The effect of Saposin D on the anti-tuberculosis immune response in experimental tuberculosis infection

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Saposins (Sap) are a subgroup of glycoproteins belonging to the Saposin-Like Proteins family. They are generated by the proteolytic processing of the common precursor prosaposin. Saposins localize primarily in the lysosomes and are required for the catabolism of glycosphingolipids. Saposins are involved in the presentation of lipid mycobacterial antigens on CD1 molecules. SapD is the most abundant saposin in normal tissues, where its concentration is three times higher than that of other saposins. SapD promotes the hydrolysis of ceramide by acid ceramidase in vivo, as evidenced by the accumulation of 〈-hydroxyl-ceramide in the kidneys and cerebellum of SapD-deficient mice. Accordingly, SapD-deficient animals show renal tubular degeneration and hydronephrosis, as well as progressive loss of Purkinje cells in the cerebellum, leading to ataxia. To date, no hereditary SapD deficiency has been identified in humans.Previously we had shown that macrophages derived from SAPD knockout mice suppress the growth of M. tuberculosis to a lesser extent than macrophages from wild-type mice. Moreover, compensation for the deficiency of SapD in knockout cells led to the restoration of their bactericidal function. Thus, SapD is an important component in the anti-TB immune response. However, it is not clear how SapD deficiency affects the in vivo antituberculosis immune response. In the model of experimental tuberculosis infection, it was shown that five weeks post infection the mycobacterial load in the lungs and spleens was significantly higher in SapD-ko mice than in wild-type mice. Analysis of the lung tissue cellular composition showed the differences between SapD-ko and B6 mice. Thus “naive” SapD-ko mice are characterized by a larger quantity of macrophages compared to B6 mice. It was also shown that five weeks after infection, SapD-ko mice differ from wild-type mice in a more pronounced neutrophilic infiltration of the lung tissue. A study of the propensity for apoptosis of cells in the lung tissue of SapD-ko mice showed that the content of apoptotic cells in the lungs of SapD knockout mice three weeks after infection was significantly higher than in wild-type B6 mice. Thus, SapD deficiency leads to a significant increase in inflammation during experimental tuberculosis infection, and also affects the predisposition of lung cells to apoptosis.

About the authors

Galina S. Shepelkova

Central Tuberculosis Research Institute

Author for correspondence.
Email: shepelkovag@yahoo.com
ORCID iD: 0000-0001-6854-7932
SPIN-code: 7436-4454
Scopus Author ID: 26665725800

PhD (Biology), Senior Researcher, Laboratory for Biotechnology, Department of Immunology

Russian Federation, 107564, Moscow, Yauza alley, 2

Vladimir V. Evstifeev

Central Tuberculosis Research Institute

Email: vladimir-evstifeev@yandex.ru

PhD (Biology), Senior Researcher, Laboratory for Biotechnology, Department of Immunology

Russian Federation, 107564, Moscow, Yauza alley, 2

Vadim G. Avdienko

Central Tuberculosis Research Institute

Email: vg_avdienko@mail.ru
SPIN-code: 8165-3530

Senior Researcher, Laboratory for Biotechnology, Department of Immunology

Russian Federation, 107564, Moscow, Yauza alley, 2

Irina V. Bocharova

Central Tuberculosis Research Institute

Email: i.bocharova@ctri.ru
SPIN-code: 6200-0329

Researcher, Department of Immunology

Russian Federation, 107564, Moscow, Yauza alley, 2

Vladimir V. Yeremeev

Central Tuberculosis Research Institute

Email: yeremeev56@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6608-7557

DSc (Medicine), Head of the Department of Immunology

Russian Federation, 107564, Moscow, Yauza alley, 2

References

  1. Авдиенко В.Г., Бабаян С.С., Гусева А.Н. Количественные, спектральные и серодиагностические характеристики антимикобактериальных IgG-, IgM- и IgA-антител у больных туберкулезом легких // Проблемы туберкулеза и болезней легких. 2006. Т. 10. С. 47–55. [Avdienko V.G., Babaian S.S., Guseva A.N. Quantitative, spectral, and serodiagnostic characteristics of antimycobacterial IgG, IgM, and IgA antibodies in patients with pulmonary tuberculosis. Problemy tuberkuleza i boleznei legkikh = Problems of Tuberculosis and Lung Diseases, 2006, vol. 10, pp. 47–55. (In Russ.)]
  2. Еремеев В.В., Апт А.С. Сапозин-подобные белки в противоинфекционном иммунном ответе // Инфекция и иммунитет. 2012. Т. 2, № 3. C. 597–602. [Yeremeev V.V., Apt A.S. Saposin-like proteins in anti-infectious immune response. Infektsiya i immunitet = Russian Journal of Infection and Immunity, 2012, vol. 2, no. 3, pp. 597–602. (In Russ.)] doi: 10.15789/2220-7619-2012-3-597-602
  3. Шепелькова Г.С., Евстифеев В.В., Эргешов А.Э., Еремеев В.В. Влияние сапозина D на бактериостатическую функцию макрофагов при экспериментальной туберкулезной инфекции // Инфекция и иммунитет. 2021. Т. 11, № 3. C. 473–480. [Shepelkova G.S., Evstifeev V.V., Ergeshov A.E., Yeremeev V.V. Saposin D acting on macrophage bacteriostatic function in experimental tuberculosis infection. Infektsiya i immunitet = Russian Journal of Infection and Immunity, 2021, vol. 11, no. 3, pp. 473-480. (In Russ.)] doi: 10.15789/2220-7619-TEO-1386
  4. Garrido-Arandia M., Cuevas-Zuviría B., Díaz-Perales A., Pacios L. A comparative study of human saposins. Molecules, 2018, vol. 23: 422. doi: 10.3390/molecules23020422
  5. Gebai A., Gorelik A., Nagar B. Crystal structure of saposin D in an open conformation. J. Struc. Biol., 2018, vol. 204, no. 2, pp. 145–150. doi: 10.1016/j.jsb.2018.07.011
  6. Huang L., Nazarova E.V., Russell D.G. Mycobacterium tuberculosis: bacterial fitness within the host macrophage. Microbiol Spectr., 2019, vol. 7, no. 2: 10. doi: 10.1128/microbiolspec.BAI-0001-2019
  7. Kim M.-J., Wainwright H., Loketz M., Bekker L.G., Walther G.B., Dittrich C., Visser A., Wang W., Hsu F.F., Wiehart U., Tsenova L., Kaplan G., Russell D.G. Caseation of human tuberculosis granulomas correlates with elevated host lipid metabolism. EMBO Mol. Med., 2010, vol. 2, pp. 258–274. doi: 10.1002/emmm.201000079
  8. Kishimoto Y., Hiraiwa M., O’Brien J.S. Saposins: structure, function, distribution, and molecular genetics. J. Lipid. Res., 1992, vol. 33, no. 9, pp. 1255–1267.
  9. Khan A., Singh V.K., Hunter R.L., Jagannath C. Macrophage heterogeneity and plasticity in tuberculosis. J. Leukoc. Biol., 2019, vol. 106, no. 2, pp. 275–282. doi: 10.1002/JLB.MR0318-095RR
  10. Kolter T., Sandhoff K. Lysosomal degradation of membrane lipids. FEBS Lett., 2010, vol. 584, pp. 1700–1712. doi: 10.1016/ j.febslet.2009.10.021
  11. Matsuda J., Kido M., Tadano-Aritomi K., Ishizuka I., Tominaga K., Toida K., Takeda E., Suzuki K., Kuroda Y. Mutation in saposin D domain of sphingolipid activator protein gene causes urinary system defects and cerebellar Purkinje cell degeneration with accumulation of hydroxy fatty acid-containing ceramide in mouse. Hum. Mol. Genet., 2004, vol. 13, no. 21, pp. 2709–2723. doi: 10.1093/hmq/ddh281
  12. Nikonenko B.V., Averbakh MM Jr, Lavebratt C., Schurr E., Apt A.S. Comparative analysis of mycobacterial infections in susceptible I/St and resistant A/Sn inbred mice. Tuber. Lung Dis., 2000, vol. 80, no. 1, pp. 15–25. doi: 10.4049/jimmunol.165.10.5921
  13. O’Brien J.S., Kishimoto Y. Saposin proteins: structure, function, and role in human lysosomal storage disorders. FASEB J., 1991, vol. 5, pp. 301–308. doi: 10.1096/fasebj.5.3.2001789
  14. Olmeda B., García-Álvarez B., Pérez-Gil J. Structure–function correlations of pulmonary surfactant protein SP-B and the saposin-like family of proteins. Eur. Biophys. J., 2013, vol. 42, pp. 209–222. doi: 10.1007/s00249-012-0858-9
  15. Rossmann M., Schultz-Heienbrok R., Behlke J., Remmel N., Alings C., Sandhoff K., Saenger W., Maier T. Crystal structures of human saposins C and D: implications for lipid recognition and membrane interactions. Structure, 2008, vol. 16, pp. 809–817. doi: 10.1016/j.str.2008.02.016
  16. Shepelkova G., Evstifeev V., Majorov K., Bocharova I., Apt A. Therapeutic effect of recombinant mutated interleukin 11 in the mouse model of tuberculosis. J. Infect. Dis., 2016, vol. 214, no. 3, pp. 496–501. doi: 10.1093/infdis/jiw176
  17. Weiss G., Schaible U.E. Macrophage defense mechanisms against intracellular bacteria. Immunol. Rev., 2015, vol. 264, no. 1, pp. 182–203. doi: 10.1111/imr.12266
  18. Winau F., Schwierzeck V., Hurwitz R., Remmel N., Sieling P.A., Modlin R.L., Porcelli S.A., Brinkmann V., Sugita M., Sandhoff K., Kaufmann S.H., Schaible U.E. Saposin C is required for lipid presentation by human CD1b. Nat. Immunol., 2004, vol. 5, no. 2, pp. 169–174. doi: 10.1038/ni1035
  19. World Health Organization. Global Tuberculosis Report 2021. URL: https://www.who.int/teams/global-tuberculosis-programme/tb-reports/global-tuberculosis-report-2021.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2023 Shepelkova G.S., Evstifeev V.V., Avdienko V.G., Bocharova I.V., Yeremeev 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».