CC BY
63
УДК 616:612.017.1
ФЕНОТИПИЧЕСКИЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ
м2-подобных макрофагов человека
Людмила Васильевна САхно, Марина Александровна ТихоноВА, Екатерина Яковлевна ШЕВЕЛА, Тамара Викторовна ТыриноВА, ольга Юрьевна ЛЕпЛинА, Александр Анатольевич оСТАнин, Елена рэмовна ЧЕрных
ФГБУ НИИ клинической иммунологии СО РАМН 630099, г. Новосибирск, ул. Ядринцевская, 14
В работе исследованы фенотипические и функциональные свойства макрофагов, генерированных из моноцитов крови здоровых доноров (n = 22) в присутствии гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирую-щего фактора в стандартных условиях (М1-клетки) и в условиях дефицита сывороточных/ростовых факторов (М2-клетки). Показано, что в отличие от М1-клеток популяция М2-подобных макрофагов характеризуется более низкой стимулирующей активностью в алло-СКЛ и повышенным содержанием клеток CD206+, экспрес-сирующих ко-ингибиторные (B7-H1) и про-апоптогенные молекулы (FasL, TRAIL). Мультиплексный анализ 17 цитокинов показал, что М2-макрофаги характеризуются более низкой продукцией иммунорегуляторных, провоспалительных цитокинов и хемокинов (ИФН-у, ИЛ-5, ИЛ-6, ФНО-а, ИЛ-17, MCP-1). При этом уровень иммуносупрессорных цитокинов был либо не изменен (ИЛ-10), либо также снижен (ИЛ-13). Повышенная экспрессия на М2-клетках B7-H1, CD200R, CD206 и TRAIL коррелировала с низким уровнем секреции ИФН-у, ИЛ-2, ИЛ-5, ИЛ-13, ИЛ-ip, ФНО-а, ИЛ-17, MCP-1, MIP-ip. Таким образом, одним из механизмов низкой сти-муляторной активности М2-макрофагов в смешанной культуре лимфоцитов (алло-СКЛ) является дефицит продукции иммунорегуляторных и провоспалительных цитокинов. Низкая способность М2-клеток активировать Т-лимфоциты в алло-СКЛ может быть связана также с их прямым цитотоксическим и/или цитостатическим действием через FasL/TRAIL или В7-Н1-опосредованные сигнальные пути соответственно.
Ключевые слова: макрофаги, функциональная дихотомия, фенотип, цитокины.
Макрофаги (Мф) играют важную роль в защите от патогенов, поддержании тканевого го-меостаза (элиминации стареющих, опухолевых и поврежденных клеток) и процессах заживления. Разнообразные биологические эффекты Мф, которые в ряде случаев имеют оппозитную направленность, обусловлены высокой функциональной гетерогенностью этих клеток [1, 7]. Выделяют как минимум два типа макрофагов с про- и противовоспалительной активностью, которые соответственно обозначены как М1- и М2-клетки.
Первые, обладая выраженной цитотоксической, антимикробной и антипролиферативной активностью, опосредованной продукцией активных метаболитов кислорода и азота, а также провос-палительных цитокинов, играют важную роль в защите от внутриклеточных патогенов и элиминации опухолевых клеток, однако избыточная активность М1 может проявляться тканедеструк-тивным эффектом. Вторые, напротив, играют важную роль в ограничении воспалительного/ иммунного ответа и стимуляции репаративных
Сахно Л.В. - к.б.н., старший научный сотрудник лаборатории клеточной иммунотерапии, e-mail: ct_lab@mail.ru
Тихонова М.А. - к.б.н., старший научный сотрудник лаборатории клеточной иммунотерапии, e-mail: ct_lab@mail.ru
Шевела Е.Я. - д.м.н., ведущий научный сотрудник лаборатории клеточной иммунотерапии, e-mail: ct_lab@mail.ru
Тыринова Т.В. - к.б.н., научный сотрудник лаборатории клеточной иммунотерапии, e-mail: ct_lab@mail.ru Леплина О.Ю. - д.м.н., ведущий научный сотрудник лаборатории клеточной иммунотерапии, e-mail: ct_lab@mail.ru
Останин А.А. - д.м.н., проф., руководитель клинического отдела, e-mail: ct_lab@mail.ru Черных Е.Р. - д.м.н., проф., член-кор. РАМН, руководитель лаборатории клеточной иммунотерапии, ct_lab@mail.ru
процессов, тем не менее повышенная активность М2 сопряжена с развитием иммуносупрессии, которая, как правило, обнаруживается при гестации или опухолевом росте [15, 19, 21].
Исследования на мышах показали, что функциональный тип Мф во многом определяется условиями активации. Так, липополисахарид в сочетании с ИФН-g индуцирует Мф провоспа-лительного М1-, а активация ИЛ-4/ИЛ-13 - противовоспалительного М2-типа, что позволило определить оппозитные функциональные типы клеток как «классически» и «альтернативно активированные» Мф [7]. Клетки со свойствами М2 генерируются также под действием ИЛ-10, иммунных комплексов, дексаметазона, витамина D3 [14, 21]. У человека дифференцировка моноцитов в М2 индуцируется с помощью макрофагально-го колониестимулирующего фактора (M-КСФ) (в отличие от гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора ГМ-КСФ, который индуцирует созревание М1) [23]. Кроме того, сигналом к переключению М1 на М2 может выступать также фагоцитоз макрофагами апоптоти-ческих клеток [5]. Несмотря на важную роль М2 в патогенезе гестационной или опухоль-ассоци-ированной иммуносупрессии, молекулярные механизмы супрессорной активности Мф остаются мало изученными. Традиционно иммуносупрес-сорную активность М2 связывают со сниженной продукцией провоспалительных и повышенной генерацией противовоспалительных цитокинов. В то же время, учитывая принадлежность Мф к эффекторным клеткам и наличие у них цито-токсического потенциала, нельзя исключать, что способность М2 подавлять Т-клеточный ответ может опосредоваться цитотоксической активностью Мф, обусловленной экспрессией на них про-апоптогенных молекул.
Целью работы явилось изучение продукции цитокинов и экспрессии про-апоптогенных и ингибиторных молекул (TRAIL, FasL, B7-H1, CD200R, CD206) в культурах М1- и М2-клеток и анализ взаимосвязи фенотипических особенностей М1- и М2-макрофагов с уровнем их сти-муляторной активности в смешанной культуре лимфоцитов (алло-СКЛ) и цитокинсекреторной функцией.
материал и методы
В исследование были включены 22 здоровых донора в возрасте от 25 до 38 лет. Мононукле-арные клетки (МНК) выделяли из гепаринизи-рованной венозной крови центрифугированием в градиенте плотности фиколла-верографина. Макрофаги получали путем культивирования
прилипающей фракции МНК в среде RPMI-1640 (Sigma-Aldrich, США), дополненной 0,3 мг/мл L-глутамина, 5 мМ HEPES-буфера, 100 мкг/мл гентамицина, 2-меркаптоэтанолом (5х10-5 М, Serva, Германия), пируватом Na (2х 10-3 М, Sigma-Aldrich), 1 % раствором незаменимых аминокислот, в присутствии ГМ-КСФ (50 нг/мл, Sigma-Aldrich) в течение 6 суток. По данным проточной цитометрии, во фракции адгезивных клеток содержание моноцитов CD14+ составляло 93-95 %. Для генерации М1-клеток в культуральную среду добавляли 5 % аутоплазмы и 2 % сыворотки крови плодов коровы (Биолот, Санкт-Петербург), а для генерации М2-макрофагов — только 2 % ауто-плазмы. От каждого донора крови получали как М1-, так и М2-клетки (парные наблюдения).
Аллостимуляторную активность Мф оценивали в СКЛ при культивировании МНК доноров (0,1 х106/лунку) в 96-луночных круглодонных планшетах в присутствии аллогенных Мф в соотношении 10:1. Интенсивность пролиферации оценивали на 5 сут радиометрически по включению 3Н-тимидина. Индекс влияния Мф в СКЛ рассчитывали как отношение пролиферативного ответа МНК в присутствии Мф к уровню спонтанной пролиферации МНК.
В популяции генерированных М1- и М2-клеток оценивали относительное содержание макрофагов B7-H1+, CD206+, CD200R+, FasL+ и TRAIL+ в гейте CD14-позитивных клеток методом двуцветной проточной цитофлуориметрии (FACSCalibur, Becton-Dickinson, США) с использованием соответствующих моноклональных антител, меченных различными флуорохромами.
В культуральных супернатантах генерированных М1- и М2-клеток оценивали содержание 17 цитокинов (ИЛ-ф, ФНО-а, ИФН-у, ИЛ-2, ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-6, ИЛ-7, ИЛ-8, ИЛ-10, ИЛ-12 (p70), ИЛ-13, ИЛ-17, Г-КСФ, ГМ-КСФ, МСР-1 (моно-цитарный хемоаттрактантный белок-1), MIP-1ß (макрофагальный воспалительный белок-1 ß)) методом проточной флуориметрии на 2-лучевом лазерном автоматизированном анализаторе (Bio-Plex Protein Assay System, Bio-Rad, США) с использованием коммерческих тест-систем 17-Plex в соответствии с инструкцией фирмы-производителя.
Данные представлены в виде средних значений (М) и стандартной ошибки (S.E.), а также в виде медианных значений (Me) и межквартильного диапазона (LQ - UQ, 25-75 процентили). При сравнении вариационных рядов применяли непараметрический критерий Вилкоксона для связанных (парных) выборок (pW). Для анализа взаимосвязей между исследуемыми параметрами использовали коэффициент корреляции Спирмена.
результаты и их обсуждение
Сравнительная оценка аллостимуляторной активности макрофагов показала (табл. 1), что генерируемые в различных условиях М1- и М2-клетки действительно относятся к оппозитным функциональным типам. Видно, что пролифера-тивный ответ Т-лимфоцитов на аллоантигены в СКЛ в присутствии М1 более чем в 2 раза превышает уровень пролиферации Т-клеток в присутствии макрофагов 2 типа. В результате по сравнению с М1-клетками регистрировалось 3-кратное снижение индекса влияния М2 в алло-СКЛ.
Фенотипический анализ показал (табл. 2), что популяция генерируемых М2-клеток отличалась от макрофагов М1-типа статистически достоверным повышением количества клеток, экспресси-рующих CD206, B7-H1, FasL и TRAIL. Значимых различий в содержании клеток CD200R+ в исследуемых популяциях макрофагов не выявлено.
В результате проведения корреляционного анализа установлено, что экспрессия CD206 (маннозного рецептора) и ко-ингибиторной моле-
кулы B7-H1 на генерированных in vitro Мф находятся в сильной прямой взаимосвязи (rS = 0,60, р = 0,00001; n = 44). Повышенная экспрессия CD206, а также CD200R и TRAIL на Мф обратно коррелировали с их способностью стимулировать пролиферацию Т-клеток в ответ на активацию аллоантигенами в СКЛ (rS = -0,40 для CD206, р = 0,05; rS = -0,58 для CD200R, р = 0,048; rS = -0,56 для TRAIL, р = 0,046).
Таким образом, в отличие от протокола получения «классических» М1-макрофагов, культивирование моноцитов крови в условиях дефицита ростовых/сывороточных факторов приводит к генерации М2-подобных макрофагов, отличающихся, во-первых, сниженной аллостимуляторной активностью в СКЛ и, во-вторых, повышенным содержанием в общей популяции клеток, экс-прессирующих про-апоптогенные (FasL, TRAIL) и ко-ингибиторные молекулы (B7-H1), а также CD206-рецептор, специфичный для альтернативно активированных М2-макрофагов.
Поскольку традиционно супрессорную активность Мф связывают с повышенной продукцией
Таблица 1
Аллостимуляторная активность М1 и М2 макрофагов в СКЛ (n = 22)
Показатель М1 М2 Pw
Пролиферативный ответ в СКЛ (имп./мин) M ± S.E. 9324 ±1462 4305 ± 970 0,0002
Me (LQ - UQ) 8450 (3130-16620) 3850(990-5500)
Индекс влияния Мф (расч. ед.) M ± S.E. 30,7 ± 5,3 12,5 ± 2,6 0,0004
Me (LQ - UQ) 30,6 (10,8-47,1) 7,5 (4,1-19,9)
Таблица 2
Фенотипическая характеристика М1- и М2-клеток
Маркер, % М1 М2 Pw
CD206+ n 16 16 0,028
M ± S.E. 37,8 ± 4,8 46,3 ± 4,4
Me (LQ - UQ) 35,0 (23-47) 44,0 (34-56)
B7-H1+ n 19 19 0,014
M ± S.E. 35,1 ± 5,5 41,7 ± 5,0
Me (LQ - UQ) 28,0 (14-46) 41,0 (23-61)
FasL+ n 8 8 0,034
M ± S.E. 6,5 ± 0,8 9,1 ± 1,3
Me (LQ - UQ) 6,0 (5,5-8,0) 10,0 (6,5-11,5)
TRAIL+ n 8 8 0,034
M ± S.E. 8,4 ± 1,6 10,9 ± 2,4
Me (LQ - UQ) 7,5 (5,0-10,0) 8,5 (7,0-12,5)
CD200R+ n 7 7 0,93
M ± S.E. 8,9 ± 1,6 9,6 ± 1,4
Me (LQ - UQ) 8,0 (6,0-12,0) 11,0 (7,0-12,0)
Таблица 3
Продукция цитокинов (пг/мл) М1- и М2-клетками
Цитокин М1-клетки М2-клетки Pw
Me (LQ - UQ) Me (LQ - UQ)
ИФН-у (n = 22) 1046 (736-1503) 627 (433-908) 0,002
ИЛ-2 (n = 21) 26 (17-36) 32 (20-52) > 0,05
ИЛ-10 (n = 22) 422 (157-584) 432 (209-542) > 0,05
ФНО-а (n = 21) 253 (112-411) 126 (59-281) 0,04
ИЛ-17 (n = 22) 175 (126-296) 71 (50-119) 0,002
ИЛ-4 (n = 19) 24 (17-37) 24 (16-32) > 0,05
ИЛ-5 (n = 22) 54 (8-79) 8 (7-9) 0,001
ИЛ-6 (n = 22) 12360(6810-23580) 7760(4680-17600) 0,05
ИЛ-10 (n = 21) 84 (52-129) 71 (39-88) > 0,05
ИЛ-13 (n = 22) 74 (18-121) 35 (18-57) 0,02
Г-КСФ (n = 21) 59 (26-229) 71 (41-343) > 0,05
ГМ-КСФ (n = 17) 33980(5960-86640) 41620 (3190-91870) > 0,05
ИЛ-8 (n = 10) 38120 (31150-65640) 37520(29940-60730) > 0,05
MCP-1 (n = 13) 24700 (2580-42620) 5630(1610-24900) 0,002
MIP-1b (n = 22) 995 (533-1540) 846 (523-1610) > 0,05
Примечание. Значения концентрации ИЛ-12 и ИЛ-7 выходили за нижнюю границу чувствительности диагностических тест-систем (< 2 пг/мл).
противовоспалительных/иммуносупрессорных медиаторов, представлялось интересным сравнить спектр цитокинов, продуцируемых М1- и М2-клетками. С этой целью был проведен мультиплексный протеомный анализ содержания 17 цитокинов в культуральных супернатантах генерированных макрофагов М1- и М2-типа. Из данных табл. 3 видно, что действительно М2-клетки отличаются от «классических» М1-макрофагов достоверно более низким уровнем продукции провоспалительных и иммунорегуляторных ци-токинов (ИФН-у, ФНО-а, ИЛ-17, ИЛ-5, а также ИЛ-6 в виде четкого тренда, р = 0,054) и СС-хемокина МСР-1. При этом, однако, не было выявлено какого-либо значимого повышения уровня ИЛ-10. Более того, концентрация другого противовоспалительного/иммуносупрессорного цитокина ИЛ-13 в культурах М2-клеток была в 2 раза ниже, чем в супернатантах М1-макрофагов (41 ± 6,4 и 83 ± 13,4 пг/мл соответственно; рш = 0,02). Полученные данные позволяют предположить, что низкая аллостимуляторная активность М2-клеток в СКЛ обусловлена не столько гиперпродукцией иммуносупрессорных медиаторов (ИЛ-10, ИЛ-13), сколько дефицитом секреции других цитокинов. Действительно, проведенный статистический анализ показал, что интенсивность пролиферативного ответа Т-лимфоцитов в алло-СКЛ, стимулированной макрофагами, прямо коррелирует с уровнем секреции макрофагами ИФН-у (г3 = 0,42, р = 0,004; п = 44), ИЛ-17
(rS = 0,57, р = 0,00006; n = 44), ИЛ-5 (rS = 0,34, р = 0,02; n = 44) и ИЛ-6 (rS = 0,32, р = 0,03; n = 44).
Оценка корреляционных взаимосвязей между продукцией цитокинов и экспрессией CD206, B7-H1, TRAIL, CD200R, FasL на макрофагах показала (табл. 4), что повышенная экспрессия на М2-клетках таких маркеров, как B7-H1, CD200R и особенно CD206 и TRAIL, четко ассоциируется с низким уровнем секреции целого комплекса ци-токинов, включая иммунорегуляторные (ИФН-у, ИЛ-2, ИЛ-5, ИЛ-13) и провоспалительные (ИЛ-1Р, ФНО-а, ИЛ-17) цитокины и СС-хемокины (MCP-1, MIP-1b). Из всего спектра исследованных нами цитокинов только продукция ГМ-КСФ находилась в прямой корреляционной взаимосвязи с уровнем экспрессии маннозного CD206-рецептора, характерного для «альтернативно активированных» М2-макрофагов.
Функциональное состояние макрофагов зависит от пути активации и вовлечения различных сигнальных мессенджеров [7, 13]. Классическая активация макрофагов ИФН-у и липополисаха-рид индуцирует провоспалительный фенотип, в то время как альтернативная - противовос-палительный/иммуносупрессорный. Характерным признаком альтернативно активированных макрофагов является повышенная экспрессия CD206 (маннозного рецептора), CD163 (скэ-винджер-рецептора) и CD200R [6, 11]. В работе Manrique с соавт. у мышей продемонстрировано существование Мф Foxp3+, экспрессирующих
Таблица 4
Значимые корреляционные взаимосвязи фенотипа и цитокин-секреторной функции Мф
Цитокин Фенотипический маркер макрофагов
B7-H1 CD200R CD206 TRAIL
Rs(p) Rs(p) Rs(p) Rs(p)
ИФН-у -0,55 (0,027)
ИЛ-2 -0,49 (0,05) -0,61 (0,01)
ИЛ-10 -0,53 (0,047)
ФНО-а -0,32 (0,037) -0,52 (0,04)
ИЛ-17 -0,47 (0,05)
ИЛ-5 -0,27 (0,05)
ИЛ-13 -0,35 (0,018) -0,32 (0,034)
ГМ-КСФ +0,36 (0,03)
MCP-1 -0,86 (0,0003)
MIP-1b -0,43 (0,003) -0,50 (0,049)
Примечание. RS - коэффициент корреляции Спирмена (р - достоверность).
про-апоптогенные молекулы (TRAIL, CD200R, B7-H1, B7-H4) и способных ингибировать иммунный ответ и индуцировать апоптоз клеток [12].
Нами впервые показано, что М2-подобные макрофаги, характеризующиеся низкой алло-стимуляторной активностью и повышенной экспрессией специфического маннозного рецептора CD206, могут быть генерированы из моноцитов крови человека, стимулированных ГМ-КСФ в условиях дефицита сывороточных/ростовых факторов. При этом полученные М2-клетки также характеризуются повышенным уровнем экспрессии про-апоптогенных и ко-ингибиторных молекул (TRAIL, FasL, B7-H1).
Как правило, М1-макрофаги отличаются выраженной цитотоксической, антимикробной и ан-типролиферативной активностью, опосредованной продукцией эффекторных молекул (активные формы кислорода и азота) и воспалительных ци-токинов (ИЛ-1Р, ФНО-а, ИЛ-6, ИЛ-12, ИЛ-23), и характеризуются низкой продукцией ИЛ-10 [13, 20]. Для М2-клеток человека, генерированных в присутствии М-КСФ при стимуляции липополи-сахаридом, микобактериальными антигенами, зи-мозаном А или костимуляции ИФН-у и CD40L, характерен высокий уровень продукции ИЛ-10 на фоне низкой продукции ИЛ-12, ИЛ-ф, ИЛ-6, ФНО-а [22].
Проведенный нами протеомный анализ спектра цитокинов, секретируемых М1- и М2-клетками, показал, что последние отличаются от первых более низкой цитокин-секреторной активностью, что проявляется дефицитом продукции иммунорегуляторных, провоспалительных цитокинов и хемокинов (ИФН-у, ИЛ-5, ИЛ-6,
ФНО-а, ИЛ-17, MCP-1). При этом секреция им-муносупрессорных цитокинов была либо не изменена (ИЛ-10), либо также снижена (ИЛ-13). Полученные данные позволяют заключить, что одним из механизмов иммуносупрессорной активности М2-клеток против Т-лимфоцитов в алло-СКЛ является не столько гиперпродукция ИЛ-10/ИЛ-13, сколько дефицит секреции имму-норегуляторных и провоспалительных цитоки-нов. Но поскольку популяция М2-макрофагов характеризуется повышенным содержанием клеток, экспрессирующих про-апоптогенные (FasL, TRAIL) и ко-ингибиторные молекулы (B7-H1), то нельзя исключать, что иммуносупрессорный эффект М2-клеток в алло-СКЛ может быть связан также с их прямым цитотоксическим и/или цито-статическим действием в отношении активированных Т-лимфоцитов.
В целом проведенные нами исследования расширяют существующие представления о фе-нотипических и функциональных свойствах М2-макрофагов. Интерес к этим клеткам объясняется тем, что макрофаги, и в первую очередь «альтернативно активированные» М2-клетки, играют центральную роль в регуляции репаративных процессов. При этом участие Мф, например, в репарации нервной ткани может осуществляться посредством нескольких механизмов: фагоцитоза и клиренса клеточного детрита и ингибитор-ных молекул; инактивации токсических молекул (связывания избыточного количества глутамата); продукции ангиогенных (VEGF), нейротрофи-ческих/нейропротективных факторов (IGF-1) и хемокинов, способных рекрутировать нейро-нальные предшественники [2, 4, 8, 25]. Поэтому М2-клетки рассматриваются в качестве потенци-
альных кандидатов при разработке новых клеточных стратегий в лечении различных неврологических заболеваний и повреждений [3, 17, 24]. В настоящее время несколькими группами ученых позитивный эффект М2-макрофагов подтвержден экспериментальными исследованиями [9, 16, 18]. Кроме того, М2-макрофаги были успешно апробированы у человека при лечении травмы спинного мозга [10] и детского церебрального паралича [2].
благодарности
Работа поддержана грантом РФФИ № 13-04-00113-а.
список литературы
1. Cassetta L., Cassol E., Poli G. Macrophage polarization in health and disease // SciWorld J. 2011. 11. 2391-2402.
2. Chernykh E.R., Kafanova M.Yu., Shevela E.Ya. et al. Autologous M2-like macrophage applications in children with cerebral palsy // Cell. Therapy Transpl. 2011. 3. (10). 1-9.
3. Chernykh E.R., Shevela E.Ya., Sakhno L.V et al. The generation and properties of human M2-like macrophages: potential candidates for CNS repair? // Cell. Therapy Transpl. 2010. 2. (6). 1-7.
4. Donnelly D.J., Popovich P.G. Inflammation and its role in neuroprotection, axonal regeneration and functional recovery after spinal cord injury // Exp. Neurol. 2008. 209. 378-388.
5. Fadok V.A., Bratton D.L., Konowal A. et al. Macrophages that have ingested apoptotic cells in vitro inhibit proinflammatory cytokine production through autocrine/paracrine mechanisms involving TGF-beta, PGE2, and PAF // J. Clin. Invest. 1998. 101. 890-898.
6. Gabrilolovich D.I., Ostrand-Rosenberg S., Bronte V. Coordinated regulation of myeloid cells by tumors // Nat. Rev. Immunol. 2012. 12. (4). 253-268.
7. Gordon S. Alternative activation of macrophages // Nat. Rev. Immunol. 2002. 3. 23-35.
8. Hohlfeld R., Kerschensteiner M., Meinl E. Dual role of inflammation in CNS disease // Neurology. 2007. 68. (Suppl. 3). 58-63.
9. Kigerl K.A., Gensel J.C., Ankeny D.P., et al. Identification of two distinct macrophage subsets with divergent effects causing either neurotoxicity or regeneration in the injured mouse spinal cord // J. Neurosci. 2009. 29. 13435-13444.
10. Knoller N., Auerbach G., Fulga V et al. Clinical experience using incubated autologous macrophages as a treatment for complete spinal cord injury: phase I study results // J. Neurosurg. 2005. 3. 173-181.
11. Koning N., van Eijk M., Pouwels W. et al. Expression of the inhibitory CD200 receptor is associated with alternative macrophage activation // J. Innate Immunol. 2010. 2. 195-200.
12. Manrique S.Z., CorreaM.A.D., Hoelzinger D.B. et al. Foxp3-positive macrophages display immuno-suppressive properties and promote tumor growth // J. Exp. Med. 2011. 208. (7). 1485-1499.
13. Mantovani A., Biswas S.K., GaldieroM.R. et al. Macrophage plasticity and polarization in tissue repair and remodeling // J. Pathol. 2013. 229. 176-185.
14. Martinez F.O., Sica A., Mantovani A. et al. Macrophage activation and polarization // Front. Biosci. 2008. 13. (2). 453-461.
15. Nagamatsu T., Schust D.J. The contribution of macrophages to normal and pathological pregnancies // Am. J. Reprod. Immunol. 2010. 63. (6). 460-471.
16. Rapalino O., Lazarov-Spiegler O., Agranov E. et al. Implantation of stimulated homologous macrophages results in partial recovery of paraplegic rats // Nat. Med. 1998. 4. 814-821.
17. Schwartz M., Yoles E. Immune-based therapy for spinal cord repair: autologous macrophages and beyond // J. Neurotrauma. 2006. 23. 360-370.
18. Shechter R., London A., Varol C. et al. Infiltrating blood-derived macrophages are vital cells playing an anti-inflammatory role in recovery from spinal cord injury in mice // PLoS. 2009. 6. 1-16.
19. Sica A., Bronte V. Altered macrophage differentiation and immune dysfunction in tumor development // J. Clin. Invest. 2007. 117. (5). 11551166.
20. Sica A., Mantovani A. Macrophage plasticity and polarization: in vivo veritas // J. Clin. Invest. 2012. 122. (3). 787-795.
21. Vega M.A., Corbi A.L. Human macrophage activation: too many functions and phenotypes for a single cell type // Immunologia. 2006. 25. (4). 248-272.
22. Verreck F.A.W., de Boer T., Langenberg D.M.L. et al. Phenotypic and functional profiling of human proinflammatory type-1 and antiinflammatory type-2 macrophages in response to microbial antigens and IFN- y- and CD40L-mediated costimulation // J. Leukoc. Biol. 2006. 79. 285-293.
23. Verreck F.A.W., de Boer T., Langenberg D.M.L. et al. Human IL-23-producing type 1 macrophages promote but IL-10-producing type 2 macrophages subvert immunity to (myco)bacteria // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2004. 101. (3). 4560-4565.
24. Walker P.A., Shah S.K., HartingM.T., Cox C.S. Adult progenitor cell therapies for traumatic brain injury: barriers and opportunities in translation // Dis. Model. Mech. 2009. 2. (1-2). 23-38.
25. Yin Y., Cui Q., Li Y. et al. Macrophage-derived factors stimulate optic nerve regeneration // J. Neurosci. 2003. 23. 2284-2293.
PHENoTYPic AND functional features of human M2-LIKE macrophages
Luydmila Vasil'evna SAKHNO, Marina Aleksandrovna TIKHoNoVA, Ekaterina Yakovlevna SHEVELA, Tamara Viktorovna TYRINoVA, olga Yur'evna LEPLINA, Aleksandr Anatol'evich oSTANIN, Elena Removna CHERNYKH
Institute of Clinical Immunology of SB RAMS 630099, Novosibirsk, Yadrintzevskaya str., 14
The phenotypic and functional properties of macrophages generated from blood monocytes of healthy donors (n = 22) in the presence of GM-CSF using standard conditions (Ml-cells) and in conditions of deficiency of serum/growth factors (M2-cells) were investigated. It has been shown that in contrast to the Ml-cells, the population of M2-like macrophages was characterized by lower stimulatory activity in allo-MLC and enhanced content of CD206+cells, and cells, expressing of the co-inhibitor (B7-H1) and pro-apoptotic molecules (FasL, TRAIL). Multiplex proteomic analysis of 17 cytokines showed that M2-cells were notable for lower production of immunoregulatory and proinflammatory cytokines/chemokines (IFN-y, IL-5, IL-6, TNF-a, IL-17, MCP-1). At the same time, the level of immunosuppressive cytokines was either not changed (IL-10), or also reduced (IL-13). Overexpression of B7-H1, CD200R, CD206 and TRAIL on M2-cells was correlated with a lower secretion of IFN-y, IL-2, IL-5, IL-13, IL-1p, TNF-a, IL-17, MCP-1, MIP-1p. Therefore, the deficiency of the immunoregulatory and inflammatory cytokines is one of the possible mechanisms of low stimulatory activity of M2 macrophages in allo-MLC. Low ability of M2-cells to activate of T-lymphocytes in allo-MLC can also be associated with their direct cytotoxic and/or cytostatic action through FasL/TRAIL- or B7-H1-mediated signaling pathways, respectively.
Key words: macrophages, functional dichotomy, phenotype, cytokines.
Sakhno L.V. - candidate of biological sciences, senior researcher of laboratory of cellular immunotherapy, e-mail: ct_lab@mail.ru
Tikhonova M.A. - candidate of biological sciences, senior researcher of laboratory of cellular immunotherapy, e-mail: ct_lab@mail.ru
Shevela E.Ya. - doctor of medical sciences, leading researcher of laboratory of cellular immunotherapy, e-mail: ct_lab@mail.ru
Tyrinova T.V. - candidate of biological sciences, researcher of laboratory of cellular immunotherapy, e-mail: ct_lab@mail.ru
Leplina O.Yu. - doctor of medical sciences, leading researcher of laboratory of cellular immunotherapy, e-mail: ct_lab@mail.ru
Ostanin A.A. - doctor of medical sciences, professor, head of clinical department, e-mail: ct_lab@mail.ru Chernykh E.R. - doctor of medical sciences, professor, corresponding member of RAMS, head of laboratory of cellular immunotherapy, e-mail: ct_lab@mail.ru
