Expression of CD80 and HLA-DR molecules on blood monocytes in patients with pulmonary tuberculosis

We examined expression pattern of CD80 and HLA-DR pro-inflammatory molecules on the monocytes in patients with pulmonary tuberculosis (TB), depending on the clinical form of the disease and susceptibility of the pathogen to anti-tuberculosis drugs. The study involved forty-five patients with newly diagnosed pulmonary TB (25 men and 20 women aged 18 to 55 years, average age — 44.0±12.4 years). The control group included 15 healthy donors with similar socio-demographic characteristics as in TB patients. Venous blood was used as biomaterial for assays. Studies of the monocyte immunophenotype were carried out by flow cytometry of whole blood cells using Cytoflex flow cytometer (Beckman Coulter, USA) with specific monoclonal antibodies (eBioscience, USA). We determined the content of cells expressing surface markers of monocytes, i.e., CD14, CD45, CD80, and HLA-DR. The results of this study were evaluated using SPSS Statistics 17.0 standard software package and Microsoft Excel. In the course of the study, we have suggested a working hypothesis that the monocytes in TB patients, still being in circulation, can express activation markers during their migration to inflammation focus, especially CD80 and HLA-DR molecules. Analysis of the total CD14+ monocyte number showed its decrease in all forms and variants of clinical course of pulmonary tuberculosis compared with the control group. Assessment of pro-inflammatory markers expressed on CD14 positive monocytes, i.e., HLA-DR activation marker and CD80 co-stimulatory molecule, showed that the number of monocytes with HLA-DR expression in all TB patients was higher than in healthy donors. HLA- DR expression on CD14+ monocytes in the group of patients with infiltrative TB proved to be 15% higher than in patients with disseminated TB. The expression of CD80 on CD14+ monocytes in TB patients showed no differences between the groups and varied within the normal range. Hence, an imbalance within monocyte population in patients with pulmonary tuberculosis, regardless of its clinical form and drug sensitivity of the pathogen is developed, due to decrease in total number of CD14+ cells, along with increased relative number of monocytes expressing HLA-DR activation marker (pro-inflammatory phenotype). Meanwhile, expression of the CD80 co-stimulatory molecule on monocytes was within normal values

Экспрессия провоспалительных и костимулирующих молекул на макрофагах in vitro у больных туберкулезом легких

The aim of this study was to identify features of the expression of pro-inflammatory and co-stimulatory molecules on the surface of macrophages in vitro in patients with pulmonary tuberculosis, depending on the clinical form of the disease and sensitivity of the pathogen to anti-TB drugs.Materials and methods. 40 patients (36 men and 4 women) with pulmonary tuberculosis (TB) were examined: 18 patients (16 men and 2 women, average age (44.56 ± 8.10) years) with disseminated tuberculosis (DTB) and  22 patients (20 men and 2 women, average age (46.54 ± 5.24) years) with infiltrative tuberculosis (ITB). Of those, 30 patients secreted Mycobacterium tuberculosis (MBT) sensitive to the basic anti-TB drugs (ATBD), and 10 patients secreted MBT resistant to first-line anti-TB drugs. Venous blood was the study material. To isolate monocytes from the whole blood in order to transform them into macrophages, ficoll density gradient centrifugation with gradient density of 1.077 g/cm3 was used followed by immunomagnetic separation of CD14+ cells. Monocytes were cultured in a complete culture medium X-VIVO 10 with gentamicin and phenol red with the addition of the macrophage colony-stimulating factor (M-CSF) (5 ng/ml) at a concentration of 1×106 cells/ml with the following stimulators: interleukin (IL) 4 (10 ng/ml) and interferon (IFN) γ (100 ng/ml). Immunophenotyping of macrophages was performed using monoclonal antibodies to CD80, CD86, and HLA-DR on a Beckman Coulter CytoFLEX LX flow cytometer (Beckman Coulter, USA). The analysis of the obtained data was carried out using the CytExpert 2.0 software application. The results were analyzed using statistical methods.Results. The number of intact and cytokine-stimulated (IL-4 and IFNγ) CD80-positive macrophages in patients with ITB and drug-resistant TB (DR TB) exceeded their number not only in healthy donors, but also in patients with DTB and drug-sensitive TB (DS TB), respectively. In addition, an increase in CD86 expression on the surface of macrophages was registered in patients with ITB and DR TB after adding IFNγ (M1-activation inducer) to the suspension culture. In contrast, in patients with DTB and DS TB, the number of macrophages with expression of B7 family co-stimulating molecules decreased or remained within the normal values in the absence of a reaction to cytokines during cytokine induction. Deficiency of HLA-DR-positive macrophages was found in all TB patients. The minimal number of macrophages expressing HLA-DR was found in patients with DTB and DS TB after cell incubation with IL-4 (M2-activation inducer).Conclusion. Evaluation of the expression of B7 (CD80/86) and HLA-DR membrane molecules on macrophages in TB patients allows to conclude that anti-TB immune response is impaired at stages of antigen presentation (in all examined patients with TB) and co-stimulation (in DTB and DS TB). An increase in the expression of macrophage surface molecules CD80 (with M1- and M2-stimulation) and CD86 (with M1-stimulation) in patients with ITB and DR TB indicates an increase in cell reactivity in these forms of TB. In addition, deficit of expression of HLA-DR (a key marker of pro-inflammatory cell activation) on the surface of macrophages in TB can be considered as a general (independent of the clinical form of the disease and drug sensitivity of the pathogen) pathogenetic factor of immune imbalance in pulmonary tuberculosis.Цель работы – установить особенности экспрессии провоспалительных и костимулирующих молекул на макрофагах in vitro у больных туберкулезом легких в зависимости от клинической формы заболевания и чувствительности возбудителя к противотуберкулезным лекарственным средствам.Материалы и методы. Обследованы 40 пациентов (36 мужчин и 4 женщины): 18  пациентов с диссеминированным туберкулезом легких (ДТБ) (16 мужчин и 2 женщины,  средний возраст (44,56 ± 8,10) лет) и 22 пациента с инфильтративным туберкулезом легких (ИТБ) (20 мужчин и 2 женщины, средний возраст (46,54 ± 5,24) лет) c туберкулезом легких (ТБ). Из них было 30 пациентов, выделяющих Mycobacterium tuberculosis (MBT), чувствительные к основным противотуберкулезным средствам (ПТС), и 10 пациентов, выделяющих MBT, устойчивые к лекарственным  средствам основного ряда противотуберкулезной терапии. Группу сравнения составили 15 здоровых доноров с сопоставимыми характеристиками по полу и возрасту.Материалом исследования являлась венозная кровь. Для выделения моноцитов из цельной крови с целью их трансформации в макрофаги использовали метод центрифугирования в градиенте фиколла плотностью 1,077 г/см3 с последующей иммуномагнитной сепарацией CD14+ клеток. Моноциты культивировали в полной питательной среде X-VIVO 10 с добавлением колониестимулирующего фактора макрофагов (M-CSF) (5 нг/мл) в концентрации 1×106 клеток/мл со стимуляторами: интерлейкином (IL) 4 (10 нг/мл) и интерфероном (IFN) γ (100 нг/мл).  Иммунофенотипирование макрофагов проводили с использованием моноклональныхантител к CD80, CD86, HLA-DR на проточном цитометре Beckman Coulter CytoFLEX LX (Beckman Coulter, США). Анализ полученных данных осуществляли при помощи программного приложения CytExpert 2.0 (Beckman Coulter, США). Полученные результаты анализировали статистическими методами.Результаты. Количество интактных и стимулированных цитокинами (IL-4 и IFNγ) CD80- позитивных макрофагов у больных ИТБ и с лекарственно-устойчивым ТБ (ЛУ ТБ)  превышало их число не только у здоровых доноров, но и у больных ДТБ и с лекарственно-чувствительным ТБ (ЛЧ ТБ) соответственно. Кроме того, у больных ИТБ и ЛУ ТБ регистрировалось повышение экспрессии CD86 на макрофагах после добавления в суспензионную культуру IFNγ (индуктор М1-активации). У больных ДТБ и ЛЧ ТБ количество макрофагов с экспрессией костимулирующих молекул семейства В7 при индукции цитокинами, напротив, снижалось или сохранялось в пределах нормы в отсутствие реакции на цитокины. Дефицит HLA-DR-позитивных макрофагов обнаруживался у всех больных ТБ. Минимальное число макрофагов, экспрессирующих  HLADR, установлено у больных ДТБ и ЛЧ ТБ после инкубации клеток с IL-4 (индуктор  М2-активации).Заключение. Оценка экспрессии мембранных молекул B7 (CD80/86) и HLA-DR на макрофагах у больных ТБ позволяет сделать вывод о нарушениях  противотуберкулезного иммунного ответа на стадии презентации антигена (у всех обследованных больных ТБ) и костимуляции (при ДТБ и ЛЧ ТБ). Увеличение экспрессии макрофагами поверхностных молекул CD80 (при М1- и М2-стимуляции) и  CD86 (при М1-стимуляции) у больных ИТБ и ЛУ ТБ свидетельствует о повышении реактивности клеток при данных формах течения ТБ. Наряду с этим дефицит экспрессии на макрофагах HLA-DR (ключевого маркера провоспалительной активации клеток) при ТБ можно рассматривать как общий (не зависящий от клинической формы болезни и  лекарственной чувствительности возбудителя) патогенетический фактор иммунного  дисбаланса при туберкулезе легких.

Молекулярный фенотип клеток крови, ассоциированный с прогрессированием трижды негативного рака молочной железы

Introduction. triple negative breast cancer is an aggressive clinical phenotype characterized by poor prognosis. immune system plays an important role in the development, treatment response, and progression of solid tumor. The search for immune-related markers associated with the prediction of treatment efficacy and disease prognosis, and based on the use of high-resolution molecular techniques, is a promising area of research, the results of which can be translated into clinical practice. Case description. The molecular profile of blood mononuclear cells in a 48-year-old female patient with histologically proven triple negative breast cancer (estrogen Receptor – 0; progesteron Receptor – 0; Her2/neu – 0; gata-3 – 0, androgen Receptor – 0 and Ki67 – 70 %) was described. The patient did not response to neoadjuvant chemotherapy with 4 cycles of paclitaxel + carboplatin followed by 2 cycles of adriamycin + cyclophosphamide. The patient underwent surgery. disease progression (pelvic bone metastases) occurred 2 months after surgery. The features of blood lymphocytes and monocytes associated with a lack of response to neoadjuvant chemotherapy and disease progression were described.Conclusion. This clinical case demonstrates that sequencing of peripheral blood mononuclear cells can be used as a method for identifying predictive markers of therapy efficacy and developing personalized treatments for patients with triple negative breast cancer.Актуальность. Трижды негативный подтип рака молочной железы характеризуется агрессивным течением и неблагоприятным прогнозом. Компоненты иммунной системы как непосредственные участники патогенеза играют роль в развитии, ответе на терапию и прогрессировании этой нозологии. Поиск маркеров иммунных клеток, ассоциированных с предсказанием эффективности лечения и прогнозом заболевания, основанный на применении молекулярных методов высокого разрешения, является перспективным направлением поискового исследования, результаты которого можно транслировать в клиническую практику. Описание клинического случая. Представлен первый опыт описания молекулярного профиля мононуклеарных клеток крови пациентки с трижды негативным раком молочной железы. Опухоль: инвазивная карцинома неспецифического типа с экспрессией: estrogen Receptor – 0; progesteron Receptor – 0; Her2/neu – 0; gata-3 – 0, androgen Receptor – 0, Ki67 – 70 % опухолевых клеток. Отмечено отсутствие ответа на неоадъювантную химиотерапию по схеме: 4 цикла «паклитаксел + + карбоплатин», с последующими 2 курсами АС (адриамицин + циклофосфан). Пациентке проведено оперативное лечение, через 2 мес после которого выявлены метастазы в кости таза. У пациентки описаны особенности лимфоцитов и моноцитов крови, которые могут быть ассоциированы с отсутствием ответа на неоадъювантную химиотерапию и прогрессированием заболевания.Заключение. Представленное клиническое наблюдение показывает, что метод секвенирования мононуклеарных клеток периферической крови можно использовать в качестве поискового для обнаружения предиктивных маркеров эффективности терапии и создания персонифицированной системы лечения пациенток с трижды негативным раком молочной железы

Изменение функционального профиля моноцитов крови при раке молочной железы

The purpose of the study was to identify functional features of circulation monocytes in patients with nonmetastatic breast cancer.Material and Methods. The study cohort consisted of 10 breast cancer patients treated at Tomsk Cancer Research Institute. 7 healthy female volunteers were enrolled as a control group. CD14+16-, CD14+16+ and CD14-16+ monocytes subsets were obtained from blood by sorting. Whole transcriptome profling was provided in monocytes from patients and healthy females. Macrophages were differentiated from the obtained monocytes under in vitro conditions. The ability of conditioned media obtained from macrophages to infuence apoptosis and proliferation of MDA-MB 231 cell line was evaluated.Results. Transcriptomic profling revealed signifcant changes in monocytes of breast cancer patients. CD14+16- subset showed higher expression of transporters ABCA1 and ABCG1; chemokines CCR1, CRRL2, CXCR4; maturation and differentiation factors Mafb and Jun; endocytosis mediating factors CD163 and Siglec1; proteases and tetrasponins ADAM9, CD151, CD82, and growth factor HBEGF in patient group. Macrophages derived from monocytes of breast cancer patients produced factors that supported proliferation of the MDA-MB 231 cell line, which was not observed for monocytes from healthy volunteers.Conclusion. Thus, breast carcinoma has a systemic effect on peripheral blood monocytes, programming them to differentiate into macrophages with tumor supporting capacity. Цель исследования ‒ оценить особенности функционального профиля моноцитов периферической крови у больных неметастатической формой рака молочной железы.Материал и методы. В исследование вошли 10 больных раком молочной железы II–III стадии (T1–3N0–2M0). В качестве контроля была обследована группа из 7 здоровых женщин. Моноциты были получены из периферической крови путем сортировки популяций с фенотипом CD14+16-, CD14+16+ и CD14-16+. Проведено полнотранскриптомное профилирование полученных моноцитов от больных раком молочной железы и здоровых женщин. Из полученных моноцитов in vitro были дифференцированы макрофаги. Проведена оценка способности полученных от макрофагов кондиционных сред влиять на апоптоз и пролиферацию клеток линии MDA-MB 231.Результаты. Показано, что транскриптомный профиль моноцитов больных РЖЖ имеет выраженные отличия по сравнению со здоровыми женщинами. Моноциты пациенток с раком молочной железы отличаются повышенной экспрессией мРНК белков-транспортеров ABCA1, ABCG1; хемокинов CCR1, CRRL2, CXCR4; факторов созревания и дифференцировки моноцитов Mafb и Jun; факторов, опосредующих эндоцитоз CD163, Siglec1; протеаз и тетраспонинов ADAM9, CD151, CD82 и ростового фактора HBEGF. Макрофаги, полученные в результате культивирования моноцитов больных раком молочной железы в условиях in vitro, продуцировали факторы, которые позволили поддерживать пролиферацию клеточной линии опухолевых клеток, чего не наблюдалось для моноцитов здоровых доноров.Заключение. Опухоль молочной железы оказывает системное влияние на моноциты периферической крови, программируя их к дифференцировке в макрофаги с проопухолевой функциональной активностью.

Моноциты при злокачественных новообразованиях: перспективы и точки приложения для диагностики и терапии

 Interrelationship between a malignant tumor and the immunity are provided by the involvement of both adaptive and innate immune systems. Monocytes are major participants in nonspecific immune response and mediate their key function through refilling the pool of tumor-associated macrophages, dendritic cells and myeloid suppressor cells. All these populations regulate the relationship of tumor-infiltrating immunocompetent cells with tumor cells and with other components of the microenvironment, as well as tumor cell proliferation, angiogenesis, and dissemination. Monocytes, being direct participants of the chronic persistent inflammation, are involved in the inflammation impact on both tumor origin and progression. The study of the molecular mechanisms of monocyte recruitment and differentiation in malignant neoplasms seems to be a promising direction, both for a diagnostic purpose and as a search for targeting molecules for the control of macrophages and dendritic cells in the tumor microenvironment. In this review, the characteristics of peripheral blood monocytes are given, taking into account the heterogeneity of their population. Tie2+ cells and macrophage-polarized CD163+ and CD204+ -monocytes, as well as cancer-associated macrophage-like cells (CAMLs), are described as contributors to cancer disease progression and outcome. The involvement of monocyte subpopulations in the pathogenesis of oncological diseases of different localizations at the stages of the formation of monocyte precursors in the bone marrow, circulation in peripheral blood and differentiation in tumor tissue is shown.В процесс взаимодействия злокачественного новообразования и иммунной системы вовлечены эффекторы как адаптивного, так и врожденного звена иммунитета. Моноциты являются участниками неспецифической иммунной реакции и опосредуют свою основную функцию через пополнение пула опухолеассоциированных макрофагов, дендритных клеток и супрессорных клеток миелоидного происхождения, которые регулируют взаимоотношения инфильтрирующих опухоль-иммунокомпетентных клеток с опухолевыми клетками и с другими компонентами микроокружения, а также пролиферацию опухолевых клеток, ангиогенез, процессы диссеминации. Моноциты, будучи непосредственными участниками персистирующего воспаления, вовлекаются в реализацию его модулирующего воздействия на процесс развития опухоли. Изучение молекулярных механизмов рекрутирования и дифференцировки моноцитов при злокачественных новообразованиях представляется перспективным направлением как с диагностической целью, так и в плане поиска таргетных молекул для управления макрофагами и дендритными клетками опухолевого микроокружения. В обзоре дана характеристика моноцитов периферической крови с учетом гетерогенности их популяции. Описаны значимые при онкологических заболеваниях Tie2+ и поляризованные по фенотипу макрофагов моноциты CD163+ и CD204+, а также ассоциированные с раком макрофагоподобные клетки (circulation cancer associated macrophage-like cells, CAMLs). Показано вовлечение субпопуляций моноцитов в патогенез онкологических заболеваний разных локализаций на этапах формирования предшественников моноцитов в костном мозге, циркуляции в периферической крови и дифференцировки в ткани опухоли

Ассоциированные с полом и метаболическими нарушениями изменения в уровне матриксных металлопротеиназ в экзосомах при колоректальном раке

The objective is to evaluate the contents of matrix metalloproteinases (MMP) MMP9, MMP2, as well as their inducer EMMPRIN in circulating exosomes of patients with colorectal cancer in relation with clinical and morphological parameters, as well as with the presence of metabolic syndrome to search for promising exosomal markers associated with invasion, metastasis and metabolic disorders.Materials and methods. The study included 40 patients with colorectal cancer (T2–4N0–2M0–1) and 10 control patients. Exosomes of blood plasma were isolated by ultrafiltration with ultracentrifugation. The level of MMP9, MMP2 and their inducer EMMPRIN in exosomes was evaluated by flow cytometry.Results and conclusion. The level of MMP9‑positive exosomes was significantly higher in patients with colorectal cancer compared with patients with colorectal polyps. The proportion of MMP9‑negative and triple positive MMP9 + / MMP2+ / EMMPRIN+ exosomes, on the contrary, was higher in patients with polyps compared with patients with colorectal cancer. Mixed subpopulation of MMP9+ / MMP2– / EMMPRIN-exosomes prevailed both in patients with colorectal cancer and in control patients. There were no significant differences in the subpopulations of MMP and EMMPRIN in the exosomes of colorectal cancer patients depending on the age, stage, grade and localization. Gender differences in the occurrence of a triple-positive exosome subpopulation in colorectal cancer patients have been revealed. No relationship was found between the expression of MMP and EMMPRIN in exosomes and the presence of the metabolic syndrome, anthropometric parameters, the level of total cholesterol, low density lipoprotein cholesterol, high density lipoprotein cholesterol. However, the relationships between MMP9+ / MMP2– / EMMPRIN–, MMP9+ / MMP2– / EMMPRIN– and the level of triglycerides and glucose in blood serum were revealed. Further studies are needed to study the characteristics of exosomes associated with metabolic disorders and the possibility of their use as diagnostic, prognostic, or predictor biomarkers.Цель исследования – оценить содержание матриксных металопротеиназ (ММР) ММР9 и ММР2, а также их индуктора EMMPRIN в циркулирующих экзосомах больных колоректальным раком (КРР) в связи с клиническо-морфологическими параметрами, а также с наличием метаболического синдрома для поиска перспективных экзосомальных маркеров, связанных с инвазией, метастазированием и метаболическими нарушениями.Материалы и методы. В исследование были включены 40 больных КРР (T2–4N0–2M0–1) и 10 пациентов контрольной группы. Экзосомы плазмы крови выделены методом ультрафильтрации с ультрацентрифугированием. Уровни ММР9, ММР2, а также их индуктора EMMPRIN оценивали с помощью проточной цитометрии.Результаты и заключение. Экспрессия ММР9 в образцах экзосом была значимо выше у больных КРР по сравнению с больными с колоректальными полипами. Доля ММР9‑отрицательных образцов латексных частиц, содержащих экзосомы, и образцов с положительной экспрессией ММР9 / ММР2 / EMMPRIN, наоборот, была выше у пациентов с полипами по сравнению с больными КРР. Образцы латексных частиц, содержащих экзосомы, экспрессирующие ММР9 и отрицательные по 2 другим маркерам, преобладали как у больных КРР, так и у пациентов контрольной группы. Не выявлено значимых различий в экспрессии ММР и EMMPRIN в образцах экзосом плазмы крови больных КРР в зависимости от возраста, стадии, степени дифференцировки и локализации опухолевого процесса. Выявлены гендерные различия в экспрессии ММР и EMMPRIN в образцах латексных частиц, содержащих экзосомы у больных КРР. Не обнаружено взаимосвязей экспрессии ММР и EMMPRIN в экзосомах и наличия метаболического синдрома, антропометрических параметров, уровней общего холестерина, холестерина липопротеинов низкой плотности и липопротеинов высокой плотности. Однако выявлены связи экспрессии образцов латексных частиц, содержащих экзосомы, экспрессирующих ММР9 и отрицательных по ММР2 и EMMPRIN (r = 0,51 и r = –0,56 соответственно; p <0,05), а также экспрессирующих ММР9 и EMMPRIN и отрицательных по ММР2 (r = –0,60 и r = 0,57 соответственно; p <0,05), с уровнями триглицеридов и глюкозы в сыворотке крови. Необходимы дальнейшие исследования по изучению характеристик экзосом, ассоциированных с метаболическими нарушениями, и возможности их использования в качестве диагностических, прогностических или предикторных маркеров

Экзосомальные протеазы при колоректальном раке

The objective is to evaluate the level of ADAM10 and ADAM17 (a disintegrin and metalloproteinase) proteases, as well as 20S-proteasomes in blood plasma exosomes of patients with colorectal cancer.Materials and methods. The study included 60 patients with colorectal cancer (T2–4N0–2M0–1) and 10 control patients. The material for the study was EDTA blood plasma. Exosomes of blood plasma were isolated by ultrafiltration with ultracentrifugation. The level of tetraspanin-associated (ADAM10 and ADAM17) and tetraspanin-non-associated (20S-proteasome) proteases was evaluated by flow cytometry and Western blotting.Results. A twice negative subpopulation (ADAM10–/ADAM17–) predominated in blood plasma exosomes of colorectal cancer patients and control patients. The level of ADAM10+/ADAM17– exosomes was significantly higher in the exosomes of the plasma of control patients. There were no significant differences between the ADAM10/ADAM17 subpopulations and the 20S-proteasome level, depending on sex, age and tumor grade. A decrease in the ADAM10+/ADAM17– subpopulation was found in patients with metastatic colorectal cancer with hematogenous metastases compared with patients with T2–4N1–2M0 and 20S-proteasome compared to T2–4N0M0. A decrease in ADAM10–/ ADAM17+ exosomes and 20S-proteasomes level was found in exosomes of patients with colorectal cancer with a metabolic syndrome  in comparison with patients without metabolic disorders.Цель исследования – оценить уровень протеаз ADAM10 и ADAM17 (a disintegrin and metalloproteinase), а также 20S-протеасом в экзосомах плазмы крови больных колоректальным раком.Материалы и методы. В исследование были включены 60 больных колоректальным раком (T2–4N0–2M0–1) и 10 пациентов контрольной группы. Материалом для исследования послужила 3-замещенная калиевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) плазма крови. Экзосомы плазмы крови выделены методом ультрафильтрации с ультрацентрифугированием. Уровень тетраспанин-ассоциированных (ADAM10 и ADAM17) и тетраспанин-неассоциированных (20S-протеасомы) протеаз оценивали с помощью проточной цитометрии и вестерн-блоттинга.Результаты. Дважды негативная субпопуляция (ADAM10– / ADAM17–) преобладала как в экзосомах плазмы крови больных колоректальным раком, так и в экзосомах пациентов контрольной группы. Обнаружены статистически значимые различия в уровне ADAM10+ / ADAM17– экзосом у пациентов контрольной группы по сравнению с больными колоректальным раком. Не выявлено значимых различий между субпопуляциями ADAM10 / ADAM17 и уровнем 20S-протеасом экзосом в зависимости от пола, возраста и степени дифференцировки опухоли. У пациентов с метастатическим колоректальным раком с гематогенными метастазами выявлено снижение субпопуляции ADAM10+ / ADAM17– экзосом по сравнению с пациентами с местно-распространенным колоректальным раком (T2–4N1–2M0) и 20S-протеасом по сравнению с пациентами с T2–4N0M0. В экзосомах больных колоректальным раком с наличием метаболического синдрома выявлено снижение ADAM10– / ADAM17+ экзосом и уровня 20S-протеасом по сравнению с больными без метаболических нарушений

Матриксные металлопротеиназы и белки теплового шока на внеклеточных везикулах у больных колоректальным раком: связь с метаболическим статусом

Introduction. In most patients with colorectal cancer (CRC), the tumor develops against the background of metabolically healthy obesity or metabolic syndrome (more than 60 % of patients), the key pathogenetic moment of which is developing hyperinsulinemia. Metabolic changes are also characteristic of patients with colon polyps (CP), which are currently considered as the most significant precancerous diseases. It has been shown that fractions of small extracellular vesicles (EVs) of adipocyte origin are specifically enriched in extracellular matrix proteins, including matrix metalloproteinases (MMPs), chaperones, and some metabolic enzymes involved in the synthesis of lipids and carbohydrates. This was the reason for choosing exosomal markers in our study. Comparison of protein expression on CD9- and FABP-4 positive vesicles will be useful to explain some clinical issues, such as the effectiveness of thermoradiotherapy or radiotherapy in obese CRC patients; for a more substantiated search for vesicular prognostic markers in obese cancer patients. However, taking into account the lack of data in the literature on the level of MMPs and HSPs expression in the composition of the total pool of EVs and in the composition of FABP4-positive EVs in patients with PTC and CRC patients, the aim of the work was formulated.Aim. Study of the level of MMPs and heat shock proteins (HSPs) on CD9- and FABP4-positive EVs in patients with CP and CRC in relation to metabolic status.Materials and methods. The study included 12 patients with CRC (T2-4N0-2M0; mean age 59.6 ± 1.6 years) who were treated at the Department of Abdominal Oncology of the Cancer Research Institute of the Tomsk National Research Medical Center from 2019 to 2021. The comparison group included 10 patients with CP. The level of proteins on the surface of CD9- and FABP4-positive EVs was studied using flow cytometry.Results. MMP9-positive EVs were detected more often in CRC patients than in CP patients, however, MMP9+MMP2+TIMP-positive EVs were significantly more frequently detected in CP patients. Among the studied heat shock proteins, HSP60 was most often expressed on the surface of EVs, and HSP60-positive EVs were detected on the surface of CD9-positive exosomes in patients with PTC much more often than in CRC. In patients with CRC, compared with patients with СP, among FABP4-positive EVs, the proportion of triple-positive EVs and EVs with the MMP9+MMP2-TIMP1+ phenotype significantly increases, which in general may indicate overexpression of MMP9 and TIMP1 by adipocytes or marcrophages of adipose tissue in patients with CRC. Correlation analysis revealed multiple correlations of individual phenotypes of CD9-positive EVs in patients with CRC with body mass index and serum high density lipoprotein cholesterol levels, while the phenotypes of FABP4-positive EVs were associated mainly with triglyceride levels.Conclusions. The phenotypes of CD9-positive and FABP4-positive circulating EVs are promising as predictors for clarifying cancer risk in patients with colon polyps, as well as in terms of explaining the effectiveness of the treatment of CRC patients with obesity or metabolic syndrome.Введение. У большинства больных колоректальным раком (КРР) опухоль возникает на фоне метаболически здорового ожирения, или метаболического синдрома (более чем в 60 % случаев), ключевым патогенетическим моментом которого является развивающаяся гиперинсулинемия. метаболические изменения также характерны для больных с полипами толстой кишки (ПТК), которые в настоящее время рассматриваются как наиболее значимые предраковые заболевания. показано, что фракции малых внеклеточных везикул (ВВ) адипоцитарного происхождения специфически обогащены белками внеклеточного матрикса, включая матриксные металлопротеиназы (MMPs), шаперонами, а также некоторыми метаболическими ферментами, участвующими в синтезе липидов и углеводов. это послужило причиной выбора экзосомальных маркеров в нашем исследовании. Сравнение экспрессии протеинов на CD9-и FABP4-позитивных ВВ будет полезно для объяснения некоторых клинических моментов, например эффективности терморадиотерапии или радиотерапии у больных КРР с ожирением, а также для более обоснованного поиска везикулярных прогностических маркеров у онкологических пациентов с ожирением. цель исследования была сформулирована с учетом отсутствия в литературе данных об уровне экспрессии MMPs и белков теплового шока (HSPs) в составе тотального пула ВВ и в FABP4-позитивных ВВ у пациентов с ПТК и КРР.Цель исследования - изучение уровня MMPs и HSPs на CD9- и FABP4-позитивных ВВ у пациентов с ПТК и КРР во взаимосвязи с метаболическим статусом.Материалы и методы. В исследование были включены 12 больных КРР (T2-4N0-2M0; средний возраст 59,6 ± 1,6 года), проходивших лечение в отделении абдоминальной онкологии Научно-исследовательского института онкологии Томского национального исследовательского медицинского центра Российской академии наук с 2019 по 2021 г. В группу сравнения вошли 10 пациентов с ПТК. Уровень белков на поверхности CD9- и FABP4-позитивных ВВ был изучен с помощью проточной цитометрии.Результаты. ММР9-позитивные ВВ чаще выявлялись у больных КРР по сравнению с пациентами с ПТК, однако ММР9+ММР2+Т1МР-позитивные ВВ достоверно чаще обнаруживались у последних. Из изученных белков теплового шока на поверхности ВВ наиболее часто экспрессировался HSP60, причем HSP60-позитивные ВВ выявлялись на поверхности CD9-позитивных экзосом при ПТК гораздо чаще, чем при КРР. У больных КРР по сравнению с пациентами с ПТК среди FABP4-позитивных ВВ наблюдалось существенное увеличение доли трипл-позитивных ВВ и ВВ с фенотипом MMP9+MMP2-TIMP1+, что в целом может свидетельствовать о гиперэкспрессии MMP9 и TIMP1 адипоцитами или маркрофагами жировой ткани у больных КРР. Корреляционный анализ выявил множественные связи отдельных фенотипов CD9-позитивных ВВ у больных КРР с индексом массы тела и уровнем холестерина липопротеинов высокой плотности в сыворотке крови, в то время как фенотипы FABP4-позитивных ВВ были ассоциированы в основном с уровнем триглицеридов.Заключение. Фенотипы CD9-позитивных и FABP4-позитивных циркулирующих ВВ перспективны в качестве предикторов для уточнения онкологического риска у больных с полипами толстой кишки, а также в плане объяснения эффективности лечения больных КРР с ожирением или метаболическим синдромом