Analysis of the state of immunity in patients with chronic gastritis infected with Helicobacter pylori

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Helicobacter pylori is considered an etiological agent of chronic gastritis and a number of other diseases of the gastrointestinal tract. The immune response to H. pylori is characterized by the development of both pro-inflammatory and tolerogenic reactions. Against this background, the possibility of forming autoimmune shifts is also assumed. The purpose of the present study was to conduct a comparative analysis of the state of immunity in patients with chronic gastritis in the exacerbation stage associated with and not associated with H. pylori infection. There were used whole peripheral blood (n = 50) and serum (n = 49) samples from 162 patients with primary chronic gastritis at the exacerbation stage, in which the presence or absence of H. pylori DNA was tested by real-time PCR in gastric juice. In the peripheral blood of patients, the relative content of CD4+FoxP3+ cells (T regulators) and CD4+CD161+ cells (IL-17 producing cells) was evaluated using flow cytofluorometry and monoclonal antibodies method, the level of mRNA FoxP3 and mRNA IL-17A was determined using real time RT-PCR, and the concentration of IL-2 and IL-23 was determined using enzyme immunoassay. It has been shown that in H. pylori-infected patients with chronic gastritis in the exacerbation stage in comparison with patients not infected with H. pylori, the content of CD4+FoxP3+ cells, CD4+CD161+ cells does not change in the blood, also with the level of mRNA FoxP3 and mRNA IL-17A. Since the equilibrium between the populations of Th17 cells and T regulators is modulated by IL-2, which is important for generating the population of T regulators, but inhibits polarization of the immune response towards Th17 cells, we conducted a comparative assessment of the serum IL-2 level in patients with chronic gastritis. All patients showed an increase in IL-2 content in comparison with the norm. In this case, the concentration of IL-2 in the blood of infected H. pylori patients was statistically significantly higher than in H. pylori-uninfected patients. An important regulator of the function of Th17 cells is also IL-23, which induces the differentiation of naive T lymphocytes into Th17 cells involved in inflammatory and autoimmune reactions. In this regard, we determined the level of this cytokine in the blood of patients with chronic gastritis. Multiple increase of IL-23 concentration in comparison with normal level and higher content of IL-23 in H. pylori-infected patients in comparison with uninfected patients were revealed. On the basis of the obtained data, it can be concluded that an increase in the concentration of IL-23 does not exclude the possibility of forming autoimmune shifts with its participation in persons with helicobacter infection, but the issue requires further study.

About the authors

Ekaterina V. Mokhonova

I.N. Blokhina Nizhny Novgorod Scientific and Research Institute of Epidemiology and Microbiology of the Russian Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing (Rospotrebnadzor)

Email: ekaterinamohonova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-9742-7646

Researcher, Immune Chemistry Laboratory, I.N. Blokhina Nizhny Novgorod Scientific and Research Institute of Epidemiology and Microbiology of the Rospotrebnadzor

Russian Federation, 603950, Nizhniy Novgorod, Malaya Yamskaya str., 71

V. A. Lapin

I.N. Blokhina Nizhny Novgorod Scientific and Research Institute of Epidemiology and Microbiology of the Russian Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing (Rospotrebnadzor)

Email: fridens.95@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5905-5722

Junior Researcher, Immune Chemistry Laboratory

Russian Federation, 603950, Nizhniy Novgorod, Malaya Yamskaya str., 71

D. A. Melentiev

I.N. Blokhina Nizhny Novgorod Scientific and Research Institute of Epidemiology and Microbiology of the Russian Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing (Rospotrebnadzor)

Email: dim-melente@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2441-6874

Junior Researcher, Immune Chemistry Laboratory

Russian Federation, 603950, Nizhniy Novgorod, Malaya Yamskaya str., 71

D. V. Novikov

I.N. Blokhina Nizhny Novgorod Scientific and Research Institute of Epidemiology and Microbiology of the Russian Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing (Rospotrebnadzor)

Email: novikov.dv75@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7049-6935

PhD (Biology), Associate Professor, Leading Researcher, Immune Chemistry Laboratory

Russian Federation, 603950, Nizhniy Novgorod, Malaya Yamskaya str., 71

N. V. Neumoina

I.N. Blokhina Nizhny Novgorod Scientific and Research Institute of Epidemiology and Microbiology of the Russian Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing (Rospotrebnadzor)

Email: tak1510@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1394-3484

PhD (Medicine), Head Physician of the Infectious Diseases Clinic

Russian Federation, 603950, Nizhniy Novgorod, Malaya Yamskaya str., 71

K. M. Perfilova

I.N. Blokhina Nizhny Novgorod Scientific and Research Institute of Epidemiology and Microbiology of the Russian Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing (Rospotrebnadzor)

Email: kperfilova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6395-9014

PhD (Medicine), Deputy Head Physician of the Infectious Diseases Clinic

Russian Federation, 603950, Nizhniy Novgorod, Malaya Yamskaya str., 71

M. V. Neumoina

I.N. Blokhina Nizhny Novgorod Scientific and Research Institute of Epidemiology and Microbiology of the Russian Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing (Rospotrebnadzor)

Email: tak1510@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-0153-3573

PhD (Medicine), Head of the Department of Patient Consultation and Admission, Infectious Diseases Clinic

Russian Federation, 603950, Nizhniy Novgorod, Malaya Yamskaya str., 71

T. A. Troshina

I.N. Blokhina Nizhny Novgorod Scientific and Research Institute of Epidemiology and Microbiology of the Russian Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing (Rospotrebnadzor)

Email: tak1510@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-3724-4258

Head of the Third Infection Diseases Department, Infectious Diseases Clinic

Russian Federation, 603950, Nizhniy Novgorod, Malaya Yamskaya str., 71

I. V. Shutova

I.N. Blokhina Nizhny Novgorod Scientific and Research Institute of Epidemiology and Microbiology of the Russian Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing (Rospotrebnadzor)

Email: tak1510@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7073-9113

PhD (Medicine), Head of the Second Infection Diseases Department, Infectious Diseases Clinic

Russian Federation, 603950, Nizhniy Novgorod, Malaya Yamskaya str., 71

V. V. Novikov

I.N. Blokhina Nizhny Novgorod Scientific and Research Institute of Epidemiology and Microbiology of the Russian Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing (Rospotrebnadzor)

Author for correspondence.
Email: mbre@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2449-7213

PhD, MD (Biology), Professor, Head of the Immune Chemistry Laboratory

Russian Federation, 603950, Nizhniy Novgorod, Malaya Yamskaya str., 71

References

  1. Матвеичев А.В., Талаева М.В., Талаев В.Ю., Неумоина Н.В., Перфилова К.М., Лапаев Д.Г., Мохонова Е.В., Цыганова М.И., Коптелова В.Н., Никитина З.И., Лапин В.А., Мелентьев Д.А. Влияние Helicobacter pylori на дифференцировку Т-регуляторных клеток // Анализ риска здоровью. 2017. № 1. С. 21–28. [Matveichev А.V., Talaeva М.V., Talaev V.Yu., Neumoina N.V., Perfilova K.M., Lapaev D.G., Mokhonova E.V., Tsyganova M.I., Koptelova V.N., Nikitina Z.I., Lapin V.A., Melentiev D.A. Influence exerted by Helicobacter pylori on regulatory T-cells differentiation. Analiz riska zdoroviyu = Health Risk Analysis, 2017, no. 1, pp. 21–28. (In Russ.)] doi: 10.21668/health.risk/2017.1.03.eng
  2. Синяков А.А., Cмирнова О.В., Каспаров Э.В. Показатели некоторых цитокинов у больных хроническим, хроническим атрофическим гастритом на фоне Helicobacter pylori-инфекции // Сибирский журнал естественных наук и сельского хозяйства. 2019. Т. 11, № 5–2. С. 124–128. [Sinyakov A.A., Smirnova O.V., Kasparov E.V. Indicators of some cytokines in patients with chronic, chronic atrophic gastritis with Helicobacter pylori infection. Sibirskiy zhurnal estestvennykh nauk i sel’skogo khozyaystva = Siberian Journal of Life Sciences and Agriculture, 2019, vol. 11, no. 5–2, pp. 124–128. (In Russ.)] doi: 10.12731/2658-6649-2019-11-5-2-124-128
  3. Цыганова М.И., Талаева М.В., Талаев В.Ю., Неумоина Н.В., Перфилова К.М., Мохонова E.B., Лапин В.А., Мелентьев Д.А. Влияние Helicobacter pylori на содержание провоспалительных Т-клеточных цитокинов и продуцирующих их субпопуляций // Анализ риска здоровью. 2018. № 3. С. 120–127. [Tsyganova M.I., Talaeva M.V., Talaev V.Yu., Neumoina N.V., Perfilova K.M., Mokhonova E.V., Lapin V.A., Melentiev D.A. Influence exerted by Helicobacter pylori on concentrations of anti-inflammatory T-cell cytokines and sunpopulations that produce them. Analiz riska zdorov’yu = Health Risk Analysis, 2018, no. 3, pp. 120–127. (In Russ.)] doi: 10.21668/health.risk/2018.3.13.eng
  4. Afzali B., Mitchell P.J., Edozie F.C., Povoleri G.A.M., Dowson S.E., Demandt L., Walter G., Canavan J.B., Scotta C., Menon B., Chana P.S., Khamri W., Kordasti S., Heck S., Grimbacher B., Tree T., Cope A.P., Taams L.S., Lechler R.I., John S., Lombardi G. CD161 expression characterizes a subpopulation of human regulatory T cells that produces IL-17 in a STAT3-dependent manner. Eur. J. Immunol., 2013, vol. 43, no. 8, pp. 2043–2054. doi: 10.1002/eji.201243296
  5. Altobelli A., Bauer M., Velez K., Cover T.L., Müller A. Helicobacter pylori VacA targets myeloid cells in the gastric lamina propria to promote peripherally induced regulatory T-cell differentiation and persistent infection. mBio, 2019, vol. 10, no. 2: e00261-19. doi: 10.1128/mBio.00261-19
  6. Caruso R., Fina D., Paoluzi O.A., Blanco G.D.V., Stolfi C., Rizzo A., Caprioli F., Sarra M., Andrei F., Fantini M.C., MacDonald T.T., Pallone F., Monteleone G. IL-23-mediated regulation of IL-17 production in Helicobacter pylori-infected gastric mucosa. Eur. J. Immunol., 2008, vol. 38, no. 2, pp. 470–478. doi: 10.1002/eji.200737635
  7. Caruso R., Pallone F., Monteleone G. Emerging role of IL-23/IL-17 axis in H. pylori-associated pathology. World J. Gastroenterol., 2007, vol. 13, no. 42, pp. 5547–5551. doi: 10.3748/wjg.v13.i42.5547
  8. Chmiela M., Gonciarz W. Molecular mimicry in Helicobacter pylori infections. World J. Gastroenterol., 2017, vol. 23, no. 22, pp. 3964–3977. doi: 10.3748/wjg.v23.i22.3964
  9. Chojnacki C., Popławski T., Błońska A., Błasiak J., Romanowski M., Chojnacki J. Expression of tryptophan hydroxylase in gastric mucosa in symptomatic and asymptomatic Helicobacter pylori infection. Arch. Med. Sci., 2019, vol. 15, no. 2, pp. 416–423. doi: 10.5114/aoms.2018.76928
  10. Dixon B.R.E.A., Hossain R., Patel R.V., Algood H.M.C. Th17 Cells in Helicobacter pylori infection: a dichotomy of help and harm. Infect. Immun., 2019, vol. 87, no 11: e00363-19. doi: 10.1128/IAI.00363-19
  11. Dominguez-Andres J., Netea M.G. Impact of historic migrations and evolutionary processes on human immunity. Trends Immunol., 2019, vol. 40, no. 12, pp. 1105–1119. doi: 10.1016/j.it.2019.10.001
  12. FitzGerald R., Smith S.M. An overview of Helicobacter pylori infection. Methods Mol. Biol., 2021, vol. 2283, pp 1–14. doi: 10.1007/978-1-0716-1302-3_1
  13. Hoeve M.A., Savage N.D.L., de Boer T., Langenberg D.M.L., de Waal Malefyt R., Ottenhoff T.H.M., Verreck F.A.W. Divergent effects of IL-12 and IL-23 on the production of IL-17 by human T cells. Eur. J. Immunol., 2006, vol. 36, no. 3, pp. 661–670. doi: 10.1002/eji.200535239
  14. Hussain K., Letley D.P., Greenaway A.B., Kenefeck R., Winter J.A., Tomlinson W., Rhead J., Staples E., Kaneko K., Atherton J.C., Robinson K. Helicobacter pylori-mediated protection from allergy is associated with IL-10-secreting peripheral blood regulatory T cells. Front. Immunol., 2016, vol. 7: 71. doi: 10.3389/fimmu.2016.00071
  15. Jang T.J. The number of Foxp3-positive regulatory T-cells is increased in Helicobacter pylori gastritis and gastric cancer. Pathol. Res. Pract., 2010, vol. 206, no. 1, pp. 34–38. doi: 10.1016/j.prp.2009.07.019
  16. Kandulski А., Malfertheiner Р., Wex Т. Role of regulatory T-cells in H. pylori-induced gastritis and gastric cancer. Anticancer Res., 2010, vol. 30, no. 4, pp. 1093–1103.
  17. Lankarani K.B., Honarvar B., Athari S.S. The mechanisms underlying Helicobacter pylori-mediated protection against allergic asthma. Tanaffos, 2017, vol. 16, no. 4, pp. 251–259.
  18. Laurence A., Tato C. M., Davidson T.S., Kanno Y., Chen Z., Yao Z., Blank R.B., Meylan F., Siegel R., Hennighausen L., Shevach E.M., O'Shea J.J. Interleukin-2 signaling via STAT5 constrains T helper 17 cell generation. Immunity, 2007, vol. 26, no. 3, pp. 371–381. doi: 10.1016/j.immuni.2007.02.009
  19. Leja M., Axon A., Brenner H. Epidemiology of Helicobacter pylori infection. Helicobacter, 2016, vol. 21, no. 1, pp. 3–7. doi: 10.1111/hel.12332
  20. Li L., He J., Zhu L., Yang J.Y., Jia R., Liu X., Liu Y., Sun X., Li Z. The clinical relevance of IL-17-producing CD4+ CD161+ cell and its subpopulations in primary Sjögren’s Syndrome. J. Immunol. Res., 2015: 307453. doi: 10.1155/2015/307453
  21. Magen E., Delgado J.-S. Helicobacter pylori and skin autoimmune diseases. World J. Gastroenterol., 2014, vol. 20, no. 6, pp. 1510–1516. doi: 10.3748/wjg.v20.i6.1510
  22. Maggi L., Santarlasci V., Capone M., Peired A., Frosali F., Crome S.Q., Querci V., Fambrini M., Liotta F., Levings M.K., Maggi E., Cosmi L., Romagnani S., Annunziato F. CD161 is a marker of all human IL-17-producing T-cell subsets and is induced by RORC. Eur. J. Immunol., 2010, vol. 40, no. 8, pp. 2174–2181. doi: 10.1002/eji.200940257
  23. Murphy C.A., Langrish C.L., Chen Y., Blumenschein W., McClanahan T., Kastelein R.A., Sedgwick J.D., Cua D.J. Divergent pro- and antiinflammatory roles for IL-23 and IL-12 in joint autoimmune inflammation. J. Exp. Med., 2003, vol. 198, no. 12, pp. 1951–1957. doi: 10.1084/jem.20030896
  24. Outlioua A., Badre W., Desterke C., Echarki Z., El Hammani N., Rabhi M., Riyad M., Karkouri M., Arnoult D., Khalil A., Akarid K. Gastric IL-1β, IL-8, and IL-17A expression in Moroccan patients infected with Helicobacter pylori may be a predictive signature of severe pathological stages. Cytokine, 2020, vol. 126: 154893. doi: 10.1016/j.cyto.2019.154893
  25. Ramesh R., Kozhaya L., McKevitt K., Djuretic I.M., Carlson T.J., Quintero M.A., McCauley J.L., Abreu M.T., Unutmaz D., Sundrud M.S. Pro-inflammatory human Th17 cells selectively express P-glycoprotein and are refractory to glucocorticoids. J. Exp. Med., 2014, vol. 211, no. 1, pp. 89–104. doi: 10.1084/jem.20130301
  26. Schinocca C., Rizzo C., Fasano S., Grasso G., Barbera L.L., Ciccia F., Guggino G. Role of the IL-23/IL-17 pathway in rheumatic diseases: an overview. Front. Immunol., 2021, vol. 12: 637829. doi: 10.3389/fimmu.2021.637829
  27. Shen H., Goodall J.C., Gaston J.S.H. Frequency and phenotype of peripheral blood Th17 cells in ankylosing spondylitis and rheumatoid arthritis. Arthritis Rheum., 2009, vol. 60, no. 6, pp. 1647–1656. doi: 10.1002/art.24568
  28. Tanaka S., Nagashima H., Cruz M., Uchida T., Uotani T., Abreu J.A.J., Mahachai V., Vilaichone R., Ratanachuek T., Tshering L., Graham D.Y., Graham D.Y., Yamaoka Y. Interleukin-17C in human Helicobacter pylori gastritis. Infect. Immun., 2017, vol. 85, no. 10: e00389-17. doi: 10.1128/IAI.00389-17
  29. Wang S.K., Zhu H.F., He B.S., Zhang Z.Y., Chen Z.T., Wang Z.Z., Wu G.L. CagA+ H. pylori infection is associated with polarization of T helper cell immune responses in gastric carcinogenesis. World J. Gastroenterol., 2007, vol. 13, no. 21, pp. 2923–2931. doi: 10.3748/wjg.v13.i21.2923
  30. Zaky D.S.E., El-Nahrery E.M.A. Role of interleukin-23 as a biomarker in rheumatoid arthritis patients and its correlation with disease activity. Int. Immunopharmacol., 2016, vol. 31, pp. 105–108. doi: 10.1016/j.intimp.2015.12.011
  31. Zuo Z.T., Ma Y., Sun Y., Bai C.Q., Ling C.H., Yuan F.L. The protective effects of Helicobacter pylori infection on allergic asthma. Int. Arch. Allergy Immunol., 2021, vol. 182, no. 1, pp. 53–64. doi: 10.1159/000508330

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure 1. The content of CD4+FoxP3+ cells in the peripheral blood of patients with chronic gastritis infected (+) and not infected (–) with H. pylori (% от CD4+ Т cells)

Download (57KB)
Indexing metadata
3. Figure 2. The level of FoxP3 mRNA relative to YWHAZ mRNA in the peripheral blood of patients with chronic gastritis infected (+) and not infected (–) with H. pylori

Download (62KB)
Indexing metadata
4. Figure 3. The content of CD4+CD161+ cells in the peripheral blood of patients with chronic gastritis infected (+) and not infected (–) with H. pylori (% от CD4+ Т cells)

Download (56KB)
Indexing metadata
5. Figure 4. The level of IL-17A mRNA relative to YWHAZ mRNA in the peripheral blood of patients with chronic gastritis infected (+) and not infected (–) with H. pylori

Download (53KB)
Indexing metadata
6. Figure 5. The content of IL-2 in the blood serum of patients with chronic gastritis infected (+) and not infected (–) with H. pylori

Download (31KB)
Indexing metadata
7. Figure 6. The content of IL-23 in the blood serum of patients with chronic gastritis infected (+) and not infected (–) with H. pylori

Download (34KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2022 Mokhonova E.V., Lapin V.A., Melentiev D.A., Novikov D.V., Neumoina N.V., Perfilova K.M., Neumoina M.V., Troshina T.A., Shutova I.V., Novikov V.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».