Russian Journal of ImmunologyRussian Journal of ImmunologyРоссийский иммунологический журнал1028-72212782-7291Russian Society of Immunology1243010.46235/1028-7221-12430-FOHORIGINAL ARTICLESОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИResearch ArticleFunction of human skin T cells in wound healing in the in vitro experimental settingФункция Т-лимфоцитов кожи человека в заживлении ран в эксперименте in vitrohttps://orcid.org/0000-0002-0237-5522KostolomovaElena G.КостоломоваЕлена Геннадьеавна
Russian Federation

PhD (Biology), Associate Professor, Department of Microbiology, Research Associate, Laboratory of Genomics, Proteomics and Metabolomics, University Research Institute of Medical Biotechnology and Biomedicine, Tyumen State Medical University; Head, Research Laboratory, Institute of Fundamental and Clinical Immunology, Tyumen Branch, Tyumen, Russian Federation

к.б.н., доцент кафедры микробиологии, научный сотрудник лаборатории геномики, протеомики и метаболомики Университетского НИИ медицинских биотехнологий и биомедицины ФГБОУ ВО «Тюменский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ; заведующая научно-исследовательской лабораторией ООО «Тюменский филиал института фундаментальной и клинической иммунологии», г. Тюмень, Россия

lenakost@mail.ruStrelinSvyatoslav A.СтрелинСвятослав Александрович
Russian Federation

PhD (Medicine), Associate Professor, Plastic Surgeon, Head Physician, Timur Khidarov IQ Plastique, Moscow, Russian Federation

к.м.н., доцент, врач, пластический хирург «Ай Кью Пластик» Тимура Хайдарова, Москва, Россия

svyatos@mail.ruSukhoveiYuri G.СуховейЮрий Геннадьевич
Russian Federation

PhD, MD (Medicine), Professor, Tyumen Scientific Centre, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences; Leading Research Associate, Institute of Fundamental and Clinical Immunology, Tyumen Branch, Tyumen, Russian Federation

д.м.н., профессор, ФГБУН «Федеральный исследовательский центр “Тюменский научный центр” Сибирского отделения Российской академии наук»; ведущий научный сотрудник ООО «Тюменский филиал института фундаментальной и клинической иммунологии», г. Тюмень, Россия

i_yura62@mail.ruUngerIrina G.УнгерИрина Генриховна
Russian Federation

PhD (Medicine), Director, Leading Research Associate, Institute of Fundamental and Clinical Immunology, Tyumen Branch, Tyumen, Russian Federation

к.м.н., директор, ведущий научный сотрудник ООО «Тюменский филиал института фундаментальной и клинической иммунологии», г. Тюмень, Россия

irinaunger@yandex.ruAkuneevaTatiana V.АкунееваТатьяна Владимировна
Russian Federation

Senior Research Associate, Institute of Fundamental and Clinical Immunology, Tyumen Branch, Tyumen, Russian Federation

старший научный сотрудник ООО «Тюменский филиал института фундаментальной и клинической иммунологии», г. Тюмень, Россия

tatyana_akuneeva@mail.ruMarkovAlexander A.МарковАлександр Анатольевич
Russian Federation

PhD (Medicine), Director, Leading Research Associate, University Research Institute of Medical Biotechnology and Biomedicine, Associate Professor, Department of Preventive Medicine and Rehabilitation, Tyumen State Medical University, Tyumen, Russian Federation

к.м.н., директор, ведущий научный сотрудник Университетского НИИ медицинских биотехнологий и биомедицины, доцент кафедры медицинской профилактики и реабилитации ФГБОУ ВО «Тюменский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ, г. Тюмень, Россия

alexdoktor@inbox.ruPolyanskikhElizaveta D.ПолянскихЕлизавата Дмитриевна
Russian Federation

Student, Institute of Motherhood and Childhood, Tyumen State Medical University, Tyumen, Russian Federation

студентка Института материнства и детства ФГБОУ ВО «Тюменский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ, г. Тюмень, Россия

polyanskih.li@mail.ruTyumen State Medical UniversityФГБОУ ВО «Тюменский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФInstitute of Fundamental and Clinical Immunology, Tyumen BranchООО «Тюменский филиал института фундаментальной и клинической иммунологии»Timur Khidarov IQ Plastique«Ай Кью Пластик» Тимура ХайдароваTyumen Scientific Centre, Siberian Branch, Russian Academy of SciencesФГБУН «Федеральный исследовательский центр “Тюменский научный центр” Сибирского отделения Российской академии наук»070720232621151221606202319062023Copyright ©; 2023, Kostolomova E.G., Strelin S.A., Sukhovei Y.G., Unger I.G., Akuneeva T.V., Markov A.A., Polyanskikh E.D.Copyright ©; 2023, Костоломова Е.Г., Стрелин С.А., Суховей Ю.Г., Унгер И.Г., Акунеева Т.В., Марков А.А., Полянских Е.Д.2023Kostolomova E.G., Strelin S.A., Sukhovei Y.G., Unger I.G., Akuneeva T.V., Markov A.A., Polyanskikh E.D.Костоломова Е.Г., Стрелин С.А., Суховей Ю.Г., Унгер И.Г., Акунеева Т.В., Марков А.А., Полянских Е.Д.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://rusimmun.ru/jour/article/view/12430

Currently, the treatment of persistent non-healing wounds is among the most difficult clinical issues. We studied 20 samples of normal human skin, 10 specimens from patients with acute trauma, and 9 samples from the patients with chronic wounds that did not heal within 2 months. Using multicolor flow cytometry, we found that the resident T lymphocytes (CD3+αβ+ and CD3+γθ+) are able to locally produce biologically active substances, normalize human skin homeostasis, thus promoting the wound healing. The data obtained indicate that the blood contains mainly αβ+T lymphocytes (p < 0.001), while the γθ+T cells detected in wounds represent a population similar to skin cells. We found no difference in the ratio of resident T cells in chronic and acute wounds, and healthy epithelium. Accordingly, non-healing of wounds and chronic clinical course may be caused by dysfunction of T cells. CD69 regulates γθ T cell secretion of growth factors, IFNγ, IL-17 and IL-22. The relative number of CD69-expressing T cells from the patients with acute wounds was significantly increased, if compared with cells from normal epidermis and chronic wounds (10.5%±2.3, 7.6%±1.24, and 3.0%±1.05, respectively. p < 0.001). The number of cells with the CD3+αβ+CD69+ phenotype did not differ significantly between all three groups under comparison. Dysregulation of T cell-mediated healing in chronic wounds is caused by reduced production of IGF-1 by resident CD3+αβ+T lymphocytes (1.7%±0.9 (p < 0.001), and CD3+γθ+ (0.44%±0.02, p < 0.001) compared to CD3+αβ+T cells derived from acute wounds (13.6%±5.6) and CD3+γθ+ (8.9%±3.1). The αβ+ and γθ+ T cells isolated from non-healing chronic wounds did not respond to mitogenic stimuli, unlike the cells obtained from acute wounds and healthy skin. In vitro analysis of cytokine secretion by the CD69-deficient dermal γθ T cells showed a lower spontaneous secretion of IL-22 (4.56%±2.3 and 23.9%±1.05 and 10.6%±1.24, respectively; p < 0.001) and IL-2 (0.9%±0.08 and 22.6%±2.5 and 3.9%±1.0, and respectively; p < 0.01). When analyzing the number of resident γθ skin T cells secreting IL-17, we obtained the following differences for healthy skin (1.4%±0.08), acute wounds (11.3%±3.2) and chronic wounds (31.7%±11.8), thus showing a significant intergroup difference (p < 0.001). T lymphocytes in chronic wounds exhibit some functional disorders and are not able to produce biologically active substances that promote physiological tissue regeneration. The results suggest a role of resident T cells in human skin in wound healing processes and provide new insights into the pathogenesis of chronic wounds.

Полученные результаты показывают роль резидентных Т-клеток кожи человека в патогенезе хронических ран. Изучены 20 образцов нормальной кожи человека, 10 от пациентов перенесших острую травму и 9 от пациентов с хроническими ранами, не заживающими в течение 2 месяцев. С использованием многоцветной проточной цитометрии нами выявлено, что резидентные Т-лимфоциты (CD3+αβ+ и CD3+γδ+) способны локально продуцировать биологически активные вещества, нормализовать гомеостаз кожи человека, что способствует заживлению ран. Полученные данные свидетельствуют о том, что в крови присутствуют в основном αβ+Т-лимфоциты (p < 0,001), γδ+Т-клетки, обнаруженные в ранах, являются популяцией кожи. Не обнаружено различий в соотношении резидентных T-клеток при хронических и острых ранах и здоровым эпителием. Соответственно, незаживление ран и переход в хроническую форму могут быть вызваны нарушением функции Т-лимфоцитов. CD69 регулирует секрецию γδ T-клетками факторов роста, IFNγ, IL-17 и IL-22. Относительное количество Т-клеток, экспрессирующих на своей поверхности CD69, полученных от пациентов с острой раной, достоверно увеличивалось по сравнению с нормальным эпидермисом и хронической раной (10,5%±2,3 и 7,6%±1,24 и 3,0%±1,05 соответственно(р < 0,001)). Количество клеток с фенотипом CD3+αβ+CD69+ достоверно не отличалось у всех трех групп сравнения. Дисрегуляция Т-клеточно-опосредованного заживления при хронических ранах вызвана сниженной продукцией IGF-1 резидентными T-лимфоцитами CD3+αβ+ (1,7%±0,9 (p < 0,001) и CD3+γδ+ (0,44%±0,02 (p < 0,001), по сравнению с T-клетками, выделенными из острых ран CD3+αβ+ (13,6%±5,6) и CD3+γδ+ (8,9%±3,1). Как αβ+ так и γδ+T-лимфоциты, выделенные из незаживающих хронических ран, практически не отвечали на стимуляцию митогенами, в отличие от клеток, полученных из острой раны и здоровой кожи. Анализ секреции исследуемых цитокинов CD69-дефицитными дермальными γδ Т-клетками in vitro показал более низкую спонтанную секрецию IL-22 (4,56%±2,3 и 23,9%±1,05 и 10,6%±1,24 соответственно (р < 0,001)) и IL-2 (0,9%±0,08 и 22,6%±2,5 и 3,9%±1,0 и соответственно (р < 0,01)). Количество γδ Т-клеток кожи секретирующих IL-17: здоровая кожа (1,4%±0,085), острая рана (11,3%±3,2) хроническая рана (31,7%±11,8) (р < 0,001)). Т-лимфоциты в хронических ранах имеют функциональные нарушения и не способны продуцировать биологически активные вещества, способствующие физиологической регенерации ткани.

flow cytometryskinresident T cellswound healingIGF-1IL-2IL-22IL-17проточная цитометриякожарезидентные Т-клеткизаживление ранIGF-1IL-2IL-22IL-17Гольцов С.В., Костоломова Е.Г., Суховей Ю.Г., Паульс В.Ю. Способ определения субпопуляционного состава клеток кожи и получения цитоиммунограммы кожи. Патент RU2630607 (Россия) от 02.06.2016. [Goltsov S.V., Kostolomova E.G., Suhovei Yu.G., Pauls V.Yu. A method for determining the subpopulation composition of skin cells and obtaining a skin cytoimmunogram. Patent RU2630607 (Russia) on 02.06.2016].Костоломова Е.Г., Суховей Ю.Г., Унгер И.Г. Дозозависимое влияние лиофилизированного экстракта клеток куриного эмбриона на индуцированный апоптоз моноцитов в условиях in vitro // Российский иммунологический журнал, 2019. Т. 13 (22), № 3. С. 1206-1210. [Kostolomova E.G., Suhovei Yu.G., Unger I.G. Dependable effect of lyophylized extract of chicken embryo cells on induced apoptosis of monocytes under in vitro conditions. Rossiyskiy immunologicheskiy zhurnal = Russian Journal of Immunology, 2019, Vol. 13 (22), no. 3, pp. 1206-1210. (In Russ.)]Костоломова Е.Г., Суховей Ю.Г., Унгер И.Г., Акунеева Т.В. Взаимодействие иммуноцитов кожи в процессе репаративной регенерации в ране // Российский иммунологический журнал, 2017. Т. 20, № 2. С. 148-150. [Kostolomova E.G., Suhovei Yu.G., Unger I.G., Akuneeva Т.V. Interaction of skin immunocytes in the process of reparative regeneration in the wound. Rossiyskiy immunologicheskiy zhurnal = Russian Journal of Immunology, 2017, Vol. 20, no. 2, pp. 148-150. (In Russ.)]Кудрявцев И.В., Субботовская А.И. Опыт измерения параметров иммунного статуса с использованием шестицветного цитофлуоримерического анализа // Медицинская иммунология, 2015. Т. 17, № 1. С. 19-26. [Kudryavtsev I.V., Subbotovskaya A.I. Application of six-color flow cytometric analysis for immune profile monitoring. Meditsinskaya Immunologiya = Medical Immunology (Russia), 2015, Vol. 17, no. 1, pp. 19-26. (In Russ.) doi: 10.15789/1563-0625-2015-1-19-26.Марков А.А., Костоломова Е.Г., Тимохина Т.Х., Соловьев Г.С., Паромова Я.И., Полянских Е.Д., Воронин К.А. Влияние супернатанта Bifidobacterium bifidum на морфофункциональные свойства фибробластов человека в динамике в эксперименте in vitro // Медицинская иммунология, 2023. Т. 25, № 3. С. 581-586. [Markov A.A., Kostolomova E.G., Timokhina T.Kh., Solovyev G.S., Paromova Ya.I., Polyanskikh E.D., Voronin K.A. Effect of Bifidobacterium bifidum supernatant on the morphological and functional characteristics of human fibroblasts in real time during an in vitro experiment. Meditsinskaya immunologiya = Medical Immunology (Russia), 2023, Vol. 25, no. 3, pp. 581-586. (In Russ.)] doi: 10.15789/1563-0625-EOB-2720.Олейник Е.К., Чуров А.В., Олейник В.М. Иммунологическая память: роль регуляторных клеток // Медицинская иммунология, 2018. Т. 20, № 5. С. 613-620. [Oleinik E.K., Churov A.V., Oleinik V.M. Immunological memory: the role of regulatory cells (TREGS). Meditsinskaya Immunologiya = Medical Immunology (Russia), 2018, Vol. 20, no. 5, pp. 613-620. (In Russ.) doi: 10.15789/1563-0625-2018-5-613-620.Суховей Ю.Г., Костоломова Е.Г., Унгер И.Г., Акунеева Т.В. Локальный иммунитет кожи как отражение ее возрастного и функционального состояния // Российский иммунологический журнал, 2017. Т. 20, № 3. C. 521-523. [Sukhovei Y.G., Kostolomova E.G., Unger I.G., Akuneeva T.V. Local immunity of skin as reflection of its age and functional state. Rossiyskiy immunologicheskiy zhurnal = Russian Journal of Immunology, 2017, Vol. 20, no. 3, pp. 521-523. (In Russ.)]Bernal-Alferes B., Gómez-Mosqueira R., Ortega-Tapia G.T., Burgos-Vargas R., García-Latorre E., Domínguez-López M.L., Romero-López J.P. The role of  T cells in the immunopathogenesis of inflammatory diseases: from basic biology to therapeutic targeting. J. Leukoc. Biol., 2023, qiad046. doi: 10.1093/jleuko/qiad046.Boothby I.C., Cohen J.N., Rosenblum M.D. Regulatory T cells in skin injury: At the crossroads of tolerance and tissue repair. Sci. Immunol, 2020, Vol. 5, no. 47, eaaz9631. doi: 10.1126/sciimmunol.aaz9631.Cibrián D., Sánchez-Madrid F. CD69: from activation marker to metabolic gatekeeper. Eur. J. Immunol., 2017, Vol. 47, no. 6, pp. 946-953.Cruz M.S., Diamond A., Russell A., Jameson J.M. Human  and  T cells in skin immunity and disease. Front. Immunol., 2018, Vol. 9, 1304. doi: 10.3389/fimmu.2018.01304.Elijah I.E., Branski L.K., Finnerty C.C., Herndon D.N. The GH/IGF-1 system in critical illness. Best Pract. Res. Clin. Endocrinol. Metab., 2011, Vol. 25, no. 5, pp. 759-767.Farag A.G.A., Abdu Allah A.M.K., El-Rebey H.S., Mohamed Ibraheem K.I., Mohamed A.S.E.D., Labeeb A.Z., Elgazzar A.E., Haggag M.M. Role of insulin-like growth factor-1 in skin tags: a clinical, genetic and immunohistochemical study in a sample of Egyptian patients. Clin. Cosmet. Investig. Dermatol., 2019, Vol. 12, pp. 255-266.Garoufalia Z., Papadopetraki A., Karatza E., Vardakostas D., Philippou A., Kouraklis G., Mantas D. Insulin-like growth factor-I and wound healing, a potential answer to non-healing wounds: A systematic review of the literature and future perspectives. Biomed Rep., 2021, Vol. 15, no. 2, 66. doi: 10.3892/br.2021.1442.Isailovic N., Daigo K., Mantovani A., Selmi C. Interleukin-17 and innate immunity in infections and chronic inflammation. J. Autoimmun., 2015, Vol. 60, pp. 1-11.Ligi D., Mosti G., Croce L., Raffetto J.D., Mannello F. Chronic venous disease – Part I: Inflammatory biomarkers in wound healing. Biochim. Biophys. Acta, 2016, Vol. 1862, no. 10, pp. 1964-1974.Liu M., Liu Z., Chen Y., Peng S., Yang J., Chen C., Wang J., Shang R., Tang Y., Huang Y., Zhang X., Hu X., Liou Y.C., Luo G., He W. Dendritic epidermal T cells secreting exosomes promote the proliferation of epidermal stem cells to enhance wound re-epithelialization. Stem Cell Res. Ther., 2022, Vol. 13, no. 1, 121. doi: 10.1186/s13287-022-02783-6.Marzano A.V., Damiani G., Ceccherini I., Berti E., Gattorno M., Cugno M. Autoinflammation in pyoderma gangrenosum and its syndromic form (pyoderma gangrenosum, acne and suppurative hidradenitis). Br. J. Dermatol., 2017, Vol. 176, no. 6, pp. 1588-1598.McGee H.M., Schmidt B.A., Booth C.J., Yancopoulos G.D., Valenzuela D.M., Murphy A.J., Stevens S., Flavell R.A., Horsley V. IL-22 promotes fibroblast-mediated wound repair in the skin. J. Invest. Dermatol., 2013, Vol. 133, no. 5, pp. 1321-1329.Miescher I., Rieber J., Calcagni M., Buschmann J. In vitro and In vivo effects of IGF-1 delivery strategies on tendon healing: a review. Int. J. Mol. Sci., 2023, Vol. 24, no. 3, 2370. doi:10.3390/ijms24032370.Munoz L.D., Sweeney M.J., Jameson J.M. Skin resident  T cell function and regulation in wound repair. Int. J. Mol. Sci., 2020, Vol. 21, no. 23, 9286. doi: 10.3390/ijms21239286.Raziyeva K., Kim Y., Zharkinbekov Z., Kassymbek K., Jimi S., Saparov A. Immunology of acute and chronic wound healing. Biomolecules, 2021, Vol. 11, no. 5, 700. doi: 10.3390/biom11050700.Tokura Y., Phadungsaksawasdi P., Kurihara K., Fujiyama T., Honda T. Pathophysiology of skin resident memory T Cells. Front. Immunol., 2021, Vol. 11, 618897. doi: 10.3389/fimmu.2020.618897.Tu C.-L., Celli A., Mauro T., Chang W. Calcium-sensing receptor regulates epidermal intracellular Ca2+ signaling and re-epithelialization after wounding. J. Investig. Dermatol., 2019, Vol. 139, Iss. 4, pp. 919-929.