Russian Journal of ImmunologyRussian Journal of ImmunologyРоссийский иммунологический журнал1028-72212782-7291Russian Society of Immunology153310.46235/1028-7221-1533-CTCORIGINAL ARTICLESОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИResearch ArticleCytotoxic T cell subsets in peripheral blood and cerebrospinal fluid from patients with multiple sclerosisСубпопуляционный состав цитотоксических Т-лимфоцитов периферической крови и спинномозговой жидкости при рассеянном склерозеhttps://orcid.org/0000-0003-2596-4220SerebriakovaMariIa K.СеребряковаМария Константиновна
Russian Federation

Research Associate, Laboratory of Cellular Immunology, Department of Immunology, Institute of Experimental Medicine, St. Petersburg, Russian Federation

научный сотрудник лаборатории клеточной иммунологии, отдел иммунологии ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины», Санкт-Петербург, Россия

m-serebryakova@yandex.ruIlvesAlexander G.ИльвесАлександр Геннадьевич
Russian Federation

PhD (Medicine), Senior Research Associate, Laboratory of Targeted Intracerebral Drug Delivery, N. Bechtereva Institute of Human Brain, St. Petersburg, Russian Federation

к.м.н., старший научный сотрудник лаборатории направленной внутримозговой доставки препаратов ФГБУН «Институт мозга человека имени Н.П. Бехтеревой» Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия

ailves@hotmail.comLebedevValeriy M.ЛебедевВалерий Михайлович
Russian Federation

Junior Research Associate, Laboratory of Targeted Intracerebral Drug Delivery, N. Bechtereva Institute of Human Brain, St. Petersburg, Russian Federation

младший научный сотрудник лаборатории направленной внутримозговой доставки препаратов ФГБУН «Институт мозга человека имени Н.П. Бехтеревой» Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия

lebedevvaleriy@bk.ruNovoselovaOlga M.НовоселоваОльга Михайловна
Russian Federation

Junior Research Associate, Laboratory of Targeted Intracerebral Drug Delivery, N. Bechtereva Institute of Human Brain, St. Petersburg, Russian Federation

младший научный сотрудник лаборатории направленной внутримозговой доставки препаратов ФГБУН «Институт мозга человека имени Н.П. Бехтеревой» Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия

dr.novoselova@gmail.comPrakhovaLidia N.ПраховаЛидия Николаевна
Russian Federation

PhD, MD (Medicine), Head, Laboratory of Targeted Intracerebral Drug Delivery, N. Bechtereva Institute of Human Brain, St. Petersburg, Russian Federation

д.м.н., заведующая лабораторией направленной внутримозговой доставки препаратов ФГБУН «Институт мозга человека имени Н.П. Бехтеревой» Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия

l.n.prakhova@hotmail.comKudryavtsevIgor V.КудрявцевИгорь Владимирович
Russian Federation

PhD (Biology), Head, Laboratory of Cellular Immunology, Department of Immunology, Institute of Experimental Medicine, St. Petersburg; Senior Research Associate, Far Eastern Federal University, Vladivostok; Associate Professor, Department of Immunology, First St. Petersburg State I. Pavlov Medical University, St. Petersburg, Russian Federation

к.б.н., заведующий лабораторией клеточной иммунологии, отдел иммунологии ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины», Санкт-Петербург; старший научный сотрудник ФГАОУ ВО «Дальневосточный федеральный университет», г. Владивосток; доцент кафедры иммунологии ФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова» Министерства здравоохранения РФ, Санкт-Петербург, Россия

igorek1981@yandex.ruInstitute of Experimental MedicineФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»N. Bechtereva Institute of Human BrainФГБУН «Институт мозга человека имени Н.П. Бехтеревой» Российской академии наукFar Eastern Federal UniversityФГАОУ ВО «Дальневосточный федеральный университет»First St. Petersburg State I. Pavlov Medical UniversityФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова» Министерства здравоохранения РФ070720232621491602501202327052023Copyright ©; 2023, Serebriakova M.K., Ilves A.G., Lebedev V.M., Novoselova O.M., Prakhova L.N., Kudryavtsev I.V.Copyright ©; 2023, Серебрякова М.К., Ильвес А.Г., Лебедев В.М., Новоселова О.М., Прахова Л.Н., Кудрявцев И.В.2023Serebriakova M.K., Ilves A.G., Lebedev V.M., Novoselova O.M., Prakhova L.N., Kudryavtsev I.V.Серебрякова М.К., Ильвес А.Г., Лебедев В.М., Новоселова О.М., Прахова Л.Н., Кудрявцев И.В.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://rusimmun.ru/jour/article/view/1533

Using multicolor flow cytometry, the main cytotoxic T lymphocytes (Tcyt) subsets were identified, based on the expression of CD45RA and CD62L in paired samples of peripheral blood and cerebrospinal fluid from the patients during the relapse (n = 32) and remission (n = 20) of multiple sclerosis (MS), as well as in the peripheral blood samples of healthy volunteers (n = 51). During the relapse of MS, we have observed a decreased relative number of CD3+CD4+ cells and CD4/CD8 ratio in cerebrospinal liquor. In peripheral blood taken from the relapsed MS patients, we have found significant correlations between EDSS score and absolute counts (r = -0,430, p = 0.014), and with relative numbers of CD45RA+CD62L+Tcyt (r = -0,502, p = 0.003). In remission state of MS, the relative numbers of blood CD45RA-CD62L-Tcyt cells exhibited a significant decrease (p = 0.005) to 8.70% (6.51-11.63) against control group with 12.18% (10.38-15.24), although it did not significantly differ (p = 0.114) from the relapsed patients with 11.31% (8.28-13.90). Studies of liquor samples have shown that, during MS relapse, the percentage of CD45RA-CD62L-Tcyt was increased (p = 0.027) up to 8.16% (6.40-11.40), while in remission state these cells comprised only 6.49% (4.51-8.39) from the total CD3+ cell number. During relapse of MS, some positive correlations were revealed between the relative number of “naïve”, CM, EM and TEMRA Tcyt from liquor, and the percentages, as well as contents of similar T cell subsets in peripheral blood samples. The inverse relationship between the level of EM Tcyt from liquor and peripheral blood “naive” cells showed the close relationship between these two Tcyt subsets and clinical manifestations of MS (i.e., scores of EDSS scale). During the remission period, most of these correlations are disrupted. Further investigations of cytotoxic T cells dynamics in peripheral blood and cerebrospinal fluid will help to approach the understanding of MS pathogenesis by revealing novel markers for the clinical prognosis in this disorder.

С применением многоцветной проточной цитометрии проведен анализ основных субпопуляций цитотоксических Т-лимфоцитов (Тцит), выявленных на основании экспрессии CD45RA и CD62L, в парных образцах периферической крови и спинно-мозговой жидкости (СМЖ) больных рассеянным склерозом в период обострения (n = 32) и период ремиссии (n = 20), а также в периферической крови условно здоровых доноров (n = 51). При обострении РС наблюдается снижение относительного содержания CD3+CD4+ и соотношение CD4/CD8-лимфоцитов в ликворе. При периферической крови, полученной от больных РС в период обострения, были выявлены обратные зависимости между баллами шкалы EDSS и абсолютным (r = -0,430 при р = 0,014) и относительным (r = -0,502 при р = 0,003) содержанием CD45RA+CD62L+Тцит. При ремиссии РС относительное содержание CD45RA-CD62L-Тцит снижалось до 8,70% (6,51-11,63), что было достоверно (р = 0,005) ниже значений контрольной группы – 12,18% (10,38-15,24), хотя и не отличалось (р = 0,114) от больных в период обострения – 11,31% (8,28-13,90). Анализ образцов ликвора выявил, что при рецидиве РС имеет место увеличение (р = 0,027) уровня ЕМ Тцит до 8,16% (6,40-11,40), тогда как в период ремиссии лимфоциты данной популяции составляли 6,49% (4,51-8,39) от общего числа CD3+ клеток СМЖ. При обострении РС, как правило, наблюдается положительная взаимосвязь между относительным содержанием отдельных субпопуляций Тцит в СМЖ и процентным содержанием, а также концентрацией аналогичных популяций Т-лимфоцитов в периферической крови. Обратная зависимость между уровнем ЕМ Тцит, циркулирующими в СМЖ, и «наивными» клетками периферической крови может объясняться тесной связью между этими двумя популяциями Тцит и клиническими проявлениями РС (в баллах по шкале EDSS). В период ремиссии большая часть этих зависимостей нарушается. Дальнейшие исследования динамики изменения цитотоксических Т-клеток в периферической крови и спинно-мозговой жидкости помогут приблизиться к пониманию патогенеза РС, а также позволят обнаружить новые маркеры прогноза развития и течения данного заболевания.

multiple sclerosisflow cytometrycytotoxic T cellsCD45RACD62Lcerebrospinal fluidperipheral bloodпроточная цитометриярассеянный склерозцитотоксические Т-лимфоцитыCD45RACD62Lспинно-мозговая жидкостьпериферическая кровьФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»Institute of Experimental Medicine122020300186-5Кудрявцев И.В. Т-клетки памяти: основные популяции и стадии дифференцировки // Российский иммунологический журнал, 2014. Т. 8, № 4 (17). С. 947-964. [Kudryavtsev I.V. Memory T cells: major populations and stages of differentiation. Rossiyskiy immunologicheskiy zhurnal = Russian Journal of Immunology, 2014, Vol. 8, no. 4 (17), pp. 947-964. (In Russ.)]Кудрявцев И.В., Борисов А.Г., Волков А.Е., Савченко А.А., Серебрякова М.К., Полевщиков А.В. Анализ уровня экспрессии CD56 и CD57 цитотоксическими Т-лимфоцитами различного уровня дифференцировки // Тихоокеанский медицинский журнал, 2015. T. 2, № 60. С. 30-35. [Kudryavtsev I.V., Borisov A.G., Volkov A.E., Savchenko A.A., Serebryakova M.K., Polevschikov A.V. CD56 and CD57 expression by distinct populations of human cytotoxic T lymphocytes. Tikhookeanskiy meditsinskiy zhurnal = Pacific Medical Journal, 2015, Vol. 2, no. 60, pp. 30-35. (In Russ.)]Кудрявцев И.В., Ильвес А.Г., Новоселова О.М., Рубаник К.С., Серебрякова М.К., Прахова Л.Н. Экспрессия CD56 цитотоксическими T-лимфоцитами периферической крови при рассеянном склерозе // Российский иммунологический журнал, 2018. Т. 12, № 2 (21). С. 150-159. [Kudryavtsev I.V., Ilves A.G., Novoselova O.M., Rubanik K.S., Serebriakova M.K., Prakhova L.N CD56 expression by peripheral blood cytotoxic T cells in multiple sclerosis. Rossiyskiy immunologicheskiy zhurnal = Russian Journal of Immunology, 2018, Vol. 12, no. 2, pp. 150-159. (In Russ.)]Лебедев В.М., Ильвес А.Г., Кудрявцев И.В., Новоселова О.М., Прахова Л.Н., Рубаник К.С., Серебрякова М.К. Анализ субпопуляционного состава Т-лимфоцитов периферической крови и ЦСЖ больных рассеянным склерозом в стадии обострения и ремиссии // Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. Материалы XI Всероссийского съезда неврологов и IV конгресса Национальной ассоциации по борьбе с инсультом, 2019. Т. 119, № 5. С. 54. [Lebedev V.M., Ilves A.G., Kudryavtsev I.V., Novoselova O.M., Prakhova L.N., Rubanik K.S., Serebriakova M.K. Analysis of T-lymphocyte subpopulations in peripheral blood and cerebrospinal fluid of patients with multiple sclerosis in exacerbation and remission phases. Zhurnal nevrologii i psikhiatrii im. S.S. Korsakova. Materialy XI Vserossiyskogo s”ezda nevrologov i IV kongressa Natsionalnoy assotsiatsii po borbe s insultom = S. Korsakov Journal of Neurology and Psychiatry. Materials of the XI Russian Congress of Neurologists and IV Congress of the National Stroke Association, 2019, Vol. 119, no. 5, p. 54. (In Russ.)]Battistini L., Piccio L., Rossi B., Bach S., Galgani S., Gasperini C., Ottoboni L., Ciabini D., Caramia M.D., Bernardi G., Laudanna C., Scarpini E., McEver R.P., Butcher E.C., Borsellino G., Constantin G. CD8+ T cells from patients with acute multiple sclerosis display selective increase of adhesiveness in brain venules: a critical role for P-selectin glycoprotein ligand-1. Blood, 2003, Vol. 101, no. 12, pp. 4775-4782.Baughman E.J., Mendoza J.P., Ortega S.B., Ayers C.L., Greenberg B.M., Frohman E.M., Karandikar N.J. Neuroantigen-specific CD8+ regulatory T-cell function is deficient during acute exacerbation of multiple sclerosis. J. Autoimmun., 2011, Vol. 36, no. 2, pp. 115-124.Bitsch A., Schuchardt J., Bunkowski S., Kuhlmann T., Brück W. Acute axonal injury in multiple sclerosis. Correlation with demyelination and inflammation. Brain, 2000, Vol. 123, no. 6, pp. 1174-1183.Correale J., Villa A. Isolation and characterization of CD8+ regulatory T cells in multiple sclerosis. J. Neuroimmunol., 2008, Vol. 195, no. 1-2, pp. 121-134.Crucian B., Dunne P., Friedman H., Ragsdale R., Pross S., Widen R. Alterations in levels of CD28-/CD8+ suppressor cell precursor and CD45RO+/CD4+ memory T lymphocytes in the peripheral blood of multiple sclerosis patients. Clin. Diagn. Lab. Immunol., 1995, Vol. 2, pp. 249-252.De Graaf M., Smitt P., Luitwieler R., van Vetzen Z., van den Broek P.D., Kraan J., Gratama J.W. Central memory CD4+ T cells dominate the normal cerebrospinal fluid. Cytometry Part B, 2011, Vol. 80, no. 1, pp. 43-50.Fogdell-Hahn A., Ligers A., Grønning M., Hillert J., Olerup O. Multiple sclerosis: a modifying influence of HLA class I genes in an HLA class II associated autoimmune disease. Tissue Antigens, 2000, Vol. 55, no. 2, pp. 140-148.Hauser S.L., Bhan A.K., Gilles F., Kemp M., Kerr C., Weiner H.L. Immunohistochemical analysis of the cellular infiltrate in multiple sclerosis lesions. Ann. Neurol., 1986, Vol. 19, no. 6, pp. 578-587.Ho E.L., Ronquillo R., Altmeppen H., Spudich S.S., Price R.W., Sinclair E. Cellular composition of cerebrospinal fluid in HIV-1 infected and uninfected subjects. PLoS One, 2013, Vol. 8, no. 6, e66188. doi: 10.1371/journal.pone.0066188.Ifergan I., Kebir H., Alvarez J.I., Marceau G., Bernard M., Bourbonnière L., Poirier J., Duquette P., Talbot P.J., Arbour N., Prat A. Central nervous system recruitment of effector memory CD8+ T lymphocytes during neuroinflammation is dependent on 4 integrin. Brain, 2011, Vol. 134, no. 12, pp. 3560-3577.Kivisäkk P., Mahad D.J., Callahan M.K., Trebst C., Tucky B., Wei T., Wu L., Baekkevold E.S., Lassmann H., Staugaitis S.M., Campbell J.J., Ransohoff R.M. Human cerebrospinal fluid central memory CD4+ T cells: evidence for trafficking through choroid plexus and meninges via P-selectin. PNAS, 2003, Vol. 100, no. 14, pp. 8389-8394.Kurtzke J.F. Rating neurologic impairment in multiple sclerosis: an expanded disability status scale (EDSS). Neurology, 1983, Vol. 33, no. 11, pp. 1444-1452.Larochelle C., Lécuyer M.A., Alvarez J.I., Charabati M., Saint-Laurent O., Ghannam S., Kebir H., Flanagan K., Yednock T., Duquette P., Arbour N., Prat A. Melanoma cell adhesion molecule-positive CD8 T lymphocytes mediate central nervous system inflammation. Ann. Neurol., 2015, Vol. 78, no. 1, pp. 39-53.Lassmann H., Brück W., Lucchinetti C.F. The immunopathology of multiple sclerosis: an overview. Brain Pathol., 2007, Vol. 17, no. 2, pp. 210-218.Mullen K.M., Gocke A.R., Allie R., Ntranos A., Grishkan I.V., Pardo C., Calabresi P.A. Expression of CCR7 and CD45RA in CD4+ and CD8+ subsets in cerebrospinal fluid of 134 patients with inflammatory and non-inflammatory neurological diseases. J. Neuroimmunol., 2012, Vol. 249, no. 1-2, pp. 86-92.Oreja-Guevara C., Sindern E., Raulf-Heimsoth M., Malin J.P. Analysis of lymphocyte subpopulations in cerebrospinal fluid and peripheral blood in patients with multiple sclerosis and inflammatory diseases of the nervous system. Acta Neurol. Scand., 1998, Vol. 98, no. 5, pp. 310-313.Pender M.P., Csurhes P.A., Pfluger C.M., Burrows S.R. Deficiency of CD8+ effector memory T cells is an early and persistent feature of multiple sclerosis. Mult. Sclerosis., 2014, Vol. 20, no. 14, pp. 1825-1832.Planas R., Metz I., Martin R., Sospedra M. Detailed characterization of T cell receptor repertoires in multiple sclerosis brain lesions. Front. Immunol., 2018, Vol. 9, 509. doi: 10.3389/fimmu.2018.00509.Polman C.H., Reingold S.C., Banwell B., Clanet M., Cohen J.A., Filippi M., Fujihara K., Havrdova E., Hutchinson M., Kappos L., Lublin F.D., Montalban X., O’Connor P., Sandberg-Wollheim M., Thompson A.J., Waubant E., Weinshenker B., Wolinsky J.S. Diagnostic criteria for multiple sclerosis: 2010 revisions to the McDonald criteria. Ann. Neurol., 2011, Vol. 69, no. 2, pp. 292-302.Salehi Z., Doosti R., Beheshti M., Janzamin E., Sahraian M.A., Izad M. Differential frequency of CD8+ T cell subsets in multiple sclerosis patients with various clinical patterns. PLoS One, 2016, Vol. 11, no. 7, e0159565. doi: 10.1371/journal.pone.0159565.Scolozzi R., Boccafogli A., Tola M.R., Vicentini L., Camerani A., Degani D., Granieri E., Caniatti L., Paolino E. T-cell phenotypic profiles in the cerebrospinal fluid and peripheral blood of multiple sclerosis patients. J. Neurol. Sci., 1992, Vol. 108, no. 1, pp. 93-98.Skulina C., Schmidt S., Dornmair K., Babbe H., Roers A., Rajewsky K., Wekerle H., Hohlfeld R., Goebels N. Multiple sclerosis: brain-infiltrating CD8+ T cells persist as clonal expansions in the cerebrospinal fluid and blood. PNAS, 2004, Vol. 101, no. 8, pp. 2428-2433.Svenningsson A., Hansson G., Andersen O., Andersson R., Patarroyo M., Stemme S. Adhesion molecule expression on cerebro-spinal fluid T lymphocytes: evidence for common recruitment mechanisms in multiple sclerosis, aseptic meningitis, and normal controls. Ann. Neurol., 1993, Vol. 34, no. 2, pp. 155-161.Tzartos J.S., Friese M.A., Craner M.J., Palace J., Newcombe J., Esiri M.M., Fugger L. Interleukin-17 production in central nervous system-infiltrating T cells and glial cells is associated with active disease in multiple sclerosis. Am. J. Pathol., 2008, Vol. 172, no. 1, pp. 146-155.Wang H.H., Dai Y.Q., Qiu W., Lu Z.Q., Peng F.H., Wang Y.G., Bao J., Li Y., Hu X.Q. Interleukin-17-secreting T cells in neuromyelitis optica and multiple sclerosis during relapse. J. Clin. Neurosci., 2011, Vol. 18, no. 10, pp. 1313-1317.