНК-технология, Россия). Были исследованы полиморфные сайты С-592А гена ILIO (rsl800872) и С-509Т гена TGFB (rsl800469).
Статистический анализ результатов измерения продукции цитокинов проводили с использованием стандартного пакета программ SPSS 11.0. Гипотезу о нормальном распределении выборочных данных проверяли по критерию Колмогорова—Смирнова. Для каждой выборки вычисляли медиану, 25-й и 75-й процентили. Для оценки статистической значимости различий выборок, не подчиняющихся нормальному распределению, использовали [/-критерий Манна— Уитни (для независимых выборок) и критерий Вилкоксона (для зависимых выборок). Различия считались достоверными при уровне значимости р< 0,05.
Результаты
Известно, что изменения в промоторной области влекут за собой изменение активности контролируемого гена. В настоящей работе нами был проведен поиск ассоциаций аллельных вариантов полиморфных
сайтов С-592А гена ILIO и С-509Т гена TGFB с уровнем продукции соответствующих цитокинов in vitro.
Исследование продукции IL-10 invitroB зависимости от аллельного полиморфизма С-592А гена ILIO показало, что у здоровых добровольцев и больных ТБ с генотипом АА уровень IL-10 в супернатантах куль-туральных суспензий мононуклеарных лейкоцитов превышал его содержание у лиц, имеющих генотипы ССи CA (табл. 1). При этом у пациентов с ТБ (равно как и у здоровых добровольцев), несущих генотип СС(С-592А) гена ILIO,базальная и BCG-индуцирован-ная продукция исследуемого цитокина была минимальной. В группах больных МТБ и ДТБ отмечалась сходная картина (табл. 1).
Анализ продукции TGF-ß in vitro в зависимости от аллельного варианта полиморфизма С-509Т гена TGFB выявил, что у гомозиготных по аллелю Т больных ТБ (как и в группе контроля) отмечался максимальный, а у гомозигот по аллелю С — минимальный
ее уровень (табл. 2). Было показано также, что в общей группе пациентов с ТБ продукция TGF-p у гомозигот по аллелю Т и СГ-гетерозиготных носителей полиморфизма С-509Т гена TGFB была значимо выше, чем у здоровых добровольцев. Что же касается продукции TGF-p у больных ТБ с генотипом СС, то она оказалась сопоставимой с нормой (табл. 2).
У больных МТБ и ДТБ, несущих генотип ТТ (С-509Т) гена TGFB, продукция TGF-p in vitro была выше, чем в случае носительства генотипа СС (табл. 2). Кроме того, увеличение базальной продукции исследуемого цитокина по сравнению с группой здоровых добровольцев было зарегистрировано в группах больных МТБ и ДТБ, несущих генотип СТ, и у больных ДТБ с генотипом ТТ. У последних и при МТБ (у носителей аналогичного генотипа ТТ) также было выявлено значимое увеличение BCG-индуцированной продукции TGF-p сравнительно с нормой (табл. 2).
Таблица 1
Содержание IL-10 в супернатантах культуральных суспензий мононуклеарных лейкоцитов крови (пг/мл) у здоровых добровольцев и больных туберкулезом легких в зависимости от генотипа локуса С-592А гена ILIO, Ме (Qi-Qj)
Секреция цитокина Группа обследованных лиц
Здоровые доноры Больные туберкулезом легких
ИТБ ДТБ
СС Базальная 8,11 (6,71-9,38) рсс/сА = 0,042 19,27 (16,40-23,37) />1 = 0,033; РСС/СА = 0,028
22,24 (18,03-24,31) />1 = 0,023; РСС/СА = 0,013 18,55 (16,40-20,74) />1 = 0,039; РСС/СА = 0,019
При индукции BCG 18,40 (7,11-20,22) рсс/сА = 0,037 23,71 (22,21-33,36) />1 = 0,040; РСС/СА = 0,011
24,84 (22,89-35,68) />1 = 0,034 25,25 (20,74-30,10) pi = 0,048
CA Базальная 23,84 (21,78-33,70) рСА'АА = 0,032 52,14 (39,25-74,94) />1 = 0,019
58,05 (40,53-91,27) />1 = 0,014 49,19 (37,02-74,94) />1 = 0,026; РСА/АА = 0,012
При индукции BCG 23,07 (20,22-35,37) 65,73 (37,26-120,00) pi = 0,022
67,60 (46,00-125,60) />1 = 0,016 60,86 (33,36-81,19) р\ = 0,028
АА Базальная 38,30 (33,36-43,25) Рсс/аа = 0,045 114,04 (95,75-120,04) pi = 0,023; рсс/АА = 0,008
110,70 (80,80-117,39) />1 = 0,008; РСС/АА = 0,011 122,70 (110,22-124,44) />1 = 0,002; РСС/АА= 0,005
При индукции BCG 40,04 (35,11-44,98) Рсс/аа = 0,038 104,15 (64,66-119,00) />1 = 0,025; рсс/АА = 0,017
116,00 (37,02-122,00) />1 = 0,044; рсс/АА = 0,013 92,31 (87,34-93,43) Pi = 0,031; рсс/АА = 0,010
Примечание, рсс/сл, Рса/аа, Рсс/аа ~ уровень статистической значимости различий показателей в зависимости от аллельного варианта локуса С-592А гена ILIO', здесь и в табл. 2: * — в общей группе больных туберкулезом легких, ИТБ — инфильтративный туберкулез легких, ДТБ — диссеминированный туберкулез легких, pi — уровень статистической значимости различий по сравнению с параметрами у здоровых доноров.
Таблица 2
Содержание TGF- Рв супернатантах культуральных суспензий мононуклеарных лейкоцитов крови (пг/мл) у здоровых добровольцев и больных туберкулезом легких в зависимости от генотипа локуса С-509Т гена ТСН5, Ме (Й1-<2з)
Секреция цитокина Группа обследованных лиц
Здоровые Больные туберкулезом легких
доноры ИТБ ДТБ
СС Базальная 838,20 (623,32-929,81) 762,55 (591 рсс/ст 84-950,61) = 0,037
819,80 (610,37-986,71) рсс/ст = 0,043 671,00 (566,28-850,41)
При индук- 1047,10 (907,87-1299,54) 875,16 (623,77-939,84)
ции БСО 939,80 (838,24-1466,90) 654,95 (580,08-799,24)
CT Базальная 934,20 (913,21-1000,00) Рст/тт = 0,022 1197,13 (1013,11-1452,09) pi = 0,040; рст/тт = 0,011
1181,95 (1053,62-1305,98) Pi = 0,035 1452,00 (907,28-2558,61) pi = 0,046
При индукции БСО 745,0 (586,07-1164,53) 1105,50 (734 рст/тт ,51-1298,47) = 0,027
1254,70 (847,53-1471,65) рст/тт = 0,008 806,96 (734,56-1298,43) рст/тт = 0,004
TT Базальная 1487,20 (1327,22-1726,01) рсс/тт = 0,017 2276,10 (1913,20-2872,18) pi = 0,014; рсс/тт = 0,001
1360,00 (1290,10-1645,54) рсс/тт = 0,028 2466,20 (2044,49-3178,72) pi = 0,019; /),= 0,042 рсс/тт = 0,011
При индукции БСО 1087,80 (1009,22-1198,80) 3051,40 (2423,37-3325,20) pi = 0,001; рсс/тт = 0,009
3020,20 (2120,22-3345,47) pi = 0,001; рсс/тт = 0,001 3225,20 (3120,28-3325,40) pi = 0,001; рсс/тт = 0,006
Примечание, рсс/ст, рст/тт, рсс/тт ~ уровень статистической значимости различий показателей в зависимости от аллельного варианта локуса С-509Т гена ТСРВ\ р2~ уровень статистической значимости различий по сравнению с параметрами у больных ИТБ.
Обсуждение
Молекулярно-генетические методы и технологии стали неотъемлемой частью иммунологии XXI в, что ознаменовало ее переход на качественно новый уровень. Важным направлением иммуногенетических исследований стало изучение функционального полиморфизма генов цитокинов, связанного с заменами единичных нуклеотидов (single nucleotide polymorphism -SNP). Важно, что любые мутации в генах цитокинов приводят к серьезным нарушениям иммунитета, при этом у человека подобные мутации встречаются достаточно редко, что свидетельствует о важнейшей роли цитокинов в осуществлении защитных реакций [5, 6].
Факт клинической манифестации ТБ связан с функциональной несостоятельностью воспалительного и цитотоксического клеточного иммунного ответа на фоне активации факторов супрессии и ТЬ2-зависимого гуморального иммунитета с преобладанием характерного цитокинового профиля [3]. Известно, что продукция цитокинов является индуцибельной, активация транскрипции гена зависит от связывания транскрип-
ционных факторов с регуляторной областью гена. В связи с этим нами была проанализирована продукция IL-10 и TGF-ß in vitro в зависимости от аллельного полиморфизма С-592А гена ILIO и С-509Т гена TGFB у больных ТБ.
Основная биологическая роль исследуемых в работе цитокинов — супрессия иммунного ответа, т.е. негативная регуляция функций иммунной системы. Установлено, что IL-10 подавляет продукцию не только провоспалительных цитокинов, но и цитокинов, ассоциированных с Т-лимфоцитами-хелперами типов Th2 и Thl7. Кроме того, показана важная роль IL-10 в ограничении развития реакций врожденного и приобретенного противоинфекционного иммунитета, способных вызывать повреждение тканей организма [7].
В ходе проведенных исследований у пациентов с ТБ (как в общей группе, так и подгруппах больных с ИТБ и ДТБ) было зарегистрировано повышение уровня базальной и BCG-индуцированной продукции IL-10 in vitro вне зависимости от генотипа локуса С-592А гена ILIO. Однако было установлено, что продукция IL-10 у больных ТБ с генотипом СС поли-
морфного сайта гена ILIO является минимальной (табл. 1). В целом распределение генотипов данного полиморфизма по их соотношению с результатами анализа продукции IL-10 in vitro можно представить следующим образом (в порядке возрастания цитоки-нопродукции): СС —> CA —> АА. Таким образом, у пациентов с ТБ аллель А (С-592А) гена ILIO ассоциирован с наиболее выраженным увеличением продукции IL-10 in vitro.
TGF-ß является важнейшим медиатором, участвующим в реализации иммуносупрессорной функции регуляторных Т-лимфоцитов, а также модулирующим их функциональную активность за счет повышения экспрессии гена FOXP3 [8]. TGF-ß обладает регенерирующим и противовоспалительным действием, оказывает антипролиферативное действие на СБ4-позитив-ные Т-лимфоциты посредством угнетения синтеза IL-2 и усиления продукции ингибиторов клеточного цикла. К числу эффектов TGF-ß относятся подавление синтеза цитокинов макрофагами, дендритными клетками и Т-лимфоцитами, что препятствует индукции и реализации Thl-зависимых реакций, поддерживая иммунологическую толерантность к антигенам [9]. Гиперпродукция TGF-ß при ТБ, по всей видимости, является неблагоприятным фактором, поскольку известно, что она способствует хронизации воспалительного процесса, формированию фиброза и деструктивных изменений в легких[10].
Анализ продукции TGF-ß in vitro у пациентов с ТБ в зависимости от аллельного варианта полиморфизма С-509Т гена TGFB показал, что у гомозигот по аллелю Т она существенно выше, чем у здоровых добровольцев, а также у больных ТБ с генотипами CT и СС гена TGFB. При этом у больных ТБ (вне зависимости от клинической формы заболевания) с генотипом СС гена TGFB базальная и BCG-индуцированная продукция TGF-ß in vitro соответствовала норме и была при этом значительно ниже, чем в случае носи-тельства генотипа, гетерозиготного и гомозиготного по аллелю Т (табл. 2).В то же время у пациентов с ТБ (в общем по группе, а также у больных ИТБ и ДТБ) с генотипом CT гена TGFB отмечалось увеличение (сравнительно с нормой) только базальной продукции цитокина, а в случае носительства генотипа ТТ (в общем по группе и при ДТБ) — и базальной, и BCG-индуцированной продукции TGF-ß in vitro (табл. 2), в то время как у больных ИТБ с генотипом ТТ возрастала лишь BCG-индуцированная продукция медиатора (табл. 2). Это дает основание утверждать, что генетически детерминированная гиперпродукция TGF-ß, свидетельствующая о гиперфункции иммуносупрессорных Treg-клеток, определяется носительством аллеля Т
полиморфизма С-509Т гена TGFB и является более характерной для диссеминированной формы ТБ.
В целом установленные изменения продукции IL-10 и TGF-ß in vitro в зависимости от аллельного полиморфизма их генов свидетельствуют о важной роли супрессорных цитокинов в иммунопатогенезе туберкулезной инфекции. В работах ряда авторов показано, что у больных ТБ в биоптатах воспалительной гранулемы обнаруживается значительное количество TGF-ß [10, 11]. Возможно, что локальный синтез цитокина инфицированными макрофагами бронхоальвео-лярного тракта также является одним из механизмов снижения эффективности противотуберкулезной защиты уже на уровне мукозального иммунитета.
Функциональный полиморфизм генов, определяющий высокий уровень продукции иммуносупрессорных цитокинов, является существенным фактором предрасположенности к развитию ТБ и последующей хронизации инфекционного процесса. В то же время пока не установлено, какие мутации и каких именно генов имеют решающее значение. По-видимому, большую роль играют не столько отдельные аллели генов, сколько их сочетания. В связи с этим перспективным направлением иммуногенетиче-ских исследований цитокинов является изучение роли сочетаний аллелей их генов в подверженности к заражению и длительной персистенции возбудителя инфекции в организме.
Заключение
Гиперпродукция цитокинов с ингибирующей активностью у больных ТБ является генетически детерминированной и способствует формированию супрес-сорного режима иммунорегуляции при туберкулезной инфекции. Выраженное увеличение продукции IL-10 и TGF-ß in vitro у больных ТБ ассоциировано с носительством аллеля А и генотипа АА (С-592А) гена ILIO и аллеля Т и генотипа TT (С-509Т) гена TGFB.
Исследования выполнены при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (ГК № 16.512.11.2046 от 14.02.2011 г.), РФФИ (Проект № 11-04-98057-р) и Совета по грантам Президента РФ (НШ-4184.2014.7).
Литература
1. Gonzalo X., Ambroggi М., Cordova Е., Brown Т., Poggi S., Drobniewski F. Molecular epidemiology of Mycobacterium tuberculosis, Buenos Aires, Árgentina // Emerging Infectios Diseases. 2011. V. 17, № 3. P. 528-531. doi: 10.3201/eidl703.100394. l.Churina E.G., Urazova O.I., Novitskiy V.V. The role of Fo*/)J-expressing regulatory T-cells and T-helpers in im-munopathogenesis of multi-drug resistant pulmonary tuber-
culosis // Hindawi Publishing Corporation, "Tuberculosis Research and Treatment". 2012. Vol. 2012. Article 931291. 9 p. doi: 10.1155/2012/931291.
3. Чурина Е.Г., Уразова О.И., Новицкий В.В., Есимова И.Е. Вторичная иммунологическая недостаточность у больных туберкулезом легких. Иммунодиагностика и иммунотерапия. Томск: Печатная мануфактура, 2013. 84 с.
4.Кофшди И.А., Ребриков Д.В. Методы детекции одно-нуклеотидных полиморфизмов: аллель-специфическая ПЦР и гибридизация с олигонуклеотидной пробой // Генетика. 2006. Т. 42, № 1. С. 22-32.
5.Абрамов Д.Д., Кофиади И.А., Уткин К.В., Трофимов Д.Ю., Хаитов P.M., Алексеев Л.П. Полиморфизм одиночных нуклеотидов в генах цитокинов и их рецепторов: биологический эффект и методы идентификации // Иммунология. 2011. № 5. С. 275-280.
è.Kalsotra A., Cooper Т.A. Functional consequences of developmentally regulated alternative splicing // Nat.
Rev. Genet. 2011. V. 12, № 10. P. 715-729. doi: 10.1038/nrg3052.
Т.Симбирцев A.C. Интерлейкин-1: физиология, патология, клиника. М.: Фолиант, 2011. 480 с.
8.Sakaguchi S., Vignali D.A., Rudensky A.Y., Niec R.E., Waldmann H. The plasticity and stability of regulatory T cells// Nat. Rev. Immunol. 2013. V. 13, № 6. P. 461-467. doi: 10.1038/nri3464. Epub. 2013. May 17.
9. Sheppard D. Transforming growth factor beta: a central modulator of pulmonary and airway inflammation and fibrosis 11 Proc. Am. Thorac. Soc. 2006. V. 3, № 5. P. 413-417.
W.Fichtner-Feigl S., Strober W., Kawakami K., Puri R.K., Kitani A. IL-13 signaling through the IL-13alpha2 receptor is involved in induction of TGF-betal production and fibrosis // Nat. Med. 2006. V. 12, № 1. P. 99-106.
11. Co D.O., Hogan L.H., Kim S.L, Sandor M. Mycobacterial granulomas: keys to a long-lasting host-pathogen relationship// Clin. Immunol. 2004. V.113, № 2. P. 130-136.
Поступила в редакцию 05.08.2014 г.
Утверждена к печати 09.10.2014 г.
Чурина Елена Георгиевна — д-р мед. наук, доцент кафедры патофизиологии СибГМУ (г. Томск).
Уразова Ольга Ивановна (ED) — д-р мед. наук, профессор, профессор кафедры патофизиологии СибГМУ (г. Томск).
Новицкий Вячеслав Викторович — д-р мед. наук, профессор, академик РАН, заслуженный деятель науки РФ, зав. кафедрой патофизиологии СибГМУ, старший научный сотрудник лаборатории моделирования физических процессов в биологии и медицине физического факультета НИ ТГУ (г. Томск).
Филинюк Ольга Владимировна — д-р мед. наук, доцент, зав. кафедрой фтизиатрии и пульмонологии (г. Томск). ED Уразова Ольга Ивановна, тел.: 8-903-913-1483; e-mail: [email protected]
POLYMORPHISM OF GENES OF IMMUNOSUPRESSIVE CYTOKINE IL-10 AND TGF-P AT TUBERCULOSIS INFECTION
Churina Ye.G.1, Urazova O.I.1, Novitsky V.V.1'2, Filinyuk O.V.1
1 Siberian State Medical University, Tomsk, Russian Federation 1 National Research Tomsk State University, Tomsk, Russian Federation
ABSTRACT
The aim of the work was the study of connection of allelic polymorphism of IL10 and TGFBgenes with changes in the basal and BCG-induced production of immunosuppressive cytokines IL-10 and TGF-p by mononuclear leukocytes in vitro in patients with the first diagnosed pulmonary tuberculosis (TB), depending on the clinical form of the disease. The evaluation of the cytokines production was conducted by measuring its concentration in culture supernatants by ELISA. The allele-specific amplification of specific stretches of the genome was used for the study of polymorphic genes of cytokines. The DNA and supernatants of culture suspensions of blood mononuclear leucocytes in healthy volunteers and patients with TB were the material of the research. It was shown in the research conducted that the basal and BCG-induced over-production of IL-10 in vitro occurs in patients with TB, regardless of the genotype of the locus of C-592AIL10 gene. In addition, genotype AA of polymorphism of IL10 gene in patients with infiltrative and disseminated TB is associated with the maximum production of IL-10 in vitro and genotype CC - with the minimum production of this cytokine in vitro. Analysis of the production of TGF-p in vitro in patients with TB showed its increase only in case of carriage of allele T (C-509T) of
TGFB gene. In patients with disseminated TB and homosygotic genotype TT the increase in both basal and BCG-induced production of TGF-p was determined, and in patients with infiltrative TB - only after induction of cells by BCG-antigen.
Thus, the over-production of cytokines with inhibiting activity in patients with TB is genetically determined and promotes the formation of suppressive mode of immune-regulation. The increase in the secretion of cytokines IL-10 and TGF-p in vitro in patients with TB are associated with carriage of allele A and genotype AA (C-592A) of IL10 gene and allele T and genotype TT (C-509T) of TGFB gene.
KEY WORDS: gene polymorphism, cytokines, IL-10, TGF-p, pulmonary tuberculosis, immune response, immune-supp»e_ssion.
Bulletin of Siberian Medicine, 2014, vol. 13, no. 5, pp. 107-113
References
1. Gonzalo X., Ambroggi M., Cordova E., Brown T., Poggi S., Drobniewski F. Molecular epidemiology of Mycobacterium tuberculosis, Buenos Aires, Argentina. Emerging Infectios Diseases, 2011, vol. 17, no. 3, pp. 528-531. doi: 10.3201/eidl703.100394.
2. Churina Ye.G., Urazova O.I., Novitsky V.V. The role of Fo*/)J-expressing regulatory T-cells and T-helpers in im-munopathogenesis of multi-drug resistant pulmonary tuberculosis. Hindawi Publishing Corporation, "Tuberculosis Research and Treatment", 2012, vol. 2012, article 931291, 9 p. doi: 10.1155/2012/931291.
3. Churina Ye.G., Urazova O.I., Novicky V.V., Esimova I.Ye. Secondary immune deficiency in patients with pulmonary tuberculosis. Immunodiagnostic and immunotherapy. Tomsk, Pechatnaya manufaktura Publ., 2013. 84 p. (in Russian).
4.Kofiadi I.A., Rebrikov D.V. The methods of single nucleotide polymorphisms detection: the allele-speciflc PCR and hybridization with the oligonucleotide sample. Genetika -Genetics, 2006, vol. 42, no. 1, pp. 22-32 (in Russian).
5. Abramov D.D., Kofiadi I.A., Utkin K.V., Trofimov D.Ju.,
Haitov R.M., Alekseev L.P. Single nucleotide polymorphism in genes of cytokines and their receptors: biological effect and methods of identification. Immunologija — Immunology, 2011, no. 5, pp. 275-280 (in Russian).
6. Kalsotra A., Cooper T.A. Functional consequences of devel-opmentally regulated alternative splicing. Nat. Rev. Genet., 2011, vol. 12, no. 10, pp. 715-729. doi: 10.1038/nrg3052.
7. Simbircev A.S. Interleukin-1: physiology, pathology, clinic. Moscow, Foliant Publ., 2011. 48 p. (in Russian).
8. Sakaguchi S., Vignali D.A., Rudensky A.Y., Niec R.E., Waldmann H. The plasticity and stability of regulatory T cells. Nat. Rev. Immunol., 2013, vol. 13, no. 6, pp. 461467. doi: 10.1038/nri3464. Epub 2013 May 17.
9. Sheppard D. Transforming growth factor beta: a central modulator of pulmonary and airway inflammation and fibrosis. Proc. Am, Thorac. Soc., 2006, vol. 3, no. 5, pp. 413-417.
10. Fichtner-Feigl S., Strober W., Kawakami K., Puri R.K., Ki-tani A. IL-13 signaling through the IL-13alpha2 receptor is involved in induction of TGF-betal production and fibrosis. Nat. Med., 2006, vol. 12, no.l, pp. 99-106.
11. Co D.O., Hogan L.H., Kim S.I., Sandor M. Mycobacterial granulomas: keys to a long-lasting host-pathogen relationship. Clin. Immunol., 2004, vol. 113, no. 2., pp. 130-136.
Churina Yelena G., Siberian State Medical University, Russian Federation. Urazova Olga I. (H), Siberian State Medical University, Russian Federation.
Novitsky Vyacheslav V., Siberian State Medical University, National Research Tomsk State University, Russian Federation. Filinyuk Olga V., Siberian State Medical University, Russian Federation.
Urazova Olga I., Ph. +7-903-913-1483; e-mail: [email protected]
