Экспрессия молекул, характеризующих метаболическую и цитотоксическую активность разных субпопуляций натуральных киллеров периферической крови при беременности

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

При беременности функции натуральных киллеров (NK-клеток) периферической крови существенно меняются, что главным образом связано с угнетением их цитотоксичности. Функциональная активность NK-клеток напрямую взаимосвязана с их метаболическим статусом, однако эти изменения при физиологической беременности не исследованы. Цель данной работы – изучить экспрессию молекул Glut-1, CD94 и СD107a, характеризующих метаболическую и цитотоксическую активность, а также массу митохондрий разных субпопуляций NK-клеток периферической крови в I и III триместрах физиологической беременности. Объектом исследования являлась периферическая кровь практически здоровых женщин в I и III триместрах физиологической беременности. Группу сравнения составили практически здоровые небеременные женщины в фолликулярной фазе менструального цикла. Экспрессию молекул Glut-1, CD94, CD107a и массу митохондрий оценивали методом проточной цитофлуориметрии на регуляторных (CD16–CD56bright), цитотоксических (CD16+CD56dim), минорных цитотоксических (CD16hiCD56–) NK-клетках. Установлено, что у небеременных минорные цитотоксические CD16hiCD56–NK обладают наибольшей экспрессией Glut-1, CD107a и наименьшей экспрессией CD94 по сравнению с остальными субпопуляциями NK-клеток. На регуляторных CD16–CD56brightNK и цитотоксических CD16+CD56dimNK экспрессия этих молекул сравнима между собой, как и масса митохондрий во всех исследуемых субпопуляциях. В I триместре экспрессия Glut-1 была выше на регуляторных CD16–CD56brightNK, а масса митохондрий и экспрессия CD94, CD107a на всех NK-клетках не отличалась от небеременных. В III триместре в цитотоксических CD16+CD56dimNK масса митохондрий была выше, а экспрессия CD94 ниже, чем у небеременных, а на регуляторных CD16– CD56brightNK экспрессия CD94 была выше по сравнению с таковой в I триместре. Экспрессия CD107a в минорных цитотоксических CD16hiCD56–NK была ниже, чем у небеременных, а в остальных субпопуляциях не менялась, как и экспрессия Glut-1. Таким образом, разные субпопуляции NK-клеток периферической крови гетерогенны по экспрессии Glut-1, CD107a, CD94. Экспрессия этих молекул при физиологической беременности меняется по триместрам. Полученные результаты важны для понимания механизмов регуляции функций NK-клеток при беременности.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. Г. Орлова

Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: orlova_katy@mail.ru
Россия, Пермь

О. А. Логинова

Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН

Email: orlova_katy@mail.ru
Россия, Пермь

О. Л. Горбунова

Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН

Email: orlova_katy@mail.ru
Россия, Пермь

С. В. Ширшев

Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН

Email: orlova_katy@mail.ru
Россия, Пермь

Список литературы

  1. Saito S, Nakashima A, Myojo-Higuma S, Shiozaki A (2008) The balance between cytotoxic NK cells and regulatory NK cells in human pregnancy. J Reprod Immunol 77(1): 14–22. https://doi.org/10.1016/j.jri.2007.04.007
  2. Di Santo JP (2008) Functionally distinct NK-cell subsets: developmental origins and biological implications. Eur J Immunol 38(11): 2948–2951. https://doi.org/10.1002/eji.200838830
  3. Cocker ATH, Liu F, Djaoud Z, Guethlein LA, Parham P (2022) CD56-negative NK cells: Frequency in peripheral blood, expansion during HIV-1 infection, functional capacity and KIR expression. Front Immunol 13: 992723. https://doi.org/10.3389/fimmu.2022.992723
  4. Wijaya RS, Read SA, Schibeci S, Han S, Azardaryany MK, van der Poorten D, Lin R, Yuen L, Lam V, Douglas MW, George J, Ahlenstiel G (2021) Expansion of dysfunctional CD56–CD16+ NK cells in chronic hepatitis B patients. Liver Int 41(5): 969–981. https://doi.org/10.1111/liv.14784
  5. Braud VM, Allan DSJ, O’Callaghan CA, Soderstrom K, D’Andrea A, Ogg GS, Lazetic S, Young NT, Bell JI, Phillips JH, Lanier LL, McMichael AJ (1998) HLA-E binds to natural killer cell receptors CD94/NKG2A, B and C. Nature 391: 795–799. https://doi.org/10.1038/35869
  6. Kusumi M, Yamashita T, Fujii T, Nagamatsu T, Kozuma S, Taketani Y (2006) Expression patterns of lectin-like natural killer receptors, inhibitory CD94/NKG2A, and activating CD94/NKG2C on decidual CD56bright natural killer cells differ from those on peripheral CD56dim natural killer cells. J Reprod Immunol 70(1–2): 33–42. https://doi.org/10.1016/j.jri.2005.12.008
  7. Moffett A, Shreeve N (2015) First do no harm: uterine natural killer (NK) cells in assisted reproduction. Hum Reprod 30: 1519–1525. https://doi.org/10.1093 /humrep/dev098
  8. Shreeve N, Depierreux D, Hawkes D, Traherne JA, Sovio U, Huhn O, Jayaraman J, Horowitz A, Ghadially H, Perry JRB, Moffett A, Sled JG, Sharkey AM, Colucci F (2021) The CD94/NKG2A inhibitory receptor educates uterine NK cells to optimize pregnancy outcomes in humans and mice. Immunity 54(6): 1231–1244.e4. https://doi.org/10.1016/j.immuni.2021.03.021
  9. Alter G, Malenfant JM, Altfeld M (2004) CD107a as a functional marker for the identification of natural killer cell activity. J Immunol Methods 294: 15–22. https://doi.org/10.1016/j.jim.2004.08.008
  10. Galandrini R, Palmieri G, Paolini R, Piccoli M, Frati L, Santoni A (1997) Selective binding of shc-SH2 domain to tyrosine-phosphorylated zeta but not gamma-chain upon CD16 ligation on human NK cells. J Immunol 159(8): 3767–3773. https://doi.org/10.4049/jimmunol.159.8.3767
  11. Arruvito L, Giulianelli S, Flores AC, Paladino N, Barboza M, Lanari C, Fainboim L (2008) NK cells expressing a progesterone receptor are susceptible to progesterone-induced apoptosis. J Immunol 180(8): 5746–5753 https://doi.org/10.4049/jimmunol.180.8.5746
  12. Shirshev SV, Nekrasova IV, Gorbunova OL, Orlova EG (2017) Hormonal regulation of NK cell cytotoxic activity. Dokl Biol Sci 472(1): 28–30. https://doi.org/10.1134/S0012496617010021
  13. Szekeres-Bartho J (2009) Progesterone-mediated immunomodulation in pregnancy: its relevance to leukocyte immunotherapy of recurrent miscarriage. Immunotherapy (5): 873–882. https://doi.org/10.2217/imt.09.54. PMID: 20636029
  14. Shojaei Z, Jafarpour R, Mehdizadeh S, Bayatipoor H, Pashangzadeh S, Motallebnezhad M (2022) Functional prominence of natural killer cells and natural killer T cells in pregnancy and infertility: A comprehensive review and update. Pathol Res Pract 238: 154062. https://doi.org/ 10.1016/j.prp.2022.154062
  15. Mikhailova V, Grebenkina P, Khokhlova E, Davydova A, Salloum Z, Tyshchuk E, Zagainova V, Markova K, Kogan I, Selkov S, Sokolov D (2022) Pro- and anti-inflammatory cytokines in the context of NK cell-trophoblast interactions. Int J Mol Sci 23(4): 2387. https://doi.org/10.3390/ijms23042387
  16. Shi Y, Ling B, Zhou Y, Gao T, Feng D, Xiao M, Feng L (2007) Interferon-gamma expression in natural killer cells and natural killer T cells is suppressed in early pregnancy. Cell Mol Immunol 4(5): 389–394. http://www.cmi.ustc.edu.cn/4/5/389.pdf
  17. Орлова ЕГ, Логинова ОА, Горбунова ОЛ, Каримова НВ, Ширшев СВ (2023) Экспрессия молекул ТИМ-3, CD49a, CD9 на натуральных киллерах (NK) и Т-лимфоцитах с функциями NK периферической крови в разные сроки физиологической беременности. Рос физиол журн им ИМ Сеченова 109(5): 572–587. [Orlova EG, Loginova OA, Gorbunova OL, Karimova NV, Shirshev SV (2023) Expression of TIM-3, CD49a, CD9 molecules on natural killer cells (NK) and T-lymphocytes with NK functions of peripheral blood at different periods of physiological pregnancy Russ J Physiol 109(5): 572–587. (In Russ)]. https://doi.org/10.1134/S0022093023030146
  18. Михайлова ВА, Белякова КЛ, Сельков СА, Соколов ДИ (2017) Особенности дифференцировки NK-клеток: CD56dim и CD56bright NK-клетки во время и вне беременности Мед иммунол 19(1): 19–26. [Mikhailova VA, Belyakova KL, Selkov SA, Sokolov DI (2017) Features of NK cell differentiation: CD56dim and CD56bright NK cells during and outside pregnancy Med Immunol 19(1): 19–26. (In Russ)]. https://doi.org/10.15789/1563–0625–2017–1–19–26
  19. Sotnikova N, Voronin D, Antsiferova Y, Bukina E (2014) Interaction of decidual CD56+NK with trophoblast cells during normal pregnancy and recurrent spontaneous abortion at early term of gestation. Scand J Immunol 80(3): 198–208. https://doi.org/10.1111/sji.12196
  20. Гребнева ОС, Зильбер МЮ (2015) Особенности субпопуляционного состава иммунокомпетентных клеток плацент после преждевременной отслойки. Пермск мед журн 32(1): 12–17. [Grebneva OS, Silber MU (2015) Characteristics of the subpopulation composition of immunocompetent cell placenta after a pre-existing layer Perm Med J 32(1): 12–17. (In Russ)]. https://doi.org/10.17816/pmj32112–17
  21. Keating SE, Zaiatz-Bittencourt V, Loftus RM, Keane C, Brennan K, Finlay DK, Gardiner CM (2016) Metabolic Reprogramming Supports IFN-γ Production by CD56bright NK Cells. J Immunol 196(6): 2552–2560. https://doi.org/10.4049 /jimmunol.1501783
  22. Cong J (2020) Metabolism of natural killer cells and other innate lymphoid cells. Front Immunol 11: 1989. https://doi.org/ 10.3389/fimmu.2020.01989
  23. Highton AJ, Diercks BP, Möckl F, Martrus G, Sauter J, Schmidt AH, Bunders MJ, Körner C, Guse AH, Altfeld M (2020) High metabolic function and resilience of NKG2A-educated NK cells. Front Immunol 11: 559576. https://doi.org/10.3389/fimmu.2020.559576
  24. Pfeifer C, Highton AJ, Peine S, Sauter J, Schmidt AH, Bunders MJ, Altfeld M, Körner C (2018) Natural killer cell education is associated with a distinct glycolytic profile. Front Immunol 9: 3020. https://doi.org/10.3389/fimmu.2018.03020
  25. Presley AD, Fuller KM, Arriaga EA (2003) MitoTracker Green labeling of mitochondrial proteins and their subsequent analysis by capillary electrophoresis with laser-induced fluorescence detection. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci 793: 141. https://doi.org/10.1016/s1570–0232(03)00371–4
  26. Cottet-Rousselle C, Ronot X, Leverve X, Mayol JF (2011) Cytometric assessment of mitochondria using fluorescent probes. Cytometry A 79(6): 405–425. https://doi.org/10.1002/cyto.a.21061
  27. Meggyes M, Miko E, Polgar B, Bogar B, Farkas B, Illes Z (2014) Peripheral blood TIM-3 positive NK and CD8+T cells throughout pregnancy: TIM-3/Galectin-9 interaction and its possible role during pregnancy. PLoS One 9(3): e92371. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0092371
  28. Meggyes M, Nagy DU, Feik T, Boros A, Polgar B, Szereday L (2022) Examination of the TIGIT-CD226-CD112-CD155 immune checkpoint network during a healthy pregnancy. Int J Mol Sci 23(18): 10776. https://doi.org/10.3390/ijms231810776
  29. Whettlock M, Woon E, Cuff AO, Browne B, Johnson MR, Male V (2022) Dynamic changes in uterine NK cell subset frequency and function over the menstrual cycle and pregnancy emily. Front Immunol 13: 880438. https://doi.org/10.3389/fimmu.2022.880438
  30. Pegram HJ, Andrews DM, Smyth MJ, Darcy PK, Kershaw MH (2011) Activating and inhibitory receptors of natural killer cells. Immunol Cell Biol 89(2): 216–224. https://doi.org/10.1038/icb.2010.78
  31. Beziat V, Hervier B, Achour A, Boutolleau D, Marfain-Koka A, Vieillard V (2011) Human NKG2A overrides NKG2C effector functions to prevent autoreactivity of NK cells. Blood 117: 4394–4396. https://doi.org/10.1182/blood-2010–11–319194
  32. Reyes R, Cardeñes B, Machado-Pineda Y, Cabañas C (2018) Tetraspanin CD9: A key regulator of cell adhesion in the immune system. Front Immunol 9: 863. https://doi.org/10.3389/fimmu.2018.00863
  33. Ширшев СВ (2009) Иммунология материнско-фетальных взаимодействий. Екатеринбург. УрО РАН. [Shirshev SV (2009) Immunology of maternal-fetal interactions. Ekaterinburg. Ural branch RAS. (In Russ)].
  34. Shirshev SV, Nekrasova IV, Gorbunova OL, Orlova EG, Maslennikova IL (2017) MicroRNA in hormonal mechanisms of regulation of NK cell function. Dokl Biochem Biophys 474(1): 168–172. https://doi.org/10.1134/S160767291703005X

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Стратегия гейтирования, используемая для анализа разных субпопуляций NK-клеток периферической крови и экспрессии молекул Glut-1, CD94, CD107a, массы митохондрий (a) – выделение гейта лимфоцитов по параметрам площади прямого (FSC-A) и высоты бокового (SSC-H) светорассеивания; дискриминация слипшихся клеток (дуплетов) по параметрам площади и высоты прямого светорассеивания (FSC-A/FSC-H); определение живых клеток (living cells), негативных по окрашиванию ZombieUV™ (ZombieUV™ Fixable Viability Kit, Bio Legend); выделение негативной популяции по маркерам CD3/CD14/CD19 в гейте живых PBMC; определение регуляторной субпопуляции (regulatory) NK-клеток как процента CD16–CD56bright и цитотоксических субпопуляций (cytotoxic) NK-клеток как процента CD16+CD56dim и CD16hiCD56– – в гейте CD3/CD14/CD19-негативных PBMC. На рис. 1 представлены гистограммы одного репрезентативного эксперимента. (b) Изотипический контроль и оценка экспрессии молекулы Glut-1 в исследуемых субпопуляциях NK-клеток. (c) Негативный контроль и процент накапливающих MitoSpy Green (Mito+) клеток в разных субпопуляциях NK-клеток. (d) Изотипический контроль и оценка экспрессии молекулы CD107a в разных субпопуляциях NK-клеток. (e) Изотипический контроль и оценка экспрессии молекулы CD94 в исследуемых субпопуляциях NK-клеток.

Скачать (391KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Процент клеток, позитивных по экспрессии Glut-1, CD107a, CD94, включению митохондриального зонда MitoSpy Green FM в разных субпопуляциях NK-клеток периферической крови у небеременных (NP), беременных в I и III триместрах физиологической беременности. CD16–CD56brightNK – регуляторные NK-клетки; CD16+CD56dimNK – цитотоксические NK-клетки; CD16hiCD56NK– – минорная субпопуляция цитотоксических NK-клеток; данные представлены в виде медианы и межквартильного размаха, Me (Q1 – Q3); на рис. 2b по оси ординат представлена медиана яркости флуоресценции (MFI, Median Fluorescence Intensity) в клетках, содержащих MitoSpy Green FM; # – p < 0.05 по отношению к группе небеременных (NP) по критерию Крускала – Уоллиса; * – p < 0.05, ** – p < 0.01, *** – p < 0.001, **** – p < 0.0001 между процентом разных типов NK-клеток в одной группе по критерию Крускала – Уоллиса.

Скачать (141KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024