actabiomedicaActa Biomedica ScientificaActa Biomedica Scientifica2541-94202587-9596Scientific Centre for Family Health and Human Reproduction Problems10.29413/ABS.2022-7.5-1.19actabiomedica-3819Research ArticleМОРФОЛОГИЯ, ФИЗИОЛОГИЯ И ПАТОФИЗИОЛОГИЯMORPHOLOGY, PHYSIOLOGY AND PATHOPHYSIOLOGYПродукция иммунорегуляторных молекул индуцированными эритробластами на различных стадиях дифференцировкиProduction of immunoregulatory molecules by induced erythroblasts at various stages of cell differentiationhttps://orcid.org/0000-0001-7175-4051НазаровК. В.NazarovK. V.

Назаров Кирилл Вячеславович – аспирант

630099, г. Новосибирск, ул. Ядринцевская

Kirill V. Nazarov – Postgraduate

Yadrintsevskaya str. 14, Novosibirsk 630099

kirill.lacrimator@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5055-4859Перик-ЗаводскийР. Ю.Perik-ZavodskyR. Yu.

Перик-Заводский Роман Юрьевич – аспирант

630099, г. Новосибирск, ул. Ядринцевская

Roman Yu. Perik-Zavodsky – Postgraduate

Yadrintsevskaya str. 14, Novosibirsk 630099

zavodskii@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-9834-9328КузнецоваМ. С.KuznetsovaM. S.

Кузнецова Мария Сергеевна – кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории молекулярной иммунологии

630099, г. Новосибирск, ул. Ядринцевская

Maria S. Kuznetsova – Cand. Sc. (Biol.), Research Officer at the Laboratory of Molecular Immunology

Yadrintsevskaya str. 14, Novosibirsk 630099

maria.kuz17.03@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-5229-6814ФилипповаЮ. Г.PhilippovaYu. G.

Филиппова Юлия Григорьевна – аспирант

630099, г. Новосибирск, ул. Ядринцевская

Yuliya G. Philippova – Postgraduate

Yadrintsevskaya str. 14, Novosibirsk 630099

airyuka@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8773-0599ШевченкоЮ. А.ShevchenkoYu. A.

Шевченко Юлия Александровна – кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории молекулярной иммунологии

630099, г. Новосибирск, ул. Ядринцевская

Yulia A. Shevchenko – Cand. Sc. (Biol.), Senior Research Officer at the Laboratory of Molecular Immunology

Yadrintsevskaya str. 14, Novosibirsk 630099

shevcen@ngs.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1951-2260ДенисоваВ. В.DenisovaV. V.

Денисова Вера Васильевна – кандидат медицинских наук, заведующая гематологическим отделением с блоком трансплантации костного мозга клиники иммунопатологии

630099, г. Новосибирск, ул. Ядринцевская

Vera V. Denisova – Cand. Sc. (Med.), Head of the Hematology Department with a Bone Marrow Transplantation Unit, Clinic of Immune-Associated Diseases

Yadrintsevskaya str. 14, Novosibirsk 630099

verden@bk.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1897-8675СилковА. Н.SilkovA. N.

Силков Александр Николаевич – доктор биологических наук, директор

630099, г. Новосибирск, ул. Ядринцевская

Alexander N. Silkov – Dr. Sc. (Biol.), Director

Yadrintsevskaya str. 14, Novosibirsk 630099

exon@ngs.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7366-7768СенниковС. В.SennikovS. V.

Сенников Сергей Витальевич – доктор медицинских наук, профессор, заведующий лабораторией молекулярной иммунологии

630099, г. Новосибирск, ул. Ядринцевская

Sergey V. Sennikov – Dr. Sc. (Med.), Professor, Head of the Laboratory of Molecular Immunology

Yadrintsevskaya str. 14, Novosibirsk 630099

sennikovsv@gmail.comФГБНУ «Научно-исследовательский институт фундаментальной и клинической иммунологии»Research Institute of Fundamental and Clinical Immunology20220912202275-1179187Copyright © Назаров К.В., Перик-Заводский Р.Ю., Кузнецова М.С., Филиппова Ю.Г., Шевченко Ю.А., Денисова В.В., Силков А.Н., Сенников С.В., 20222022Назаров К.В., Перик-Заводский Р.Ю., Кузнецова М.С., Филиппова Ю.Г., Шевченко Ю.А., Денисова В.В., Силков А.Н., Сенников С.В.Nazarov K.V., Perik-Zavodsky R.Y., Kuznetsova M.S., Philippova Y.G., Shevchenko Y.A., Denisova V.V., Silkov A.N., Sennikov S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.actabiomedica.ru/jour/article/view/3819   Обоснование

   Обоснование. Эритробласты костного мозга продуцируют широкий спектр цитокинов с противоположными биологическими эффектами. Это может быть связано с изменением спектра продукции иммунорегуляторных медиаторов в ходе дифференцировки и небольшими качественными и количественными различиями в спектре продуцируемых цитокинов на каждой стадии дифференцировки, которые могут иметь важное значение для регуляции гемо- и иммунопоэза.   Цель исследования. Изучить спектр продукции медиаторов эритробластами на разных этапах дифференцировки.   Методы. Из CD34+ клеток костного мозга здоровых доноров получали эритробласты в присутствии рекомбинантных цитокинов. Оценку фенотипа проводили с помощью проточной цитометрии по эритроидным (CD45, CD71, CD235a, CD44) и лимфоидным маркерам (CD3, CD4, CD8, CD16, CD19). Блокировку дифференцировки эритробластов на разных этапах осуществляли с помощью специфических блокирующих моноклональных антител к меланокортиновым рецепторам (MCR, melanocortin receptors) 1-го, 2-го, 5-го типов. Анализ цитокинов в кондиционных средах эритробластов проводили с использованием панели Bio-Plex Pro Human Cytokine 48-Plex Screening Panel (Bio-Rad Laboratories, США). Продукцию цитокинов анализировали с помощью онлайн-инструмента CytokineExplore.

   Результаты

   Результаты. Полученные эритробласты по маркеру CD45 делятся на позитивную и негативную популяции, несут маркеры эритроидных клеток CD71, CD235a и не экспрессируют линейные маркеры лимфоидных клеток. При блокировке MCR 1-го типа преобладают полихроматофильные эритробласты, при блокировке MCR 2-го типа – базофильные эритробласты, а при блокировке MCR 5-го типа накапливаются ортохроматофильные эритробласты. По продукции цитокинов показано, что при использовании любого из блокирующих антител мы получаем клетки, отличающиеся качественно и количественно по ряду медиаторов от исходной популяции индуцированных эритробластов.   Заключение. Таким образом, мы показали качественные и количественные различия в продукции медиаторов эритробластами в зависимости от стадии дифференцировки, что может приводить к отличающимся регуляторным эффектам.

   Introduction. Bone marrow erythroblasts produce a wide range of cytokines with opposite biological effects. This may be due to a change in the spectrum of production of immunoregulatory mediators during differentiation and small qualitative and quantitative differences in the spectrum of cytokines produced at each stage of differentiation, which may be important for the regulation of hemo- and immunopoiesis.   The aim. To study the spectrum of production of mediators by erythroblasts at different stages of differentiation.   Methods. Erythroblasts were obtained from CD34+ bone marrow cells of healthy donors in the presence of recombinant cytokines. Phenotype assessment was performed using flow cytometry for erythroid (CD45, CD71, CD235a, CD44) and lymphoid markers (CD3, CD4, CD8, CD16, CD19). Blocking of erythroblast differentiation at different stages was carried out using specific blocking monoclonal antibodies to melanocortin receptors (MCR) of types 1, 2 and 5. Cytokine analysis in conditioned erythroblast media was performed using the Bio-Plex Pro Human Cytokine 48-Plex Screening Panel (Bio-Rad Laboratories, USA). Cytokine production was analyzed using the CytokineExplore online tool.   Results. The resulting erythroblasts are divided into positive and negative populations according to the CD45 marker, carry markers of erythroid cells CD71, CD235a and do not express linear markers of lymphoid cells. In type 1 MCR blockage, polychromatophilic erythroblasts predominate, in type 2 MCR blockage, basophilic erythroblasts predominate, and in type 5 MCR blockage, orthochromatophilic erythroblasts accumulate. According to the production of cytokines, it was shown that when using any of the blocking antibodies, we obtain cells that differ qualitatively and quantitatively in a number of mediators from the initial population of induced erythroblasts.   Conclusion. Thus, we have shown qualitative and quantitative differences in the production of mediators by erythroblasts depending on the stage of differentiation, which can lead to different regulatory effects.

костный мозгэритробластымеланокортиновые рецепторыцитокиныдифференцировкаиммуномодулирующие функцииbone marrowerythroblastsmelanocortin receptorscytokinesdifferentiationimmunomodulatory functionsФенотипирование эритроидных клеток проведено за счёт средств Государственного задания № 122011800108-0. Определение продукции цитокинов проведено за счёт средств гранта Российского научного фонда № 21-15-00087 (https://rscf.ru/project/21-15-00087/). Статья опубликована в рамках V Всероссийской научно-практической конференции молодых учёных с международным участием «Фундаментальные и прикладные аспекты в медицине и биологии»Phenotyping of erythroid cells was carried out at the expense of the State Task No. 122011800108-0. Determination of cytokine production was carried out at the expense of the grant of the Russian Scientific Foundation No. 21- 15-00087 (https://rscf.ru/project/21-15-00087 /). The article was published as part of the V All-Russian Scientific and Practical Conference of Young Scientists with international participation "Fundamental and applied aspects in medicine and biology"ReferencesElahi S. Neglected cells: Immunomodulatory roles of CD71+ erythroid cells. Trends Immunol. 2019; 40 (3): 181-185. doi: 10.1016/j.it.2019.01.003Elahi S. Neglected cells: Immunomodulatory roles of CD71+ erythroid cells. Trends Immunol. 2019; 40 (3): 181-185. doi: 10.1016/j.it.2019.01.003Macario A. J., Conway de Macario E., Dugan C. B. Erythroblasts can generate immunosuppression in vivo. Medicina (B Aires). 1981; 41 (Suppl): 83-90.Macario A. J., Conway de Macario E., Dugan C. B. Erythroblasts can generate immunosuppression in vivo. Medicina (B Aires). 1981; 41 (Suppl): 83-90.Цырлова И. Г. Иммуносупрессорные клетки эритроидного ряда эр-супрессоры и их роль в регуляции иммунитета / И. Г. Цырпова // Вестник Академии медицинских наук СССР. – 1991. – 12: 34-38.Tsyrlova I. G. Immunosuppressive cells of the erythroid series ER-suppressors and their role in the regulation of immunity. Vestnik Akademii meditsinskikh nauk SSSR. 1991; 12: 34-38. (In Russ.).Sennikov S. V., Eremina L. V., Samarin D. M., Avdeev I. V., Kozlov V. A. Cytokine gene expression in erythroid cells. Eur Cytokine Netw. 1996; 7 (4): 771-774.Sennikov S. V., Eremina L. V., Samarin D. M., Avdeev I. V., Kozlov V. A. Cytokine gene expression in erythroid cells. Eur Cytokine Netw. 1996; 7 (4): 771-774.Seledtsov V. I., Seledtsova G. V., Samarin D. M., Taraban V. Y., Sennikov S. V., Kozlov V. A. Characterization of erythroid cell-derived natural suppressor activity. Immunobiology. 1998; 198 (4): 361-374. doi: 10.1016/S0171-2985(98)80045-4Seledtsov V. I., Seledtsova G. V., Samarin D. M., Taraban V. Y., Sennikov S. V., Kozlov V. A. Characterization of erythroid cell-derived natural suppressor activity. Immunobiology. 1998; 198 (4): 361-374. doi: 10.1016/S0171-2985(98)80045-4Sennikov S. V., Inzhelevskaya T. V., Eremina L. V., Kozlov V. A. Regulation of functional activity of bone marrow hemopoietic stem cells by erythroid cells in mice. Bull Exp Biol Med. 2000; 130 (12): 1159-1161.Sennikov S. V., Inzhelevskaya T. V., Eremina L. V., Kozlov V. A. Regulation of functional activity of bone marrow hemopoietic stem cells by erythroid cells in mice. Bull Exp Biol Med. 2000; 130 (12): 1159-1161.Sennikov S. V., Krysov S. V., Injelevskaya T. V., Silkov A. N., Kozlov V. A. Production of cytokines by immature erythroid cells derived from human embryonic liver. Eur Cytokine Netw. 2001; 12 (2): 274-279.Sennikov S. V., Krysov S. V., Injelevskaya T. V., Silkov A. N., Kozlov V. A. Production of cytokines by immature erythroid cells derived from human embryonic liver. Eur Cytokine Netw. 2001; 12 (2): 274-279.Sennikov S. V., Injelevskaya T. V., Krysov S. V., Silkov A. N., Kovinev I. B., Dyachkova N. J., et al. Production of hemo- and immunoregulatory cytokines by erythroblast antigen+ and glycophorin A+ cells from human bone marrow. BMC Cell Biol. 2004; 5 (1): 39. doi: 10.1186/1471-2121-5-39Sennikov S. V., Injelevskaya T. V., Krysov S. V., Silkov A. N., Kovinev I. B., Dyachkova N. J., et al. Production of hemo- and immunoregulatory cytokines by erythroblast antigen+ and glycophorin A+ cells from human bone marrow. BMC Cell Biol. 2004; 5 (1): 39. doi: 10.1186/1471-2121-5-39Denisova V. V., Kulagin A. D., Lisukov I. A., Kryuchkova I. V., Sizikova S. A., Sennikov S. V., et al. Cytokine-producing activity of bone marrow erythrokaryocytes and its regulation under normal conditions. Bull Exp Biol Med. 2007; 143 (2): 218-221. doi: 10.1007/s10517-007-0055-5Denisova V. V., Kulagin A. D., Lisukov I. A., Kryuchkova I. V., Sizikova S. A., Sennikov S. V., et al. Cytokine-producing activity of bone marrow erythrokaryocytes and its regulation under normal conditions. Bull Exp Biol Med. 2007; 143 (2): 218-221. doi: 10.1007/s10517-007-0055-5Simamura E., Arikawa T., Ikeda T., Shimada H., Shoji H., Masuta H., et al. Melanocortins contribute to sequential differentiation and enucleation of human erythroblasts via melanocortin receptors 1, 2 and 5. PLoS One. 2015; 10 (4): e0123232. doi: 10.1371/journal.pone.0123232Simamura E., Arikawa T., Ikeda T., Shimada H., Shoji H., Masuta H., et al. Melanocortins contribute to sequential differentiation and enucleation of human erythroblasts via melanocortin receptors 1, 2 and 5. PLoS One. 2015; 10 (4): e0123232. doi: 10.1371/journal.pone.0123232Toda C., Santoro A., Kim J. D., Diano S. POMC neurons: From birth to death. Annu Rev Physiol. 2017; 79: 209-236. doi: 10.1146/annurev-physiol-022516-034110Toda C., Santoro A., Kim J. D., Diano S. POMC neurons: From birth to death. Annu Rev Physiol. 2017; 79: 209-236. doi: 10.1146/annurev-physiol-022516-034110Chen K., Liu J., Heck S., Chasis J. A., An X., Mohandas N. Resolving the distinct stages in erythroid differentiation based on dynamic changes in membrane protein expression during erythropoiesis. Proc Natl Acad Sci U S A. 2009; 106 (41): 17413-17418. doi: 10.1073/pnas.0909296106Chen K., Liu J., Heck S., Chasis J. A., An X., Mohandas N. Resolving the distinct stages in erythroid differentiation based on dynamic changes in membrane protein expression during erythropoiesis. Proc Natl Acad Sci U S A. 2009; 106 (41): 17413-17418. doi: 10.1073/pnas.0909296106Kassem O., Al-Saleh A., Azizieh F., Dingle K. Cytokine Explore: An online tool for statistical analysis of cytokine concentration datasets. J Inflamm Res. 2020; 13: 401-410. doi: 10.2147/JIR.S253255Kassem O., Al-Saleh A., Azizieh F., Dingle K. Cytokine Explore: An online tool for statistical analysis of cytokine concentration datasets. J Inflamm Res. 2020; 13: 401-410. doi: 10.2147/JIR.S253255Hu J., Liu J., Xue F., Halverson G., Reid M., Guo A., et al. Isolation and functional characterization of human erythroblasts at distinct stages: implications for understanding of normal and disordered erythropoiesis in vivo. Blood. 2013; 121 (16): 3246-3253. doi: 10.1182/blood-2013-01-476390Hu J., Liu J., Xue F., Halverson G., Reid M., Guo A., et al. Isolation and functional characterization of human erythroblasts at distinct stages: implications for understanding of normal and disordered erythropoiesis in vivo. Blood. 2013; 121 (16): 3246-3253. doi: 10.1182/blood-2013-01-476390Chen J., Qiao Y. Dю., Li X., Xu J. L., Ye Q. J., Jiang N., et al. Intratumoral CD45+CD71+ erythroid cells induce immune tolerance and predict tumor recurrence in hepatocellular carcinoma. Cancer Lett. 2021; 499: 85-98. doi: 10.1016/j.canlet.2020.12.003Chen J., Qiao Y. Dю., Li X., Xu J. L., Ye Q. J., Jiang N., et al. Intratumoral CD45+CD71+ erythroid cells induce immune tolerance and predict tumor recurrence in hepatocellular carcinoma. Cancer Lett. 2021; 499: 85-98. doi: 10.1016/j.canlet.2020.12.003Gadaleta R. M., Moschetta A. Metabolic messengers: fibroblast growth factor 15/19. Nat Metab. 2019; 1 (6): 588-594. doi: 10.1038/s42255-019-0074-3Gadaleta R. M., Moschetta A. Metabolic messengers: fibroblast growth factor 15/19. Nat Metab. 2019; 1 (6): 588-594. doi: 10.1038/s42255-019-0074-3Pietras E. M., Mirantes-Barbeito C., Fong S., Loeffler D., Kovtonyuk L. V., Zhang S., et al. Chronic interleukin-1 exposure drives haematopoietic stem cells towards precocious myeloid differentiation at the expense of self-renewal. Nat Cell Biol. 2016; 18 (6): 607-618. doi: 10.1038/ncb3346Pietras E. M., Mirantes-Barbeito C., Fong S., Loeffler D., Kovtonyuk L. V., Zhang S., et al. Chronic interleukin-1 exposure drives haematopoietic stem cells towards precocious myeloid differentiation at the expense of self-renewal. Nat Cell Biol. 2016; 18 (6): 607-618. doi: 10.1038/ncb3346Dinarello C. A. An expanding role for interleukin-1 blockade from gout to cancer. Mol Med. 2014; 20 (1): S43-S58. doi: 10.2119/molmed.2014.00232Dinarello C. A. An expanding role for interleukin-1 blockade from gout to cancer. Mol Med. 2014; 20 (1): S43-S58. doi: 10.2119/molmed.2014.00232Vazirinejad R., Ahmadi Z., Kazemi Arababadi M., Hassanshahi G., Kennedy D. The biological functions, structure and sources of CXCL10 and its outstanding part in the pathophysiology of multiple sclerosis. Neuroimmunomodulation. 2014; 21 (6): 322-330. doi: 10.1159/000357780Vazirinejad R., Ahmadi Z., Kazemi Arababadi M., Hassanshahi G., Kennedy D. The biological functions, structure and sources of CXCL10 and its outstanding part in the pathophysiology of multiple sclerosis. Neuroimmunomodulation. 2014; 21 (6): 322-330. doi: 10.1159/000357780Tokunaga R., Zhang W., Naseem M., Puccini A., Berger M. D., Soni S., et al. CXCL9, CXCL10, CXCL11/CXCR3 axis for immune activation – A target for novel cancer therapy. Cancer Treat Rev. 2018; 63: 40-47. doi: 10.1016/j.ctrv.2017.11.007Tokunaga R., Zhang W., Naseem M., Puccini A., Berger M. D., Soni S., et al. CXCL9, CXCL10, CXCL11/CXCR3 axis for immune activation – A target for novel cancer therapy. Cancer Treat Rev. 2018; 63: 40-47. doi: 10.1016/j.ctrv.2017.11.007Staversky R. J., Byun D. K., Georger M. A., Zaffuto B. J., Goodman A., Becker M. W., et al. The chemokine CCL3 regulates myeloid differentiation and hematopoietic stem cell numbers. Sci Rep. 2018; 8 (1): 14691. doi: 10.1038/s41598-018-32978-yStaversky R. J., Byun D. K., Georger M. A., Zaffuto B. J., Goodman A., Becker M. W., et al. The chemokine CCL3 regulates myeloid differentiation and hematopoietic stem cell numbers. Sci Rep. 2018; 8 (1): 14691. doi: 10.1038/s41598-018-32978-ySukowati C. H. C., Patti R., Pascut D., Ladju R. B., Tarchi P., et al. Serum stem cell growth factor beta for the prediction of therapy response in hepatocellular carcinoma. Biomed Res Int. 2018; 2018: 6435482. doi: 10.1155/2018/6435482Sukowati C. H. C., Patti R., Pascut D., Ladju R. B., Tarchi P., et al. Serum stem cell growth factor beta for the prediction of therapy response in hepatocellular carcinoma. Biomed Res Int. 2018; 2018: 6435482. doi: 10.1155/2018/6435482Dougan M., Dranoff G., Dougan S. K. GM-CSF, IL-3, and IL-5 family of cytokines: regulators of inflammation. Immunity. 2019; 50 (4): 796-811. doi: 10.1016/j.immuni.2019.03.022Dougan M., Dranoff G., Dougan S. K. GM-CSF, IL-3, and IL-5 family of cytokines: regulators of inflammation. Immunity. 2019; 50 (4): 796-811. doi: 10.1016/j.immuni.2019.03.022

The authors declare that there are no conflicts of interest present.