Изменение спектра внеклеточных везикул, продуцируемых клетками линии ТНР-1 при поляризации в направлении M1- или M2-макрофагов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Обоснование. Макрофаги способны секретировать внеклеточные везикулы, обладающие широким спектром биологических эффектов, включая модуляцию иммунного ответа при патологических состояниях.

Цель — сравнить качественный и количественный состав внеклеточных везикул, продуцируемых клетками линии ТНР-1, в зависимости от концентрации и длительности активации форбол-12-миристат-13-ацетатом и направления поляризации в М1- или М2- макрофаги.

Методы. Клетки линии THP-1 активировали разными концентрациями форбол-12-миристат-13-ацетата (100 и 10 нг/мл). Поляризацию клеток в М1-макрофаги осуществляли обработкой IFN-γ и LPS, в М2 — IL-4 и IL-13. Клетки и их внеклеточные везикулы иммунофенотипировали по CD80, CD64, HLA-DR, CD206, CD209 и CD163. В клетках оценивали относительную экспрессию генов IL-1β, IL-6, IL-8, IL-12p40, TNFα, CXCL10, CD163, CD206, CCL22, IL-10, FN и GAPDH. Размер и концентрацию внеклеточных везикул оценивали методом анализа траектории наночастиц. Дополнительно белковый состав внеклеточных везикул оценивали по наличию тетраспаниновых рецепторов (CD9, CD63, CD82 и CD81) и белка флотиллина-1.

Результаты. Активация клеток высокими дозами форбол-12-миристат-13-ацетата с последующей поляризацией в направлении М1 по сравнению с М2 приводила к увеличению экспрессии CD80, CD209 и CD163. Вне зависимости от примененного протокола активации поляризации клетки ТНР-1 распределялись по результатам дискриминантного анализа уровня экспрессии генов на обособленные компактные кластеры. Активация клеток сопровождалась увеличением продукции внеклеточных везикул более чем в 10 раз. После активации высокими дозами форбол-12-миристат-13-ацетата последующая поляризация в направлении М1 приводила к секреции наибольшего количества внеклеточных везикул (188×108 [185×108; 202,5×108] частиц/мл) более крупного размера (134±6,1 нм) и экспрессирующих CD63 и CD82. Однако содержание в них флотиллина-1 было пониженным.

Заключение. Таким образом, активация клеток ТНР-1 высокими дозами форбол-12-миристат-13-ацетата более эффективна для дальнейшей поляризации. В зависимости от примененного протокола поляризации клетки продуцируют внеклеточные везикулы, различающиеся по количественному и качественному составу.

Об авторах

Дарина Борисовна Самбур

Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова

Email: sambour-darina@mail.ru
ORCID iD: 0009-0009-6352-813X
SPIN-код: 8885-9190
Россия, Санкт-Петербург

Ольга Викторовна Калинина

Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова

Email: olgakalinina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1916-5705
SPIN-код: 7752-7929

д-р биол. наук

Россия, Санкт-Петербург

Артур Даниилович Акино

Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова

Email: akino97@bk.ru
ORCID iD: 0000-0001-6516-7184
SPIN-код: 3395-5556

д-р биол. наук

Россия, Санкт-Петербург

Полина Валерьевна Тирикова

Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова

Email: tipo.paulina2002@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4433-1640
Россия, Санкт-Петербург

Ксения Дмитриевна Зубкова

Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова

Email: zubkowa.ksenija@gmail.com
ORCID iD: 0009-0007-8108-0311
Россия, Санкт-Петербург

Ирина Ильинична Дрейзис

Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова

Email: ira.dreyzis@gmail.com
ORCID iD: 0009-0004-3673-015X
Россия, Санкт-Петербург

Артем Аркадьевич Рубинштейн

Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова; Институт экспериментальной медицины

Email: arrubin6@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8493-5211
SPIN-код: 6025-1790
Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

Андрей Сергеевич Трулев

Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова; Институт экспериментальной медицины

Email: trulioff@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-7495-446X
SPIN-код: 8688-7506

канд. биол. наук

Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

Игорь Владимирович Кудрявцев

Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова; Институт экспериментальной медицины

Email: igorek1981@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7204-7850
SPIN-код: 4903-7636

канд. биол. наук

Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

Алексей Сергеевич Головкин

Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова

Автор, ответственный за переписку.
Email: golovkin_a@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7577-628X
SPIN-код: 8803-2425

д-р мед. наук

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Buzas EI. The roles of extracellular vesicles in the immune system. Nat Rev Immunol. 2023;23(4):236–250. doi: 10.1038/s41577-022-00763-8
  2. Deville S, Garcia Romeu H, Oeyen E, et al. Macrophages release extracellular vesicles of different properties and composition following exposure to nanoparticles. Int J Mol Sci. 2023;24(1):1–18. doi: 10.3390/ijms24010260
  3. Sun L, Wang X, Saredy J, et al. Innate-adaptive immunity interplay and redox regulation in immune response. Redox Biol. 2020;37:101759. doi: 10.1016/j.redox.2020.101759
  4. Duan T, Du Y, Xing C, et al. Toll-like receptor signaling and its role in cell-mediated immunity. Front Immunol. 2022;13:812774. doi: 10.3389/fimmu.2022.812774
  5. Li D, Wu M. Pattern recognition receptors in health and diseases. Signal Transduct Target Ther. 2021;6(1):1–24. doi: 10.1038/s41392-021-00687-0
  6. Porcelli SA. Innate Immunity. In: Kelley and Firestein’s Textbook of Rheumatology. Philadelphia, PA: Elsevier; 2017. Vol. 1. P. 274–287.
  7. Zhou D, Huang C, Lin Z, et al. Macrophage polarization and function with emphasis on the evolving roles of coordinated regulation of cellular signaling pathways. Cell Signal. 2014;26(2):192–197. doi: 10.1016/j.cellsig.2013.11.004
  8. Rumpel N, Riechert G, Schumann J. miRNA-mediated fine regulation of TLR-induced M1 polarization. Cells. 2024;13(8):1–18. doi: 10.3390/cells13080701
  9. Zhao W, Ma L, Deng D, et al. M2 macrophage polarization: a potential target in pain relief. Front Immunol. 2023;14:1243149. doi: 10.3389/fimmu.2023.1243149
  10. Shapouri-Moghaddam A, Mohammadian S, Vazini H, et al. Macrophage plasticity, polarization, and function in health and disease. J Cell Physiol. 2018;233:6425–6440. doi: 10.1002/jcp.26429
  11. Funes SC, Rios M, Escobar-Vera J, Kalergis AM. Implications of macrophage polarization in autoimmunity. Immunology. 2018;154(2):186–195. doi: 10.1111/imm.12910
  12. Yunna C, Mengru H, Lei W, Weidong C. Macrophage M1/M2 polarization. Eur J Pharmacol. 2020;877:173090. doi: 10.1016/j.ejphar.2020.173090
  13. Strizova Z, Benesova I, Bartolini R, et al. M1/M2 macrophages and their overlaps – myth or reality? Clin Sci. 2023;137(15):1067–1093. doi: 10.1042/CS20220531
  14. Luo M, Zhao F, Cheng H, et al. Macrophage polarization: an important role in inflammatory diseases. Front Immunol. 2024;15:1352946. doi: 10.3389/fimmu.2024.1352946
  15. Zhang Q, Sioud M. Tumor-associated macrophage subsets: shaping polarization and targeting. Int J Mol Sci. 2023;24(8):7493. doi: 10.3390/ijms24087493
  16. Arora S, Dev K, Agarwal B, et al. Macrophages: Their role, activation and polarization in pulmonary diseases. Immunobiology. 2018;223(4–5):383–396. doi: 10.1016/j.imbio.2017.11.001
  17. Kiseleva V, Vishnyakova P, Elchaninov A, et al. Biochemical and molecular inducers and modulators of M2 macrophage polarization in clinical perspective. Int Immunopharmacol. 2023;122:110583. doi: 10.1016/j.intimp.2023.110583
  18. Wang LX, Zhang SX, Wu HJ, et al. M2b macrophage polarization and its roles in diseases. J Leukoc Biol. 2019;106(2):345–358. doi: 10.1002/JLB.3RU1018-378RR
  19. Noh JY, Han HW, Kim DM, et al. Innate immunity in peripheral tissues is differentially impaired under normal and endotoxic conditions in aging. Front Immunol. 2024;15:1357444. doi: 10.3389/fimmu.2024.1357444
  20. Deng L, Jian Z, Xu T, et al. Macrophage polarization: an important candidate regulator for lung diseases. Molecules. 2023;28(5):2379. doi: 10.3390/molecules28052379
  21. Gao J, Liang Y, Wang L. Shaping polarization of tumor-associated macrophages in cancer immunotherapy. Front Immunol. 2022;13:888713. doi: 10.3389/fimmu.2022.888713
  22. Zhou X, Xie F, Wang L, et al. The function and clinical application of extracellular vesicles in innate immune regulation. Cell Mol Immunol. 2020;17(4):323–334. doi: 10.1038/s41423-020-0391-1
  23. Hoppenbrouwers T, Bastiaan-Net S, Garssen J, et al. Functional differences between primary monocyte-derived and THP-1 macrophages and their response to LCPUFAs. PharmaNutrition. 2022;22(12):100322. doi: 10.1016/j.phanu.2022.100322
  24. Mohd Yasin ZN, Mohd Idrus FN, Hoe CH, Yvonne-Tee GB. Macrophage polarization in THP-1 cell line and primary monocytes: A systematic review. Differentiation. 2022;128:67–82. doi: 10.1016/j.diff.2022.10.001
  25. Chanput W, Mes JJ, Wichers HJ. THP-1 cell line: An in vitro cell model for immune modulation approach. Int Immunopharmacol. 2014;23:37–45. doi: 10.1016/j.intimp.2014.08.002
  26. Scobie MR, Abood A, Rice CD. Differential transcriptome responses in human THP-1 macrophages following exposure to T98G and LN-18 human glioblastoma secretions: a simplified bioinformatics approach to understanding patient-glioma-specific effects on tumor-associated macrophages. Int J Mol Sci. 2023;24(6):5115. doi: 10.3390/ijms24065115
  27. Tang D, Cao F, Yan C, et al. Extracellular vesicle/macrophage axis: potential targets for inflammatory disease intervention. Front Immunol. 2022;13. doi: 10.3389/fimmu.2022.705472
  28. Akino AD, Rubinshtein AA, Golovkin IA, et al. Features of extracellular vesicle production by THP-1 cells during in vitro stimulation. Complex Issues Cardiovasc Dis. 2024;13(3):154–66. doi: 10.17802/2306-1278-2024-13-3-154-166
  29. Sambur DB, Kalinina O V., Aquino AD, et al. Extracellular vesicles secreted by the activated THP-1 cells influence the inflammation gene expression in zebrafish. Neurochem J. 2024;18(1):92–107. doi: 10.31857/S1027813324010096
  30. Petrova T, Kalinina O, Aquino A, et al. Topographic distribution of miRNAs (miR-30a, miR-223, miR-let-7a, miR-let-7f, miR-451, and miR-486) in the plasma extracellular vesicles. Noncoding RNA. 2024;10(1):15. doi: 10.3390/ncrna10010015
  31. Wang Y, Zhao M, Liu S, et al. Macrophage-derived extracellular vesicles: diverse mediators of pathology and therapeutics in multiple diseases. Cell Death Dis. 2020;11(10):924. doi: 10.1038/s41419-020-03127-z
  32. Nielsen MC, Hvidbjerg Gantzel R, et al. Macrophage activation markers, CD163 and CD206, in acute-on-chronic liver failure. Cells. 2020;9(5):1175. doi: 10.3390/cells9051175
  33. Nielsen MC, Andersen MN, Rittig N, et al. The macrophage-related biomarkers sCD163 and sCD206 are released by different shedding mechanisms. J Leukoc Biol. 2019;106(5):1129–1138. doi: 10.1002/JLB.3A1218-500R
  34. Heideveld E, Horcas-Lopez M, Lopez-Yrigoyen M, et al. Methods for macrophage differentiation and in vitro generation of human tumor associated-like macrophages. Methods Enzymol. 2020;632:113–131. doi: 10.1016/bs.mie.2019.10.005
  35. Rynikova M, Adamkova P, Hradicka P, et al. Transcriptomic analysis of macrophage polarization protocols: vitamin D3 or IL-4 and IL-13 do not polarize THP-1 monocytes into reliable M2 macrophages. Biomedicines. 2023;11(2):608. doi: 10.3390/biomedicines11020608
  36. Zhao F, Zhang J, Liu YS, et al. Research advances on flotillins. Virol J. 2011;8(1):479. doi: 10.1186/1743-422X-8-479
  37. Skytthe MK, Graversen JH, Moestrup SK. Targeting of CD163+ macrophages in inflammatory and malignant diseases. Int J Mol Sci. 2020;21(15):5497. doi: 10.3390/ijms21155497

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Дополнительные материалы
Скачать (66KB)
Метаданные
3. Рис. 1. Микроскопия клеток линии ТНР-1 в зависимости от протокола активации и поляризации: нативные клетки ТНР-1 (а); воздействие 100 нг/мл форбол-12-миристат-13-ацетата (РМА) в течение 48 ч (протокол 1) (b); воздействие 10 нг/мл РМА в течение 24 ч с последующим отдыхом 24 ч (протокол 2) (с). М0_1 — активированные клетки по протоколу 1; М1_1 — клетки, поляризованные в направлении М1-макрофагов после активации по протоколу 1; М2_1 — клетки, поляризованные в направлении М2-макрофагов после активации по протоколу 1; М0_2 — активированные клетки по протоколу 2; М1_2 — клетки, поляризованные в направлении М1-макрофагов после активации по протоколу 2; М2_2 — клетки, поляризованные в направлении фенотипа М2 макрофагов после активации по протоколу 2.

Скачать (340KB)
Метаданные
4. Рис. 2. Иммунофенотипирование активированных клеток ТНР-1 согласно протоколу 1 (а) и протоколу 2 (b) и далее поляризованных в направлении М1- и М2-макрофагов. Обозначения групп согласно рис. 1.

Скачать (181KB)
Метаданные
5. Рис. 3. Относительная экспрессия генов IL-1β, IL-6, IL-8, IL-12p40, TNFα, CXCL10 в интактных клетках ТНР-1, активированных согласно протоколу 1 (а) и протоколу 2 (b) и далее поляризованных в направлении М1- и М2-макрофагов. Обозначения групп согласно рис. 1. *р <0,05, **р <0,01, ***p <0,0001.

Скачать (178KB)
Метаданные
6. Рис. 4. Относительная экспрессия генов CD163, CD206, CCL22, IL-10, Fibronectin (FN) в интактных клетках ТНР-1, активированных согласно протоколу 1 (а) и протоколу 2 (b) и далее поляризованных в направлении М1- и М2-макрофагов. Обозначения групп согласно рис. 1. *р <0,05, **р <0,01, ***p <0,0001.

Скачать (199KB)
Метаданные
7. Рис. 5. Дискриминантный анализ, основанный на уровне относительной экспрессии 11 генов в интактных клетках ТНР-1, активированных согласно протоколу 1 (а) и протоколу 2 (b) и далее поляризованных в направлении М1- и М2-макрофагов. График показывает кластеры, сформированные клетками соответствующих групп (ТНР-1, М0_1, М1_1, М2_1, и М0_2, М1_2, М2_2). Каждая точка представляет один образец.

Скачать (385KB)
Метаданные
8. Рис. 6. Представленность тетраспаниновых рецепторов (CD9, CD63, CD82 и CD81) и поверхностных молекул CD163, CD206, HLA-DR и CD209, характерных для клеток ТНР-1 согласно протоколу 1 (а) и протоколу 2 (b) и далее поляризованными в направлении фенотипов М1 и М2 макрофагов. Обозначения групп согласно рис. 1.

Скачать (240KB)
Метаданные
9. Рис. 7. Вестерн-блот, выполненный с антителами к белку флотиллину-1. Обозначения групп согласно рис. 1.

Скачать (54KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2025



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».