Senior Laboratory Assistant, Laboratory of Angiopathology, Postgraduate Student
старший лаборант лаборатории ангиопатологии, аспирант
PhD (Biology), Researcher, Laboratory of Angiopathology, Junior Researcher of Core Facility Center
к.б.н., научный сотрудник лаборатории ангиопатологии, младший научный сотрудник Центра коллективного пользования
Senior Laboratory Assistant, Laboratory of Angiopathology, Postgraduate Student
старший лаборант лаборатории ангиопатологии, аспирант
PhD, MD (Biology), Head, Laboratory of Angiopathology
д.б.н., заведующий лабораторией ангиопатологии
PhD (Biology), Researcher, Laboratory of Nanoelectromagnetism
к.б.н., сотрудник лаборатории наноэлектромагнетизма
Macrophages have great significance in immune response, being important participants in innate immunity. They are capable of both directly and indirectly fighting pathogens by regulating the surrounding cells via biologically active substances. In response to various stimuli, macrophages may switch from basal step to a pro- or anti-inflammatory state, polarizing into the M1 or M2 phenotype. M1 macrophages have a pro-inflammatory phenotype, being activated under the influence of cell wall lipopolysaccharide from Gram-negative bacteria, or some pro-inflammatory cytokines. M2 macrophages acquire an anti-inflammatory phenotype upon activation of some immune response receptors (Fcγ and TLR), cytokines IL-4, IL-13, IL-10 and other stimuli. Macrophages are also capable of alleviating their immune response depending on the duration and/or frequency of inflammatory signal, thus developing immune tolerance effect. Of particular importance is tolerance to bacterial lipopolysaccharide, when the macrophages acquire refractoriness to repeated stimulation compared to the primary one, producing less cytokines and chemokines. The aim of our study was to assess the role of cytokines and chemokines CCL2, CXCL1, CXCL9, CXCL12, IL-1b, IL-4, IL-6, IL-7, IL-8, IL- 15, IL-22, TNFα on immune response of macrophages to lipopolysaccharide and emergence of immune tolerance. Primary monocytes were obtained from venous blood of healthy donors. E. coli lipopolysaccharide (LPS) was used to stimulate monocytes and differentiated macrophages. We have shown that pre-treatment of primary human macrophages with recombinant cytokines IL-4 and TNFα enhances the inflammatory response to repeated stimulation with lipopolysaccharide, i.e. weakens the development of tolerance. This effect was expressed as increased production of cytokines (TNFα, IL-6, IL-10) and IL-8 chemokine in presence of recombinant IL-4, and TNFα production with recombinant TNFα. At the same time, recombinant IL-4 was also able to enhance the inflammatory signal of macrophages upon a single LPS stimulation, thus increasing the TNFα and IL-8 secretion. We have shown that some cytokines may affect the tolerance of macrophages to LPS. This phenomenon may involve transition of macrophages from one polarization state to another, or to an intermediate step. Modulation of macrophage phenotype and its immune response opens the way to the development of new therapeutic approaches to inflammatory diseases, where tolerance to lipopolysaccharide plays a significant role in pathogenesis, such as sepsis and atherosclerosis.
Макрофаги имеют огромное значение в работе иммунной системы, будучи важными участниками врожденного иммунитета. Они способны как напрямую бороться с патогенами, так и опосредованно, регулируя работу окружающих клеток через биологически активные вещества. В ответ на различные стимулы макрофаги из базального состояния могут переходить в про- или противовоспалительное, поляризуясь в М1- или М2-фенотип. М1-макрофаги обладают провоспалительным фенотипом, где макрофаги активируются под воздействием липополисахарида клеточной стенки грамотрицательных бактерий или некоторых провоспалительных цитокинов. М2-макрофаги приобретают противовоспалительный фенотип при активации некоторых рецепторов иммунного ответа (Fcγ и TLR), цитокинами IL-4, IL-13, IL-10 и при других стимулах. Также макрофаги способны ослаблять свой иммунный ответ в зависимости от длительности и/или кратности воспалительного сигнала и формировать к нему толерантность. Особое значение имеет толерантность к бактериальному липополисахариду, в ходе которого макрофаги приобретают рефрактерность к повторной стимуляции по сравнению с первичной, продуцируя меньше цитокинов и хемокинов. В нашем исследовании мы оценили роль цитокинов и хемокинов CCL2, CXCL1, CXCL9, CXCL12, IL-1b, IL-4, IL-6, IL-7, IL-8, IL-15, IL-22, TNFα на иммунный ответ макрофагов на липополисахарид и формирование толерантности. Первичные моноциты были получены из венозной крови здоровых доноров. Для стимуляции моноцитов и дифференцированных из них макрофагов использовался липополисахарид E. coli. Нами было показано, что предварительная обработка первичных макрофагов человека рекомбинатными цитокинами IL-4 и TNFα усиливает воспалительный ответ при повторной стимуляции липополисахаридом, то есть ослабляет развитие толерантности. Данный эффект выражался в усилении выработки цитокинов – TNFα, IL-6, IL-10 и хемокина IL-8 для рекомбинатного IL-4 и TNFα для рекомбинантного TNFα. При этом рекомбинантный IL-4 оказался также способен усиливать воспалительный сигнал макрофагов при однократной стимуляции липополисахаридом, увеличивая секрецию TNFα и IL-8. Таким образом, мы показали, что некоторые цитокины могут влиять на толерантность макрофагов к липополисахариду. В этом явлении может быть задействован переход макрофагов из одной поляризации в другую или в промежуточную форму. Модулирование фенотипа и иммунного ответа макрофагов открывает путь к созданию новых терапевтических подходов к воспалительным заболеваниям, в патогенезе которых развитие толерантности к липополисахариду играет немалую роль – таким как сепсис и атеросклероз.