Russian Journal of ImmunologyRussian Journal of ImmunologyРоссийский иммунологический журнал1028-72212782-7291Russian Society of Immunology1663510.46235/1028-7221-16635-IAIJoint Immunology Forum 2024Объединенный иммунологический форум 2024UnknownIGE AND IGG B CELL TRAFFIC IN A LOW-DOSE GAL D ALLERGY MODEL 1, 2, 3ТРАФИК IGE И IGG В-КЛЕТОК В НИЗКОДОЗОВОЙ МОДЕЛИ АЛЛЕРГИИ НА GAL D 1, 2, 3https://orcid.org/0000-0002-9043-777X36081735000FattakhovaGulnar V.ФаттаховаГульнар Ваисовна
Russian Federation

Candidate of Biological Sciences, Researcher at the Department of Immunology

кандидат биологических наук, научный сотрудник отдела иммунологии

fattakhova@yahoo.comMakarovaAlina O.МакароваАлина Олеговна
Russian Federation

undergraduate student of the Lomonosov Moscow State University; Research Engineer of the Department of Immunology, Institute of Bioorganic Chemistry RAS

студент бакалавриата ФГБУО ВО “Московский Государственный университет им. М.В.Ломоносова”, инженер-исследователь отдела иммунологии Институт биоорганической химии РАН

alina.makarova0012@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3719-756736196735900F-2886-2017KonovalovaMariya V.КоноваловаМария Владимировна
Russian Federation

Candidate of Biological Sciences, Researcher at the Department of Immunology

кандидат биологических наук, научный сотрудник отдела иммунологии

mariya.v.konovalova@gmail.comKashirinaHelen I.КаширинаЕлена Игоревна
Russian Federation

Candidate of Biological Sciences, Junior Researcher at the Department of Immunology

кандидат биологических наук, младший научный сотрудник отдела иммунологии

helen-kas@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7765-83248715600300KotsarevaOlga D.КоцареваОльга Дмитриевна
Russian Federation

Candidate of Biological Sciences, Researcher at the Department of Immunology

кандидат биологических наук, научный сотрудник отдела иммунологии

olga.kotsareva@gmail.comOkaraPolina S.ОкараПолина Сергеевна
Russian Federation

undergraduate student of the Moscow State University of Fine Chemical Technologies named after M. V. Lomonosov, Moscow

студент бакалавриата ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет тонких химических технологий имени М. В. Ломоносова»

okara.polina@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4583-06176507304208G-8712-27430-2112MatushevskayaElena V.МатушевскаяЕлена Владиславовна
Russian Federation

Professor of the Department of Dermatovenerology and Cosmetology. Federal State Budgetary Educational Institution of additional professional Education "Institute of Advanced Training of the Federal Medical and Biological Agency" 125371, Moscow, Volokolamskoe shosse, 91

профессор кафедры дерматовенерологии и косметологии. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования «Институт повышения квалификации Федерального медико-биологического агентства» 125371, Москва, Волоколамское шоссе, 91

matushevskaya@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5647-92986701823309G-8659-2019SvirshchevskayaElena V.СвирщевскаяЕлена Викторовна
Russian Federation

Senior Researcher at the Department of Immunology of the IBH RAS, Candidate of Biological Sciences

старший научный сотрудник отдела иммунологии ИБХ РАН, кандидат биологических наук

esvir@yandex.ruShemyakin-Ovchinnikov Institute of bioorganic chemistry RASФГБУН Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наукInstitute of Bioorganic Chemistry RASФГБУН Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наукLomonosov Moscow State UniversityФГБУО ВО Московский Государственный университет им. М.В.ЛомоносоваShemyakin-Ovchinnikov Institute of bioorganic chemistry RASФГБУН Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академииMoscow State University of Fine Chemical Technologies named after M. V. LomonosovФГБОУ ВПО «Московский государственный университет тонких химических технологий имени М. В. Ломоносова»Federal State Budgetary Educational Institution of Additional Professional Education "Institute of Advanced Training of the Federal Medical and Biological Agency"ФГБОУ ДПО Институт повышения квалификации Федерального медико-биологического агентства270320242403202425032024Copyright ©; , Fattakhova G.V., Makarova A.O., Konovalova M.V., Kashirina H.I., Kotsareva O.D., Okara P.S., Matushevskaya E.V., Svirshchevskaya E.Copyright ©; , Фаттахова Г.В., Макарова А.О., Коновалова М.В., Каширина Е.И., Коцарева О.Д., Окара П.С., Матушевская Е.В., Свирщевская Е.В.Fattakhova G.V., Makarova A.O., Konovalova M.V., Kashirina H.I., Kotsareva O.D., Okara P.S., Matushevskaya E.V., Svirshchevskaya E.Фаттахова Г.В., Макарова А.О., Коновалова М.В., Каширина Е.И., Коцарева О.Д., Окара П.С., Матушевская Е.В., Свирщевская Е.В.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://rusimmun.ru/jour/article/view/16635

Abstract

Type I allergy is mediated by the formation of IgE antibodies to proteins secreted by non-replicating microorganisms that enter the mucous membranes in very low concentrations. The mechanisms and localization of naive B cells to IgE switch have not been fully determined. The aim of this work was to determine the switching site of B cells and the traffic of IgE-producing B cells in mice immunized with a low dose of equimolar mixture of egg proteins Gal d1, Gal d2, Gal d3. Allergens in saline solution were injected into the withers of mice 9-10 times with an interval of 2-3 days; the total dose was 2.7 micrograms per mouse. The production of IgE to Gal d proteins in the blood and by B cells isolated from the withers, lymph nodes, spleen and bone marrow of mice was analyzed in dynamics after cessation of sensitization. In both blood and in vitro cultures, the dominance of IgE changed from recognition of the low molecular weight (LMW) Gal d2 protein during sensitization of mice to the high molecular weight (HMW) allergen Gal d3 after sensitization was discontinued. It was shown that an IgG memory response was formed, which appeared a month after the end of sensitization. IgG was formed only to Gal d3, but not to other allergens. In vitro cultures showed that B cells switched to IgE production locally at the withers with traffic to the spleen. In serum, IgE titers for all Gal d proteins decreased after the cessation of sensitization and persisted for a long time. A pool of B cells producing IgE in vitro appeared in the spleen a month after the cancellation of sensitization. Thus, B cells switch to IgE synthesis locally at the site of allergen ingestion; in the early response, IgE recognizes the LMW protein Gal d2; in the memory response - HMW allergen Gal d3; in this model, the IgG response to HMW protein Gal d3 dominated; when the immune system recognizes a mixture of proteins originating from an allergen, the dominance of proteins recognized by both IgE and IgG was found. Since allergy patients most often do not have IgG antibodies, it can be assumed that in this case, a first-phase response supported by antigen intake is observed.

Резюме

Аллергия I типа опосредуется образованием IgE-антител к белкам, выделяемым нереплицирующимися, попадающими на слизистые оболочки в очень низких концентрациях. Механизмы и локализация переключения наивных В-клеток на синтез IgE к аллергенам полностью не определены. Целью данной работы было определение места переключения В-клеток и трафик IgE-продуцирующих В-клеток у мышей, иммунизированных низкой дозой эквимолярной смеси белков куриных яиц Gal d1, Gal d2, Gal d3. Аллергены в физиологическом растворе вводили в холку мышей 9-10 раз с интервалом в 2-3 дня; общая доза составила 2,7 мкг на мышь. Продукцию IgE к белкам Gal d в крови и В-клетками, выделенным из холки, лимфоузлов, селезенки и костного мозга мышей анализировали в динамике после прекращения сенсибилизации. Как в крови, так и в культурах in vitro доминирование IgE менялось с распознавания низкомолекулярного (НМ) белка Gal d2 в течение сенсибилизации мышей на высокомолекулярный (ВМ) аллерген Gal d3 после отмены сенсибилизации. Показали, что формировался IgG ответ памяти, который появлялся через месяц после окончания сенсибилизации. IgG формировался только к Gal d3, но не к другим аллергенам. Культуры in vitro показали, что В-клетки переключались на выработку IgE локально в холке с трафиком в селезенку. В сыворотке крови титры IgE ко всем белкам Gal d снижались после прекращения сенсибилизации и сохранялись длительное время. В селезенке через месяц после отмены сенсибилизации появлялся пул В-клеток, продуцирующих IgE in vitro. Таким образом, В-клетки переключаются на синтез IgE локально в месте попадания аллергена; на раннем ответе IgE распознают НМ белок Gal d2; при ответе памяти - ВМ аллерген Gal d3; в данной модели наблюдается доминирование IgG ответа на ВМ белок Gal d3; при распознавании иммунной системой смеси белков, происходящих из аллергена, наблюдается доминирование белков, распознаваемых как IgE, так и IgG. Поскольку у больных аллергией чаще всего нет IgG антител, то можно предположить, что в этом случае наблюдается поддерживаемый поступлением антигена ответ первой фазы.

allergy to chicken eggsIgEGal dB cell trafficmouse model of allergylocal switching of B cells.аллергия на куриные яйцаIgEGal dтрафик В-клетокмышиная модель аллергиилокальное переключение В-клеток.Thierry GR, Kuka M, De Giovanni M, Mondor I, Brouilly N, Iannacone M, Bajénoff M. The conduit system exports locally secreted IgM from lymph nodes. J Exp Med. 2018, V. 215, no. 12, pp. 2972-2983. doi: 10.1084/jem.20180344Manolova V, Flace A, Bauer M, Schwarz K, Saudan P, Bachmann MF. Nanoparticles target distinct dendritic cell populations according to their size. Eur J Immunol. 2008, Vol. 38, no. 5, pp.1404-13. doi: 10.1002/eji.200737984Gars E, Butzmann A, Ohgami R, Balakrishna JP, O'Malley DP. The life and death of the germinal center. Ann Diagn Pathol. 2020, Vol. 44, pp. 151421. doi: 10.1016/j.anndiagpath.2019.151421.MacLennan IC, Toellner KM, Cunningham AF, Serre K, Sze DM, Zúñiga E, Cook MC, Vinuesa CG. Extrafollicular antibody responses. Immunol Rev. 2003, Vol. 194, pp. 8-18. doi: 10.1034/j.1600-065x.2003.00058.x.Gevaert P, Nouri-Aria KT, Wu H, Harper CE, Takhar P, Fear DJ, Acke F, De Ruyck N, Banfield G, Kariyawasam HH, Bachert C, Durham SR, Gould HJ. Local receptor revision and class switching to IgE in chronic rhinosinusitis with nasal polyps. Allergy. 2013, Vol. 68, no. 1, pp. 55-63. doi: 10.1111/all.12054.Baba S, Kondo K, Toma-Hirano M, Kanaya K, Suzukawa K, Ushio M, Suzukawa M, Ohta K, Yamasoba T. Local increase in IgE and class switch recombination to IgE in nasal polyps in chronic rhinosinusitis. Clin Exp Allergy. 2014, Vol. 44, no. 5, pp. 701-12. doi: 10.1111/cea.12287.Feldman S, Kasjanski R, Poposki J, Hernandez D, Chen JN, Norton JE, Suh L, Carter RG, Stevens WW, Peters AT, Kern RC, Conley DB, Tan BK, Shintani-Smith S, Welch KC, Grammer LC, Harris KE, Kato A, Schleimer RP, Hulse KE. Chronic airway inflammation provides a unique environment for B cell activation and antibody production. Clin Exp Allergy. 2017, Vol. 47, no. 4, pp. 457-466. doi: 10.1111/cea.12878.Kuroda E, Ozasa K, Temizoz B, Ohata K, Koo CX, Kanuma T, Kusakabe T, Kobari S, Horie M, Morimoto Y, Nakajima S, Kabashima K, Ziegler SF, Iwakura Y, Ise W, Kurosaki T, Nagatake T, Kunisawa J, Takemura N, Uematsu S, Hayashi M, Aoshi T, Kobiyama K, Coban C, Ishii KJ. Inhaled Fine Particles Induce Alveolar Macrophage Death and Interleukin-1α Release to Promote Inducible Bronchus-Associated Lymphoid Tissue Formation. Immunity. 2016, Vol. 45, no. 6, pp. 1299-1310. doi: 10.1016/j.immuni.2016.11.010.Hochwallner H., Alm J., Lupinek C. Transmission of allergen-specific IgG and IgE from maternal blood into breast milk visualized with microarray technology. J Allergy Clin Immunol. 2014, Vol. 134, no. 5, pp. 1213–1215.Leonardi A., Borghesan F., Faggian D., Plebani M. Microarray-based IgE detection in tears of patients with vernal keratoconjunctivitis. Pediatr Allergy Immunol. 2015, Vol. 26, no. 7, pp. 641–645.Chinthrajah RS, Hernandez JD, Boyd SD, Galli SJ, Nadeau KC. Molecular and cellular mechanisms of food allergy and food tolerance. J. Allergy Clin. Immunol. 2016, Vol. 137, pp. 984–997.Neeland MR, Andorf S, Manohar M, et al. Mass cytometry reveals cellular fingerprint associated with IgE+ peanut tolerance and allergy in early life. Nat Commun. 2020, Vol. 11, no. 1, pp. 1091.Chu DK, Llop-Guevara A, Walker TD, Flader K, Goncharova S, Boudreau JE, Moore CL, Seunghyun In T, Waserman S, Coyle AJ, Kolbeck R, Humbles AA, Jordana M. IL-33, but not thymic stromal lymphopoietin or IL-25, is central to mite and peanut allergic sensitization. J Allergy Clin Immunol. 2013, Vol. 131, no. 1, pp. 187-200.e1-8. doi: 10.1016/j.jaci.2012.08.002.Blázquez AB, Berin MC. Gastrointestinal dendritic cells promote Th2 skewing via OX40L. J Immunol. 2008, Vol. 180, no. 7, pp. 4441-50. doi: 10.4049/jimmunol.180.7.4441.Shamji MH, Valenta R, Jardetzky T, Verhasselt V, Durham SR, Würtzen PA, van Neerven RJJ. The role of allergen-specific IgE, IgG and IgA in allergic disease. Allergy. 2021, Vol. 76, no. 12, pp. 3627-3641. doi: 10.1111/all.14908.Chen Q, Xie M, Liu H, Dent AL. Development of allergen-specific IgE in a food-allergy model requires precisely timed B cell stimulation and is inhibited by Fgl2. Cell Rep. 2022, Vol. 39, no. 13, pp. 110990. doi: 10.1016/j.celrep.2022.110990.Newman R, Tolar P. Chronic calcium signaling in IgE+ B cells limits plasma cell differentiation and survival. Immunity. 2021, Vol. 54, no. 12, pp. 2756-2771.e10. doi: 10.1016/j.immuni.2021.11.006.Takeda K, Gelfand EW. Mouse models of allergic diseases. Curr Opin Immunol. 2009, Vol. 21, no. 6, pp. 660-5. doi: 10.1016/j.coi.2009.09.005.Svirshchevskaya E, Fattakhova G, Khlgatian S, Chudakov D, Kashirina E, Ryazantsev D, Kotsareva O, Zavriev S. Direct versus sequential immunoglobulin switch in allergy and antiviral responses. Clin Immunol. 2016. pii: S1521-6616(16)30223-6. doi: 10.1016/j.clim.2016.07.022.Saunders SP, Ma EGM, Aranda CJ, Curotto de Lafaille MA. Non-classical B Cell Memory of Allergic IgE Responses. Front Immunol. 2019, Vol. 10, pp. 715. doi: 10.3389/fimmu.2019.00715.Pomés A, Davies JM, Gadermaier G, Hilger C, Holzhauser T, Lidholm J, Lopata AL, Mueller GA, Nandy A, Radauer C, Chan SK, Jappe U, Kleine-Tebbe J, Thomas WR, Chapman MD, van Hage M, van Ree R, Vieths S, Raulf M, Goodman RE, WHO IUIS Allergen Nomenclature Sub-Committee. WHO/IUIS Allergen Nomenclature: Providing a common language. Mol Immunol. 2018, Vol. 100, pp. 3-13. doi: 10.1016/j.molimm.2018.03.003.Caraballo L, Valenta R, Acevedo N, Zakzuk J. Are the Terms Major and Minor Allergens Useful for Precision Allergology? Front Immunol. 2021, Vol. 12, pp. 651500. doi: 10.3389/fimmu.2021.651500.