Preview

Бюллетень сибирской медицины

Расширенный поиск

Эффекты мезенхимальных стромальных клеток на дифференцировку макрофагов первого типа и их переключение в макрофаги второго типа

https://doi.org/10.20538/1682-0363-2018-1-167-176

Полный текст:

Аннотация

Известно, что мезенхимальные стромальные клетки (МСК) способны направлять и переключать дифференцировку непримированных макрофагов (Мф) или Мф I типа (М1) в направлении Мф II типа (М2).

Целью работы явилось исследование способности МСК индуцировать переключение М1 в М2 на основе сравнительного анализа эффектов МСК на поляризованные М1 и моноциты, стимулированные гранулоцитарно-макрофагальным колониестимулирующим фактором к М1-дифференцировке.

Материалы и методы. В условиях, блокирующих прямые межклеточные контакты (Transwell-система), МСК сокультивировали с моноцитами в течение 7 сут или с М1 в течение 48 ч. Характеристика генерированных таким образом Мф включала оценку экспрессии CD206, аллостимуляторной активности в смешанной культуре лимфоцитов и способности секретировать про- и противовоспалительные медиаторы.

Результаты. Сокультивирование МСК и М1 приводило к появлению у них фенотипических (усиление экспрессии CD206) и функциональных (снижение аллостимуляторной активности) свойств М2. В то же время в результате сокультивирования МСК и моноцитов в М1-индуцирующей среде генерировались Мф с выраженной стимулирующей активностью в СКЛ, аналогичной таковой у М1 (3,45 и 3,4 расч. ед.; р = 0,46) и значимо превышающей аллостимуляторную активность М2 (3,45 vs 2,2 расч. ед.; р = 0,03). При этом МСК не влияли на уровень экспрессии CD206, а также на характер продукции про- (IL-1β, TNF-α, IL-6, IL-12) и противовоспалительных (IL1-ra, IL-4, IL-10) цитокинов, иммунорегуляторных цитокинов (IFN-γ, IL-17) и хемокинов (IP-10, MCP-1, MIP-1b, Rantes, Eotaxin).

Выводы. Способность МСК индуцировать фенотип М2 зависит от стадии дифференцировки клеток моноцитарно-макрофагального ряда. В культурах поляризованных М1 МСК способствуют переключению М1 в М2. В то же время при культивировании МСК с моноцитами в М1-индуцирующей среде формируется популяция М1-подобных Мф, отличающихся высокой аллостимуляторной активностью и характерным для М1 спектром продуцируемых цитокинов и хемокинов.

Об авторах

Е. Я. Шевела
Научно-исследовательский институт фундаментальной и клинической иммунологии (НИИФКИ).
Россия

Шевела Екатерина Яковлевна, д-р мед. наук, вед. науч. сотрудник, лаборатория клеточной иммунотерапии.

630099, г. Новосибирск, ул. Ядринцевская, 14.



Л. В. Сахно
Научно-исследовательский институт фундаментальной и клинической иммунологии (НИИФКИ).
Россия

Сахно Людмила Васильевна, канд. биол. наук, ст. науч. сотрудник, лаборатория клеточной иммунотерапии.

630099, г. Новосибирск, ул. Ядринцевская, 14.



М. А. Тихонова
Научно-исследовательский институт фундаментальной и клинической иммунологии (НИИФКИ).
Россия

Тихонова Марина Александровна, канд. биол. наук, ст. науч. сотрудник, лаборатория клеточной иммунотерапии.

630099, г. Новосибирск, ул. Ядринцевская, 14.



Е. В. Баторов
Научно-исследовательский институт фундаментальной и клинической иммунологии (НИИФКИ).
Россия

Баторов Егор Васильевич, канд. мед. наук, науч. сотрудник, лаборатория клеточной иммунотерапии.

630099, г. Новосибирск, ул. Ядринцевская, 14.



А. А. Останин
Научно-исследовательский институт фундаментальной и клинической иммунологии (НИИФКИ).
Россия

Останин Александр Анатольевич, д-р мед. наук, профессор, гл. науч. сотрудник, лаборатория клеточной иммунотерапии.

630099, г. Новосибирск, ул. Ядринцевская, 14.



Е. Р. Черных
Научно-исследовательский институт фундаментальной и клинической иммунологии (НИИФКИ).
Россия

Черных Елена Рэмовна, д-р мед. наук, профессор, член-корр. РАН, зав. лабораторией клеточной иммунотерапии.

630099, г. Новосибирск, ул. Ядринцевская, 14.



Список литературы

1. Gordon S., Taylor P.R. Monocyte and macrophage heterogeneity. Nat. Rev. Immunol. 2005; 5: 953–964.

2. Röszer T. Understanding the mysterious M2 macrophage through activation markers and effector mechanisms. Mediators Inflamm. 2015; 2015: 816460. DOI: 10.1155/2015/816460.

3. Németh K., Leelahavanichkul A., Yuen P.S., Mayer B., Parmelee A., Doi K., Robey P.G., Leelahavanichkul K., Koller B.H., Brown J.M., Hu X., Jelinek I., Star R.A., Mezey E. Bone marrow stromal cells attenuate sepsis via prostaglandin E2-dependent reprogramming of host macrophages to increase their interleukin-10 production. Nature Medicine. 2009; 15 (1): 42–49. DOI: 10.1038/nm.1905.

4. Ben-Mordechai T., Holbova R., Landa-Rouben N., Harel-Adar T., Feinberg M.S., Abd Elrahman I., Blum G., Epstein F.H., Silman Z., Cohen S., Leor J. Macrophage subpopulations are essential for infarct repair with and without stem cell therapy. Journal of the American College of Cardiology. 2013; 62 (20): 1890–1901. DOI: 10.1016/j.jacc.2013.07.057.

5. Gupta N., Su X., Popov B., Lee J.W., Sericov V., Matthay M.A. Intrapulmonary delivery of bone marrow-derived mesenchymal stem cells improves survival and attenuates endotoxin-induced acute lung injury in mice. J. Immunol. 2007; 179: 1855–1863.

6. Braza F., Dirou S., Forest V., Sauzeau V., Hassoun D., Chesné J., Cheminant-Muller M.A., Sagan C., Magnan A., Lemarchand P. Mesenchymal stem cells induce suppressive macrophages through phagocytosis in a mouse model of asthma. Stem Cells. 2016; 34 (7): 1836–1845 DOI: 10.1002/stem.2344.

7. Cheng Z.J., He X.J. Anti-inflammatory effect of stem cells against spinal cord injury via regulating macrophage polarization. J. Neurorestoratol. 2017; 5: 31–38. DOI:10.2147/JN.S115696.

8. He S., Gleason J., Fik E., DiFiglia A., Bharathan M., Morschauser A., Djuretic I., Xu Y., Krakovsky M., Jankovic V., Buensuceso C., Edinger J., Herzberg U., Hofgartner W., Hariri R. Human Placenta-Derived Mesenchymal Stromal-like Cells (PDA-002) Enhance Angiogenesis via T Cell-Dependent Reprogramming of Macrophage Differentiation. Stem Cells. 2017; Feb. 24. DOI: 10.1002/stem.2598.

9. Kim J., Hematti P. Mesenchymal stem cell-educated macrophages: a novel type of alternatively activated macrophages. Experimental Hematology. 2009; 37 (12): 1445–1453. DOI: 10.1016/j.exphem.2009.09.004.

10. Choi H., Lee R.H., Bazhanov N., Oh J.Y., Prockop D.J. Anti-inflammatory protein TSG-6 secreted by activated MSCs attenuates zymosan-induced mouse peritonitis by decreasing TLR2/NF-kappaB signaling in resident macrophages. Blood. 2011; 118 (2): 330–338. DOI: 10.1182/ blood-2010-12-327353.

11. Melief S.M., Geutskens S.B., Fibbe W.E., Roelofs H. Multipotent stromal cells skew monocytes towards an antiinflammatory interleukin-10-producing phenotype by production of interleukin-6. Haematologica. 2013; 98 (6): 888–895. DOI: 10.3324/haematol.2012.078055.

12. Franсois M., Romieu-Mourez R., Li M., Galipeau J. Human MSC suppression correlates with cytokine induction of indoleamine 2,3-dioxygenase and bystander M2 macrophage differentiation. Molecular Therapy. 2012; 20 (1): 187–195. DOI: 10.1038/mt.2011.189

13. Melief S.M., Schrama E., Brugman M.H., Tiemessen M.M., Hoogduijn M.J., Fibbe W.E., Roelofs H. Multipotent stromal cells induce human regulatory T cells through a novel pathway involving skewing of monocytes toward antiinflammatory macrophages. Stem Cells. 2013; 31 (9): 1980–1991. DOI: 10.1002/stem.1432.

14. Sica A., Erreni M., Allavena P., Porta C. Macrophage polarization in pathology. Cell Mol. Life Sci. 2015; 72 (21): 4111–1126. DOI: 10.1007/s00018-015-1995-y.

15. Fairweather D., Cihakova D. Alternatively activated macrophages in infection and autoimmunity. J. Autoimmun. 2009; 33 (3–4): 222–30. DOI: 10.1016/j. jaut.2009.09.012.

16. Li Y., Lee P.Y., Reeves W.H. Monocyte and macrophage abnormalities in systemic lupus erythematosus. Arch. Immunol. Ther. Exp. (Warsz). 2010; 58(5):355-64. DOI: 10.1007/s00005-010-0093-y.

17. Chernykh E.R., Shevela E.Ya., Sakhno L.V., Tikhono- va M.A., Petrovsky Ya.L., Ostanin A.A. The generation and properties of human M2-like macrophages: potential candidates for CNS repair? Cellular Therapy and Transplantation. 2010; 2 (6). DOI: 10.3205/ctt-2010en-000080.01).

18. Sakhno L.V., Shevela E.Y., Tikhonova M.A., Ostanin A.A., Chernykh E.R. The phenotypic and functional features of human M2 macrophages generated under low serum conditions. Scand J. Immunol. 2016; 83 (2): 151–159. DOI: 10.1111/sji.12401.

19. Maggini J., Mirkin G., Bognanni I., Holmberg J., Piaz- zуn I.M., Nepomnaschy I., Costa H., Caсones C., Raiden S., Vermeulen M., Geffner J.R. Mouse bone marrow-derived mesenchymal stromal cells turn activated macrophages into a regulatory-like profile. PLoS One. 2010; 5 (2): e9252. DOI: 10.1371/journal.pone.0009252.

20. Cho D.I., Kim M.R., Jeong H.Y., Jeong H.C., Jeong M.H., Yoon S.H., Kim Y.S., Ahn Y. Mesenchymal stem cells reciprocally regulate the M1/M2 balance in mouse bone marrow-derived macrophages. Exp. Mol. Med. 2014; 46: e70. DOI: 10.1038/emm.2013.135.

21. Vasandan A.B., Jahnavi S., Shashank C., Prasad P., Kumar A., Prasanna S.J. Human mesenchymal stem cells program macrophage plasticity by altering their metabolic status via a PGE2-dependent mechanism. Sci. Rep. 2016; 6: 38308. DOI: 10.1038/srep38308.

22. Chiossone L., Conte R., Spaggiari G.M., Serra M., Ro- mei C., Bellora F., Becchetti F., Andaloro A., Moretta L., Bottino C. Mesenchymal stromal cells induce peculiar alternatively activated macrophages capable of dampening both innate and adaptive immune responses. Stem Cells. 2016; 34 (7): 1909–1921. DOI: 10.1002/stem.2369.

23. Byrne A., Reen D.J. Lipopolysaccharide induces rapid production of IL-10 by monocytes in the presence of apoptotic neutrophils. J. Immunol. 2002; 168 (4): 1968–1977.

24. Fraser D.A., Laust A.K., Nelson E.L., Tenner A.J. C1q differentially modulates phagocytosis and cytokine responses during ingestion of apoptotic cells by human monocytes, macrophages, and dendritic cells. J. Immunol. 2009; 183 (10): 6175–6185. DOI: 10.4049/jimmunol.0902232.

25. Chung E.Y., Liu J., Homma Y., Zhang Y., Brendolan A., Saggese M., Han J., Silverstein R., Selleri L., Ma X. Interleukin-10 expression in macrophages during phagocytosis of apoptotic cells is mediated by homeodomain proteins Pbx1 and Prep-1. Immunity. 2007; 27 (6): 952–964.

26. Das A., Ganesh K., Khanna S., Sen C.K., Roy S. Engulfment of apoptotic cells by macrophages: a role of microRNA-21 in the resolution of wound inflammation. J. Immunol. 2014; 192 (3): 1120–1129. DOI: 10.4049/jimmunol.1300613.

27. Kim S., Elkon K.B., Ma X. Transcriptional suppression of interleukin-12 gene expression following phagocytosis of apoptotic cells. Immunity. 2004; 21 (5): 643–53.

28. Xu W., Roos A., Schlagwein N., Woltman A.M., Da- ha M.R., van Kooten C. IL-10-producing macrophages preferentially clear early apoptotic cells. Blood. 2006; 107 (12): 4930–4937.

29. Perdiguero E.G., Geissmann F. The development and maintenance of resident macrophages. Nat. Immunol. 2016; 17 (1): 2–8. DOI: 10.1038/ni.3341.

30. Schulz C., Gomez Perdiguero E., Chorro L., Szabo-Rogers H., Cagnard N., Kierdorf K., Prinz M., Wu B., Jacobsen S.E., Pollard J.W., Frampton J., Liu K.J., Geissmann F. A lineage of myeloid cells independent of Myb and hematopoietic stem cells. Science. 2012; 336 (6077): 86–90. DOI: 10.1126/science.1219179.


Для цитирования:


Шевела Е.Я., Сахно Л.В., Тихонова М.А., Баторов Е.В., Останин А.А., Черных Е.Р. Эффекты мезенхимальных стромальных клеток на дифференцировку макрофагов первого типа и их переключение в макрофаги второго типа. Бюллетень сибирской медицины. 2018;17(1):167-176. https://doi.org/10.20538/1682-0363-2018-1-167-176

For citation:


Shevela E.Y., Sakhno L.V., Tikhonova M.A., Batorov E.V., Ostanin A.A., Chernykh E.R. Effects of mesenchymal stromal cells on monocyte differentiation to M1 phenotype and M1/M2 macrophage switching. Bulletin of Siberian Medicine. 2018;17(1):167-176. (In Russ.) https://doi.org/10.20538/1682-0363-2018-1-167-176

Просмотров: 318


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1682-0363 (Print)
ISSN 1819-3684 (Online)