Formation of specific t-cell and humoral immunity in unvaccinated and vaccinated children with pertussis

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Objective. Evaluation of the relationship between the formation of antigen (AG) – specific T-cell and humoral immunity and its cytokine regulation in the dynamics of pertussis in children.

Materials and methods. 100 children with pertussis were examined at 2–5 weeks of disease and during the period of convalescence. The balance of IFN-γ and IL-4 cytokines in the blood was compared with the dynamics of the specific immune response to B. pertussis antigens. The humoral response was assessed by enzyme immunoassay using Ridascreen test systems, and the T-cell response was assessed by the proliferation of lymphocytes isolated from the blood of patients after incubation on plates from the same test systems.

Results. In 69–92% of unvaccinated children, antigen-specific T-cells are detected from the 2nd to 12th week from the onset of the disease with a temporary sharp decrease in indicators at the 5–6th week. In vaccinated children with pertussis, the immune response develops as a secondary one, but memory T cells are found in no more than 67% of patients.

Conclusion. The nature of cytokine regulation of antibody formation in the dynamics of pertussis is reflected in the process of formation of memory T-cells and depends on the vaccine history.

About the authors

Irina M. Fedorova

G.N. Gabrichevsky Moscow Research Institute of Epidemiology and Microbiology of Russian Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Well-Being

Author for correspondence.
Email: vestnik-07@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0335-2752

Cand. Med. Sci., Leading Researcher, Department of Immunology

Russian Federation, Moscow

Olga P. Popova

G.N. Gabrichevsky Moscow Research Institute of Epidemiology and Microbiology of Russian Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Well-Being; Russian Medical Academy of Continuous Professional Education, Ministry of Health of Russia

Email: doctorpopova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1772-5978

MD, Professor, Department of Children’s Infectious Diseases, Russian Medical Academy of Continuous Professional Education, Ministry of Health of Russia; Leading Researcher, Department of Immunology, G.N. Gabrichevsky Moscow Research Institute of Epidemiology and Microbiology, Russian Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Well-Being

Russian Federation, Moscow; Moscow

Maria S. Blyakher

G.N. Gabrichevsky Moscow Research Institute of Epidemiology and Microbiology of Russian Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Well-Being

Email: maria.s.b@bk.ru
ORCID iD: 0000-0003-3480-6873

MD, Professor, Head, Laboratory of the Immunology Department

Russian Federation, Moscow

Svetlana I. Koteleva

G.N. Gabrichevsky Moscow Research Institute of Epidemiology and Microbiology of Russian Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Well-Being

Email: felileo@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1878-2234

Cand. Med. Sci., Leading Researcher, Department of Immunology

Russian Federation, Moscow

Tatyana A. Skirda

G.N. Gabrichevsky Moscow Research Institute of Epidemiology and Microbiology of Russian Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Well-Being

Email: t.skirda@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4140-1014

Cand. Med. Sci., Leading Researcher, Laboratory of Coccal Infections of the Epidemiological Department

Russian Federation, Moscow

Ivan V. Kapustin

G.N. Gabrichevsky Moscow Research Institute of Epidemiology and Microbiology of Russian Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Well-Being

Email: vano-kapusta@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6191-260X

Cand. Med. Sci., Leading Researcher, Laboratory of Coccal Infections of the Epidemiological Department

Russian Federation, Moscow

Zarema K. Ramazanova

G.N. Gabrichevsky Moscow Research Institute of Epidemiology and Microbiology of Russian Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Well-Being

Email: rzarema@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9314-3312

Cand. Med. Sci, Leading Researcher, Department of Immunology

Russian Federation, Moscow

Elena A. Tulskaya

G.N. Gabrichevsky Moscow Research Institute of Epidemiology and Microbiology of Russian Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Well-Being

Email: etul@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1969-4009

Cand. Med. Sci., Leading Researcher, Laboratory of Coccal Infections of the Epidemiological Department

Russian Federation, Moscow

Svetlana V. Sandalova

G.N. Gabrichevsky Moscow Research Institute of Epidemiology and Microbiology of Russian Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Well-Being

Email: s.sandalova74@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4548-9888

Researcher, Department of Immunology

Russian Federation, Moscow

Evgeniy E. Odintsov

G.N. Gabrichevsky Moscow Research Institute of Epidemiology and Microbiology of Russian Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Well-Being

Email: evgenyodin@yahoo.com
ORCID iD: 0000-0001-5895-2520

Cand. Med. Sci., Senior Researcher, Department of Immunology

Russian Federation, Moscow

Juliya V. Shvetsova

Infectious Clinical Hospital № 1 of the Moscow Healthcare Department

Email: uliashvetsova1983@gmail.com

Infectious Disease Physician, Pediatrician of the 3rd Pediatric Department

Russian Federation, Moscow

References

  1. Van Twillert I., Han W.G.H., van Els C.A.C.M. Waning and aging of cellular immunity to Bordetella pertussis. Pathog. Dis. 2015; 73(8): ftv071. doi: 10.1093/femspd/ftv071
  2. Lambert E.E., Buisman A.M., van Els C.A.C.M. Superior B. pertussis specific CD4+ T-cell immunity imprinted by natural infection. Adv. Exp. Med. Biol. 2019; 1183: 81–98. doi: 10.1007/5584_2019_405.
  3. Ausiello C.M., Mascart F. Corbiere V., Fedele G. Human immune responses to pertussis vaccines. Adv. Exp. Med. Biol. 2019; 1183: 99–113. doi: 10.1007/5584_2019_406.
  4. Debrie A.S., Coutte L., Raze D., Mooi F., Alexander F., Gorringe A., et al. Construction and evaluation of Bordetella pertussis live attenuated vaccine strain BPZE1 producing Fim3 Vaccine. 2018; 36(11): 1345–52. doi: 10.1016/j.vaccine.2018.02.017
  5. Saso A., Kampmann B., Roetynck S. Vaccine-induced cellular immunity against Bordetella pertussis: harnessing lessons from animal and human studies to improve design and testing of novel pertussis vaccines. Vaccines (Basel). 2021; 9(8): Article 877. doi: 10.3390/vaccines9080877
  6. Diavatopoulos. D.A., Edwards K. M. What is wrong with pertussis vaccine immunity? Why immunological memory to pertussis is failing? Cold Spring Harb. Perspect. Biol. 2017; 9(12): a029553. doi: 10.1101/cshperspect.a029553
  7. Allen A.C., Mills K.H. Improved pertussis vaccines based on adjuvants that induce cell-mediated immunity. Expert Rev. Vaccines 2014; 13(10): 1253–64. doi: 10.1586/14760584.2014.936391
  8. Weaver K.L., Blackwood C.B., Horspool A.M., Pyles G.M., Sen-Kilic E., Grayson E.M. et al. Long-term analysis of pertussis vaccine immunity to identify potential markers of vaccine-induced memory associated with whole cell but not acellular pertussis immunization in mice. Front Immunol. 2022; 13: Article 838504. doi: 10.3389/fimmu.2022.838504. eCollection 2022
  9. Медкова А.Ю., Лиджиева А.А., Семин Е.Г., Синяшина Л.Н., Сюндюкова Р.А., Снегирева Н.А. и др. Иммуногенность препарата «Живая вакцина интраназального применения для профилактики коклюша» (ГамЖВК) при однократном применении у здоровых добровольцев. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии 2021; 98(6): 706–20. doi: 10.36233/0372-9311-194
  10. Medkova A.Yu., Lidzhiyeva A.A., Semin E.G., Sinyashina L.N., Syundyukova R.A., Snegireva N.A. et al. [Immunogenicity of the drug «Live intranasal vaccine for the prevention of pertussis» (GamLPV) with a single use in healthy volunteers]. Journal of microbiology, epidemiology and immunobiology 2021; 98(6): 706–20. (In Russ.). doi: 10.36233/0372-9311-194
  11. Han W.G.H., Helm K., Poelen M.M.C., Otten H.G., van Els C.A.C.M. Ex vivo peptide-MHC II tetramer analysis reveals distinct end-differentiation patterns of human pertussis-specific CD4+ T-cells following clinical infection. Clin. Immunol. 2015; 157(2): 205–15. doi: 10.1016/j.clim.2015.02.009.
  12. Mascart F., Verscheure V., Malfroot A., Hainaut M., Piérard D., Temerman S. et al. Bordetella pertussis infection in 2-month-old infants promotes type 1 T-cell responses. J. Immunol. 2003; 170(3): 1504–9. doi: 10.4049/jimmunol.170.3.1504
  13. Бабаченко И.В., Ярв Н.Э., Калинина Н.М., Ценева Г.Я. Особенности клеточного звена и цитокинового профиля иммунного ответа у детей, больных коклюшем. Цитокины и воспаление 2006; 5(4): 3–9. https://elibrary.ru/item.asp?id=22840191
  14. Babachenko I.V., Jarv N.E., Kalinina N.I., Tseneva G.Y. [Peculiarities of cellular immunity and cytokine response in the children with the whooping cough]. Cytokiny i vospalenie 2006; 5(4): 3–9. (In Russ.). https://elibrary.ru/item.asp?id=22840191
  15. Краснова Е.И., Панасенко Л.M., Ефремов A.B. Содержание противовоспалительных и иммунорегуляторных цитокинов в сыворотке крови больных коклюшем. Инфекционные болезни 2005; 3(1): 36–9.
  16. Krasnova Ye.I., Panasenko L.M., Yefremov A.B. [Concentration of anti-inflammatory and immunoregulatory cytokines in the blood serum of patients with whooping cough]. Infectious Diseases 2005; 3(1): 36–9. (In Russ.).
  17. Попова О.П., Скирда Т.А., Федорова И.М., Котелева С.И. Особенности специфического гуморального ответа и цитокиновой регуляции при коклюше у детей. Эпидемиол. и инфекц. бол. 2015; 20(5): 42–8.
  18. Popova O.P., Skirda T.A., Fedorova I.M., Koteleva S.I. [Features of the specific humoral response and cytokine regulation in whoopin cough in children]. Epidemiologу and Infectious Diseases 2015; 20(5): 42–8. (In Russ.).
  19. Федорова И.М., Котелева С.И., Попова О.П. Антиген-специфическая активность лимфоцитов при коклюше у детей. Российский аллергологический журнал 2012; 1(вып. 1): 320–2.
  20. Fedorova I.M., Koteleva S.I., Popova O.P. [Lymphocyte antigen specific proliferative activity during whooping cough in children]. Russian Journal of Allergy 2012; 1(issue 1): 320–2. (In Russ.).
  21. Бляхер М.С., Федорова И.М., Котелева С.И., Капустин И.В., Лопатина Т.К., Кукушкина Е.А. и др. Антигенная активация лимфоцитов при разных видах инфекционных заболеваний. Медицинская иммунология 2015; 17(спец. вып.): 154.
  22. Blyakher M.S., Fedorova I.M., Koteleva S.I., Kapustin I.V., Lopatina T.K., Kukushkina Ye.A. et al. [Antigenic activation of lymphocytes in various types of infectious diseases]. Medical Immunology 2015; 17(Special Issue): 154.
  23. Попова О.П., Федорова И.М., Котелева С.И. Особенности цитокинового профиля у детей, больных коклюшем. Эпидемиол. и инфекц. бол. 2013; (5): 33–7. https://cyberleninka.ru/article/n/15779177
  24. Popova O.P., Fedorova I.M., Koteleva S.I. [Features of the cytokine profile in children suffering from pertussis]. Epidemiologу and Infectious Diseases 2013; (5): 33–7. (In Russ.).
  25. Van der Lee S., Hendrikx L.H., Sanders E.A.M., Berbers G.A.M., Buisman A.M. Whole-cell or acellular pertussis primary immunizations in infancy determines adolescent cellular immune profiles. Front Immunol. 2018; (9): Article 51. doi: 10.3389/fimmu.2018.00051. eCollection 2018
  26. Borkner L., Misiak A., Wilk M.M., Mills K.H.G. Azithromycin clears Bordetella pertussis infection in mice but also modulates innate and adaptive immune responses and T-cell memory. Front Immunol. 2018; (9): Article 1764. doi: 10.3389/fimmu.2018.01764. eCollection 2018

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. The multidirectional dynamics of T-cell and humoral response formation in vaccinated pertussis patients a - IFN- γ/IL4 ratio; b - proportion of patients whose blood showed memory T-cells, %; c - concentration of IgM antibodies against B. pertussis, U/ml

Download (112KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Multidirectional dynamics of T-cell and humoral response formation in pertussis in unvaccinated patients a - IFN- γ/IL4 ratio; b - proportion of patients whose blood showed memory T-cells, %; c - concentration of IgM antibodies against B. pertussis, U/ml.

Download (128KB)
Indexing metadata

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».