Russian Journal of ImmunologyRussian Journal of ImmunologyRussian Journal of Immunology1028-72212782-7291Russian Society of Immunology98510.46235/1028-7221-985-NATSHORT COMMUNICATIONSКРАТКИЕ СООБЩЕНИЯNeutrophilokines and the morphofunctional state of circulating neutrophils in ovarian tumorsНейтрофилокины и морфофункциональное состояние циркулирующих нейтрофилов при опухолях яичниковhttps://orcid.org/0000-0001-7559-5246AbakumovaT. V.АбакумоваТ. В.
Russian Federation

Abakumova Tatyana V. - PhD (Biology), Associate Professor, Department of Physiology and Pathophysiology

432017, Ulyanovsk, Arch. Livchak str., 2

Абакумова Татьяна Владимировна – к.б.н., доцент, доцент кафедры физиологии и патофизиологии

432017, Россия, г. Ульяновск, ул. Архитектора Ливчака, 2

Тел.: 8 (8422) 32-70-71

taty-abakumova@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5117-1382GeningT. P.ГенингТ. П.
Russian Federation

PhD, MD (Biology), Professor, Head, Department of Physiology and Pathophysiology

432017, Ulyanovsk, Arch. Livchak str., 2

д.б.н., профессор, заведующая кафедрой физиологии и патофизиологии

432017, Россия, г. Ульяновск, ул. Архитектора Ливчака, 2

Naum-53@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1525-2070AntoneevaI. I.АнтонееваИ. И.
Russian Federation

PhD, MD (Medicine), Associate Professor, Professor, Department of Oncology and Radiology; Head, Department of Oncogynecology

432017, Ulyanovsk, Arch. Livchak str., 2

 

д.м.н., доцент, профессор кафедры онкологии и лучевой диагностики; заведующая отделением онкогинекологии

432017, Россия, г. Ульяновск, ул. Архитектора Ливчака, 2

aii72@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6970-6659GeningS. O.ГенингС. О.
Russian Federation

Assistant Professor, Department of Physiology and Pathophysiology

432017, Ulyanovsk, Arch. Livchak str., 2

ассистент кафедры физиологии и патофизиологии

432017, Россия, г. Ульяновск, ул. Архитектора Ливчака, 2

sgening@bk.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8009-0557GnoevykhV. V.ГноевыхВ. В.
Russian Federation

PhD, MD (Medicine), Professor, Head, Department of Propedeutics and Internal Medicine

432017, Ulyanovsk, Arch. Livchak str., 2

д.м.н., профессор, заведующий кафедрой пропедевтики и внутренних болезней

432017, Россия, г. Ульяновск, ул. Архитектора Ливчака, 2

valvik@inbox.ruUlyanovsk State UniversityФГБОУ ВО «Ульяновский государственный университет»Regional Clinical Oncology Center of UlyanovsГУЗ «Областной клинический онкологический диспансер г. Ульяновска»1507202124335536214052021Copyright ©; 2021, Abakumova T.V., Gening T.P., Antoneeva I.I., Gening S.O., Gnoevykh V.V.Copyright ©; 2021, Абакумова Т.В., Генинг Т.П., Антонеева И.И., Генинг С.О., Гноевых В.В.2021Abakumova T.V., Gening T.P., Antoneeva I.I., Gening S.O., Gnoevykh V.V.Абакумова Т.В., Генинг Т.П., Антонеева И.И., Генинг С.О., Гноевых В.В.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://rusimmun.ru/jour/article/view/985

There is currently no clear understanding of the molecular participants providing cytotoxic and/or cytostatic activity of neutrophils (Nph) in relation to tumor cells. Cytokines produced by neutrophils are necessary for their paracrine and autocrine interactions with surrounding cells. In order to assess the effect of regulatory neutrophilokines on the morphofunctional state of circulating Nph in benign ovarian tumors and ovarian cancer, the ELISA method was used to assess the level of IL-4, IL-6, IL-10, IL-8, IL-18, IFNγ, MCP-1 and MMP-1in neutrophils, expression of CD11b, CD63, CD16, CD95. Determined the rigidity of the membrane and the ability of neutrophils to form NET. Statistical processing of the obtained data was carried out using the software Statistica 13.0, Jamovi 1.6.5.0. It was found that in ovarian cancer the rigidity of neutrophils depends on the level of IL-10, MCP-1, IL-18, IL-8, IL-4, IFNγ, IL-6 in neutrophils. The method of multiple regression revealed the dependence of the ability to form NETs on the level of IL-4 and IL-6 in Nph. Revealed an inverse correlation between the rigidity of the membrane Nph and their ability to form traps in ovarian cancer. In benign ovarian tumors, a noticeable direct correlation was found between the rigidity of the neutrophil membrane and the adhesive marker CD11b. In ovarian cancer, a correlation was found between the rigidity of the Nph membrane and the CD63 degranulation marker. At benign ovarian tumors, no correlations were found between the number of activated neutrophils and the level of intracellular cytokines in Nph. In ovarian cancer, correlations were found between the number of CD11b+Nph and the level of IL-6, IL-8 in them; between the amount of CD63, CD95 and intracellular IL-8. The amount of CD16+Nph correlated with the level of MMP-1 and IL-8 in Nph. The amount of CD95+Nph correlated with the level of IL-18 in Nph. Thus, the change in the level of neutrophilokines in benign ovarian tumors did not correlate with changes in the ability to NETosis, expression of activation markers, but was accompanied by an increase in the rigidity of the membrane of circulating neutrophils. In ovarian cancer, an increase in IL-8 correlated with a decrease in CD16 expression and an increase in CD63; a decrease in CD16 correlated with an increase in MMP-1. An increase in membrane rigidity in ovarian cancer was associated with changes in all considered neutrophilokines (IL-4, IL-6, IL-8, IL-10, IL-18, MCP-1, IFNγ). The combination of IL-4, IL-6, IL-18 indices, NET number and membrane rigidity of circulating Nph (according to the results of multivariate analysis) can be used for differential diagnosis of ovarian cancer.

На сегодня не существует четкого представления о молекулярных участниках, обеспечивающих цитотоксическую и/или цитостатическую активность нейтрофилов (Нф) по отношению к опухолевым клеткам. Продуцируемые нейтрофилами цитокины необходимы для паракринного и аутокринного взаимодействия их с окружающими клетками. С целью оценки влияния регуляторных нейтрофилокинов на морфофункциональное состояние циркулирующих Нф при доброкачественных опухолях и раке яичников методом иммуноферментного анализа оценивали в нейтрофилах уровень IL-4, IL-6, IL-10, IL-8, IL-18, IFNγ, MCP-1, MMP-1, экспрессию CD11b, CD63, CD16, CD95. Определяли ригидность мембраны и способность нейтрофилов к образованию NET. Статистическую обработку полученных данных проводили с использование ПО Statistica 13.0, Jamovi 1.6.5.0. Установлено, что при РЯ ригидность нейтрофилов зависит от уровня в нейтрофилах IL-10, MCP-1, IL-18, IL-8, IL-4, IFNγ, IL-6. Методом множественной регрессии выявлена зависимость способности образовывать NET от уровня IL-4 и IL-6 в Нф. Выявлена обратная корреляционная связь между ригидностью мембраны Нф и их способностью образовывать ловушки при раке яичников. При доброкачественной опухоли яичников выявлена заметная прямая корреляционная связь ригидности мембраны нейтрофилов с адгезионным маркером CD11b. При раке яичников выявлена корреляционная связь ригидности мембраны Нф с маркером дегрануляции CD63. При доброкачественной опухоли яичников корреляционных связей между количеством активированных нейтрофилов и уровнем внутриклеточных цитокинов в Нф не обнаружено. При раке яичников выявлены корреляционные связи между количеством CD11b+Нф и уровнем в них IL-6, IL-8; между количеством CD63, CD95 и внутриклеточным IL-8. Количество CD16+Нф коррелировало с уровнем MMP-1 и IL-8, а CD95+Нф коррелировало с уровнем IL-18 в Нф. Таким образом, изменение уровня нейтрофилокинов при доброкачественной опухоли яичников не коррелировало с изменениями способности к NETозу, экспрессии активационных маркеров, но сопровождалось увеличением ригидности мембраны циркулирующих нейтрофилов. При раке яичников повышение IL-8 коррелировало со снижением экспрессии CD16 и повышением CD63; снижение CD16 коррелировало с возрастанием MMP-1. Повышение ригидности мембраны при раке яичников ассоциировалось с изменениями всех рассмотренных нейтрофилокинов (IL-4, IL-6, IL-8, IL-10, IL-18, MCP-1, IFNγ). Комбинация показателей IL-4, IL-6, IL-18, числа NET и ригидности мембраны циркулирующих Нф (по результатам мультивариантного анализа) может быть использована для дифференциальной диагностики рака яичника.

neutrophilsmembrane rigidityovarian cancerbenign ovarian tumorneutrophilokinesнейтрофилыригидность мембранырак яичниковдоброкачественная опухоль яичниковнейтрофилокины1. Плескова С.Н. Наноматериалы и их гематотоксические свойства. - Нижний Новгород, 2018. – 170 с. ISBN 978-5-9500131-6-42. Al-Jumaa M., Hallett M.B., Dewitt S. Cell surface topography controls phagocytosis and cell spreading: The membrane reservoir in neutrophils // Biochim Biophys Acta Mol Cell Res. 2020. Vol. 1867, no. 12, pp.118832. doi: 10.1016/j.bbamcr.2020.118832.3. Bouti P., Zhao X.W., Verkuijlen P.J.J.H., Tool A.T.J., van Houdt M., Köker N., Köker M.Y., Keskin O., Akbayram S., van Bruggen R., Kuijpers T.W., Matlung H.L., van den Berg T.K. Kindlin3-Dependent CD11b/CD18-Integrin Activation Is Required for Potentiation of Neutrophil Cytotoxicity by CD47-SIRPalpha Checkpoint Disruption // Cancer Immunol Res. 2021. Vol.9, no. 2, pp.147-155. doi: 10.1158/2326-6066.CIR-20-0491.4. Garley M., Jabłońska E., Sawicka-Powierza J., Ratajczak-Wrona W., Kłoczko J., Piszcz J. Expression of subtypes of interleukin-17 ligands and receptors in patients with B-cell chronic lymphocytic leukemia // Clin Lab. 2014. Vol.60, no.10, pp.1677-1683. doi: 10.7754/clin.lab.2014.131107.5. Giudice E.D., Ciaramella A., Balestro N., Neumann D., Romano P.G., Cesaroni M.P., Maurizi G., Ruggiero P., Boraschi D., Bossù P. Neutrophil apoptosis in autoimmune Fas-defective MRL lpr/lpr mice // Eur Cytokine Netw. 2001. Vol.12, no.3, pp.510-517. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11566632/6. Golay J., Valgardsdottir R., Musaraj G., Giupponi D., Spinelli O., Introna M. Human neutrophils express low levels of FcγRIIIA, which plays a role in PMN activation // Blood. 2019. Vol.133, no.13, pp.1395-1405. doi: 10.1182/blood-2018-07-864538.7. Jaber B.L., Perianayagam M.C., Balakrishnan V.S., King A.J., Pereira B.J. Mechanisms of neutrophil apoptosis in uremia and relevance of the Fas (APO-1, CD95)/Fas ligand system // J Leukoc Biol. 2001. Vol.69, no.6, pp.1006-1012. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11404388/8. Jensen K.N., Sunnefa Yeatman Omarsdottir, Margret Sol Reinhardsdottir, Ingibjorg Hardardottir, Jona Freysdottir. Docosahexaenoic Acid Modulates NK Cell Effects on Neutrophils and Their Crosstalk // Front Immunol. 2020. No.11, pp.570380. doi: 10.3389/fimmu.2020.570380.9. Kelm M., Lehoux S., Azcutia V., Cummings R.D., Nusrat A., Parkos C.A., Brazil J.C. Regulation of neutrophil function by selective targeting of glycan epitopes expressed on the integrin CD11b/CD18. // FASEB J. 2020. Vol.34, no.2, pp.2326-2343. doi: 10.1096/fj.201902542R.10. Lau D., Mollnau H., Eiserich J.P., Freeman B.A., Daiber A., Gehling U.M., Brümmer J., Rudolph V., Münzel T., Heitzer T., Meinertz T., Baldus S. Myeloperoxidase mediates neutrophil activation by association with CD11b/CD18 integrins. // Proc Natl Acad Sci U S A. 2005. Vol.102, no.2, pp.431-6. doi: 10.1073/pnas.0405193102.11. Lewkowicz N., Mycko M.P., Przygodzka P., Ćwiklińska H., Cichalewska M., Matysiak M., Selmaj K., Lewkowicz P. Induction of human IL-10-producing neutrophils by LPS-stimulated Treg cells and IL-10 // Mucosal Immunol. 2016. Vol.9, no.2, pp.364-78. doi: 10.1038/mi.2015.66.12. Lu Y., Huang Y., Huang L., Xu Y., Wang Z., Li H., Zhang T., Zhong M., Gao W.Q., Zhang Y. CD16 expression on neutrophils predicts treatment efficacy of capecitabine in colorectal cancer patients. BMC Immunol. 2020. Vol.21, no.1, pp.46. doi: 10.1186/s12865-020-00375-8.13. Millrud C.R., Kågedal Å., Kumlien Georén S., Winqvist O., Uddman R., Razavi R., Munck-Wikland E., Cardell L.O. NET-producing CD16high CD62Ldim neutrophils migrate to tumor sites and predict improved survival in patients with HNSCC // Int J Cancer. 2017. Vol.140, no.11, pp.2557-2567. doi: 10.1002/ijc.3067114. Pleskova S.N., Gorshkova E.N., Novikov V.V., Solioz M. Treatment by serum up-conversion nanoparticles in the fluoride matrix changes the mechanism of cell death and the elasticity of the membrane // Micron. 2016. Vol.90, pp.23-32. doi: 10.1016/j.micron.2016.08.005.15. Pleskova SN, Kriukov RN, Bobyk SZ, Boryakov AV, Gorelkin PV, Erofeev AS. Conditioning adhesive contacts between the neutrophils and the endotheliocytes by Staphylococcus aureus // J Mol Recognit. 2020. Vol.33, no.9, pp.e2846.16. Roberts R.E., Hallett M.B. Neutrophil Cell Shape Change: Mechanism and Signalling during Cell Spreading and Phagocytosis // Int J Mol Sci 2019. Vol.20, no.6, pp.1383. doi: 10.3390/ijms20061383.17. Rumalla V., Calvano S.E., Spotnitz A.J., Krause T.J., Lin E., Lowry S.F. The effects of glucocorticoid therapy on inflammatory responses to coronary artery bypass graft surgery. // Arch Surg. 2001. Vol.136, no.9, pp.1039-1044. doi: 10.1001/archsurg.136.9.1039.18. Saitoh T., Komano J., Saitoh Y., Misawa T., Takahama M., Kozaki T., Uehata T., Iwasaki H., Omori H., Yamaoka S., Yamamoto N., Akira S. Neutrophil extracellular traps mediate a host defense response to human immunodeficiency virus-1 // Cell Host Microbe. 2012. Vol.12, no.1, pp.109-116. doi: 10.1016/j.chom.2012.05.015.19. Song J., Wu C., Zhang X., Sorokin L.M. In vivo processing of CXCL5 (LIX) by matrix metalloproteinase (MMP)-2 and MMP-9 promotes early neutrophil recruitment in IL-1β-induced peritonitis // J Immunol. 2013. Vol.190, no.1, pp.401-410. doi: 10.4049/jimmunol.1202286.20. Sun B., Qin W., Song M., Liu L., Yu Y., Qi X., Sun H. Neutrophil Suppresses Tumor Cell Proliferation via Fas /Fas Ligand Pathway Mediated Cell Cycle Arrested // Int J Biol Sci. 2018. Vol.14, no.14, pp.2103-2113. doi: 10.7150/ijbs.29297.21. Tecchio C., Scapini P.,Pizzolo G., Cassatella M.A. On the cytokines produced by human neutrophils in tumors // Semin Cancer Biol. 2013. Vol. 23, no.3, pp.159-170. doi: 10.1016/j.semcancer.2013.02.004.22. Thiam H.R., Wong S.L., Wagner D.D., Waterman C.M. Cellular Mechanisms of NETosis. Annu Rev Cell Dev Biol. 2020. Vol.36, pp.191-218. doi: 10.1146/annurev-cellbio-020520-111016.23. White C., DiStefano .T, Olabisi R. The influence of substrate modulus on retinal pigment epithelial cells // J Biomed Mater Res A. 2017. Vol.105, no.5, pp.1260-1266. doi: 10.1002/jbm.a.35992.