References

astmed

Астраханский медицинский журнал

Astrakhan medical journal

1992-6499

ФГБОУ ВО Астраханский ГМУ Минздрава России

10.17021/2019.14.4.17.28

astmed-50

Research Article

НАУЧНЫЕ ОБЗОРЫ

SCIENTIFIC REVIEWS

СОВРЕМЕННЫЙ ВЗГЛЯД НА РОЛЬ ЦИТОКИНОВ В ИНИЦИАЦИИ И ТЕЧЕНИИ ТУБЕРКУЛЕЗА ЛЕГКИХ

THE ROLE OF CYTOKINES IN THE INITIATION AND COURSE OF LUNG TUBERCULOSIS: A MODERN VIEW

Живечкова

Е. А.

Zhivechkova

E. A.

e.zhivechkova@yandex.ru

Лапштаева

А. В.

Lapshtaeva

A. V.

av_lapshtaeva@mail.ru

ФГАОУ ВО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова» Минздрава РоссииРоссияPirogov Russian National Research Medical UniversityRussian Federation

ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева»РоссияNational Research Ogarev Mordovia State UniversityRussian Federation

2019

27022023

1441728

2023

Живечкова Е.А., Лапштаева А.В.

Zhivechkova E.A., Lapshtaeva A.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.astmedj.ru/jour/article/view/50

Высокий уровень заболеваемости туберкулезом, рост числа случаев с множественной лекарственной устойчивостью и сочетанная патология с ВИЧ-инфекцией диктуют необходимость поиска новых мишеней для разработки современных диагностических тестов, вакцин и методов лечения туберкулеза. При распознавании фрагментов микобактерий иммунные клетки вырабатывают цитокины. Функциональные различия в синтезе цитокинов являются фактором дисрегуляции иммунной системы, что может привести к развитию заболевания. В обзоре изложены современные данные об основных цитокинах, участвующих в иммунопатогенезе туберкулезной инфекции, оценено их влияние на течение и развитие заболевания, представлены данные об ассоциации полиморфизмов генов цитокинов с туберкулезом.

The high incidence of tuberculosis, the increase in the number of multidrug-resistant cases and the combined pathology with HIV infection dictate the need to search for new targets for the development of modern diagnostic tests, vaccines and treatment methods for tuberculosis. Immune cells produce cytokines when recognizing fragments of mycobacteria. Functional differences in cytokine synthesis are a factor in the immune system dysregulation, which can lead to the development of the disease. The review presents current data about the main cytokines involved in the immunopathogenesis of tuberculosis infection, assessed their impact on the course and development of the disease, presents data on the association of cytokine gene polymorphisms with tuberculosis.

цитокинытуберкулезврожденный иммунитет

Mycobacterium tuberculosisINFTNF-αIL-6IL-10IL-12cytokinestuberculosisinnate immunityMycobacterium tuberculosisINFTNF-αIL-6IL-10IL-12

References1

Нечаева, О. Б. Эпидемическая ситуация по туберкулезу в России / О. Б. Нечаева // Туберкулез и болезни легких. - 2018. - Т. 96, № 8. - С. 15-24.

Никулина, Е. Л. Аллельный полиморфизм гена IFNγ при туберкулезе легких / Е. Л. Никулина, И. О. Наследникова, О. И. Уразова, О. В. Воронкова, В. В. Новицкий, Е. В. Некрасов, О. В. Филинюк, Е. Г. Чурина, К. О. Михеева, Р. Р. Хасанова, В. А. Серебрякова, Н. А. Сухаленцева, Е. Л. Никулина // Медицинская иммунология. - 2010. - Т. 12, № 3. - С. 259-264.

Тарасова, Л. Г. Иммунные аспекты коллагенового обмена при туберкулезе / Л. Г. Тарасова, Е. Н. Стрельцова // Российский медицинский журнал. - 2015. - Т. 21, № 2. - С. 51-55.

Тарасова, Л. Г. Иммуногенетические предпосылки нарушения метаболизма коллагена при туберкулезе / Л. Г. Тарасова, Е. Н. Стрельцова, Б. И. Кантемирова // Туберкулез и болезни легких. - 2015. - № 11. - С. 4-9.

Тарасова, Л. Г. Патогенетическая роль TNF-a, IL-1b, IL-10 и аутоантител к коллагену I и III типов при туберкулезе легких / Л. Г. Тарасова, Е. Н. Стрельцова, Н. А. Попова // Туберкулез и болезни легких. - 2015. - № 5. - С. 177-178.

Чурина, Е. Г. Полиморфизм генов иммуносупрессорных цитокинов IL-10 И TGF-β при туберкулезной инфекции / Е. Г. Чурина, О. И. Уразова, В. В. Новицкий, О. В. Филинюк // Бюллетень сибирской медицины. - 2014. - Т. 13, № 5. - С. 107-113.

Чурина, Е. Г. Функциональный полиморфизм генов провоспалительных цитокинов при туберкулезе легких / Е. Г. Чурина, О. И. Уразова, В. В. Новицкий, А. В. Ситникова, С. Э. Бармина // Медицинская иммунология. - 2019. - Т. 21, № 1. - С. 149-156.

Abhimanyu. Differential serum cytokine levels are associated with cytokine gene polymorphisms in north Indians with active pulmonary tuberculosis / Abhimanyu, I. R. Mangangcha, P. Jha, K. Arora, M. Mukerji, J. N. Banavaliker, V. Brahmachari, M. Bose // Infect. Genet. Evol. - 2011. - Vol. 11, № 5. - P. 1015-1022.

Akahoshi, M. Association between IFN-α genotype and the risk of sarcoidosis / M. Akahoshi, M. Ishihara, N. Remus, K. Uno, K. Miyake, T. Hirota, K. Nakashima, A. Matsuda, M. Kanda, T. Enomoto, S. Ohno, H. Nakashima, J. L. Casanova, J. M. Hopkin, M. Tamari, X. Q. Mao, T. Shirakawa // Hum. Genet. - 2004. - Vol. 114, № 5. - P. 503-509.

Ansari, A. Cytokine gene polymorphisms across tuberculosis clinical spectrum in Pakistani patients / A. Ansari, N. Talat, B. Jamil, Z. Hasan, T. Razzaki, G. Dawood, R. Hussain // PLoS One. - 2009. - Vol. 4, № 3. - P. 1-7.

Banaiee, N. Potent inhibition of macrophage responses to IFN-γ by live virulent mycobacterium tuberculosis is independent of mature mycobacterial lipoproteins but dependent on TLR2 / N. Banaiee, E. Z. Kincaid, U. Buchwald, W. R. Jacobs, J. D. Ernst // J. Immunol. - 2006. - Vol. 176, № 5. - P. 3019-3027.

de Beaucoudrey, L. Revisiting human IL-12Rβ1 deficiency : a survey of 141 patients from 30 countries / L. de Beaucoudrey, A. Samarina, J. Bustamante, A. Cobat, S. Boisson-Dupuis, J. Feinberg, S. Al-Muhsen, L. Jannière, Y. Rose, M. de Suremain, X. F. Kong, O. Filipe-Santos, A. Chapgier, C. Picard, A. Fischer, F. Dogu, A. Ikinciogullari, G. Tanir, S. Al-Hajjar, S. Al-Jumaah, H. H. Frayha, Z. AlSum, S. Al-Ajaji, A. Alangari, A. Al-Ghonaium, P. Adimi, D. Mansouri, I. Ben-Mustapha, J. Yancoski, B. Z. Garty, C. Rodriguez-Gallego, I. Caragol, N. Kutukculer, D. S. Kumararatne, S. Patel, R. Doffinger, A. Exley, O. Jeppsson, J. Reichenbach, D. Nadal, Y. Boyko, B. Pietrucha, S. Anderson, M. Levin, L. Schandené, K. Schepers, A. Efira, F. Mascart, M. Matsuoka, T. Sakai, C. A. Siegrist, K. Frecerova, R. Blüetters-Sawatzki, J. Bernhöft, J. Freihorst, U. Baumann, D. Richter, F. Haerynck, F. De Baets, V. Novelli, D. Lammas, C. Vermylen, D. Tuerlinckx, C. Nieuwhof, M. Pac, W. H. Haas, I. Müller-Fleckenstein, B. Fleckenstein, J. Levy, R. Raj, A. C. Cohen, D. B. Lewis, S. M. Holland, K. D. Yang, X. Wang, X. Wang, L. Jiang, X. Yang, C. Zhu, Y. Xie, P. P. Lee, K. W. Chan, T. X. Chen, G. Castro, I. Natera, A. Codoceo, A. King, L. Bezrodnik, D. Di Giovani, M. I. Gaillard, D. de Moraes-Vasconcelos, A. S. Grumach, A. J. da Silva Duarte, R. Aldana, F. J. Espinosa-Rosales, M. Bejaoui, A. A. Bousfiha, J. E. Baghdadi, N. Özbek, G. Aksu, M. Keser, A. Somer, N. Hatipoglu, C. Aydogmus, S. Asilsoy, Y. Camcioglu, S. Gülle, T. T. Ozgur, M. Ozen, M. Oleastro, A. Bernasconi, S. Mamishi, N. Parvaneh, S. Rosenzweig, R. Barbouche, S. Pedraza, Y. L. Lau, M. S. Ehlayel, C. Fieschi, L. Abel, O. Sanal, J. L. Casanova // Medicine (Baltimore). - 2010. - Vol. 89, № 6. - P. 381-402.

Butler, R. E. Susceptibility of Mycobacterium tuberculosis-infected host cells to phospho-MLKL driven necroptosis is dependent on cell type and presence of TNFα / R. E. Butler, N. Krishnan, W. Garcia-Jimenez, R. Francis, A. Martyn, T. Mendum, S. Felemban, N. Locker, F. J. Salguero, B. Robertson, G. R. Stewart // Virulence. - 2017. - Vol. 8, № 8. - P. 1820-1832.

Ceylan, E. Evaluation of TNF-alpha gene (G308A) and MBL2 gene codon 54 polymorphisms in Turkish patients with tuberculosis / E. Ceylan, M. Karkucak, H. Coban, M. Karadag, T. Yakut // J. Infect. Public Health. - 2017. - Vol. 10, № 6. - P. 774-777.

Chakravarty, S. D. Tumor necrosis factor blockade in chronic murine tuberculosis enhances granulomatous inflammation and disorganizes granulomas in the lungs / S. D. Chakravarty, G. Zhu, M. C. Tsai, V. P. Mohan, S. Marino, D. E. Kirschner, L. Huang, J. Flynn, J. Chan // Inf. Immun. - 2008. - Vol. 76, № 3. - P. 916-926.

Cooper, A. M. Role of innate cytokines in mycobacterial infection / A. M. Cooper, K. D. Mayer-Barber, A. Sher // Mucosal Immunology. - 2011. - Vol. 4, № 3. - P. 252-260.

Demangel, C. Autocrine IL-10 impairs dendritic cell (DC)-derived immune responses to mycobacterial infection by suppressing DC trafficking to draining lymph nodes and local IL-12 production / C. Demangel, P. Bertolino, W. J. Britton // Eur. J. Immunol. - 2002. - Vol. 32, № 4. - P. 994-1002.

Desvignes, L. Interferon-γ-responsive nonhematopoietic cells regulate the immune response to Mycobacterium tuberculosis / L. Desvignes, J. D. Ernst // Immunity. - 2009. - Vol. 31, № 6. - P. 974-985.

Fallahi-Sichani, M. Multiscale computational modeling reveals a critical role for TNF-α receptor 1 dynamics in tuberculosis granuloma formation / M. Fallahi-Sichani, M. El-Kebir, D. E. Kirschner, J. J. Linderman // J. Immunol. - 2011. - Vol. 186, № 6. - P. 3472-3483.

Feng, C. G. Maintenance of pulmonary Th1 effector function in chronic tuberculosis requires persistent IL-12 production / C. G. Feng, D. Jankovic, M. Kullberg, A. Cheever, C. A. Scanga, S. Hieny, P. Caspar, G. S. Yap, A. Sher // J. Immunol. - 2005. - Vol. 174, № 7. - P. 4185-4192.

Freidin, M. B. Association between the 1188 A/C polymorphism in the human IL12B gene and Th1-mediated infectious diseases / M. B. Freidin, A. A. Rudko, O. V. Kolokolova, A. K. Strelis, V. P. Puzyrev // Int. J. Immunogenet. - 2006. - Vol. 33, № 3. - P. 231-232.

Gallegos, A. M. A gamma interferon independent mechanism of CD4 T cell mediated control of M. tuberculosis infection in vivo / A. M. Gallegos, J. W. van Heijst, M. Samstein, X. Su, E. G. Pamer, M. S. Glickman // PLoS Pathog. - 2011. - Vol. 7, № 5. - P. e1002052.

Guarda, G. Type I Interferon inhibits Interleukin-1 production and inflammasome activation / G. Guarda, M. Braun, F. Staehli, A. Tardivel, C. Mattmann, I. Förster, M. Farlik, T. Decker, R. A. Du Pasquier, P. Romero, J. Tschopp // Immunity. - 2011. - Vol. 34, № 2. - P. 213-223.

Gupta, D. Suppression of TLR2-induced IL-12, reactive oxygen species, and inducible nitric oxide synthase expression by Mycobacterium tuberculosis antigens expressed inside macrophages during the course of infection / D. Gupta, S. Sharma, J. Singhal, A. T. Satsangi, C. Antony, K. Natarajan // J. Immunol. - 2010. - Vol. 184, № 10. - P. 5444-5455.

Higgins, D. M. Lack of IL-10 alters inflammatory and immune responses during pulmonary Mycobacterium tuberculosis infection / D. M. Higgins, J. Sanchez-Campillo, A. G. Rosas-Taraco, E. J. Lee, I. M. Orme, M. Gonzalez-Juarrero // Tuberculosis. - 2009. - Vol. 89, № 2. - P. 149-157.

Hölscher, C. A protective and agonistic function of IL-12p40 in mycobacterial infection. / C. Hölscher, R. A. Atkinson, B. Arendse, N. Brown, E. Myburgh, G. Alber, F. Brombacher // J. Immunol. - 2001. - Vol. 167, № 12. - P. 6957-6966.

Hussain, S. Level of interferon gamma in the blood of tuberculosis patients / S. Hussain, N. Afzal, K. Javaid, M. I. Ullah, T. Ahmad // Iran J. Immunol. - 2010. - Vol. 7, № 4. - P. 240-246.

Ke Z. IL-10 Polymorphisms and tuberculosis susceptibility : an updated meta-analysis. / Z. Ke, L. Yuan, J. Ma, X. Zhang, Y. Guo, H. Xiong // Yonsei Med. J. - 2015. - Vol. 56, № 5. - P. 1274-1287.

Li, L. Mycobacterium tuberculosis-specific IL-21+IFN-γ+CD4+ T cells are regulated by IL-12 / L. Li, Y. Jiang, S. Lao, B. Yang, S. Yu, Y. Zhang, C. Wu // PLoS One. - 2016. - Vol. 11, № 1. - P. e0147356.

Lin, P. L. Tumor necrosis factor neutralization results in disseminated disease in acute and latent Mycobacterium tuberculosis infection with normal granuloma structure in a cynomolgus macaque model / P. L. Lin, A. Myers, L. Smith, C. Bigbee, M. Bigbee, C. Fuhrman, H. Grieser, I. Chiosea, N. N. Voitenek, S. V. Capuano, E. Klein, J. L. Flynn // Arthritis Rheum. - 2010. - Vol. 62, № 2. - P. 340-350.

Liu, G. Association between IL12B polymorphisms and tuberculosis risk : a meta-analysis / G. Liu, G. Li, Y. Xu, N. Song, S. Shen, D. Jiang, W. Zeng, H. Wang // Infect. Genet. Evol. - 2014. - Vol. 21. - P. 401-407.

Ma, J. Tuberculosis antigen-induced expression of IFN-α in tuberculosis patients inhibits production of IL-1β / J. Ma, B. Yang, S. Yu, Y. Zhang, X. Zhang, S. Lao, X. Chen, B. Li, C. Wu // FASEB J. - 2014. - Vol. 28, № 7 - P. 3238-3248.

Marino, S. TNF and IL-10 are major factors in modulation of the phagocytic cell environment in lung and lymph node in tuberculosis : A next-generation two-compartmental model / S. Marino, A. Myers, J. L. Flynn, D. E. Kirschner // J. Theor. Biol. - 2010. - Vol. 265, № 4. - P. 586-598.

Mayer-Barber, K. D. Innate and adaptive interferons suppress IL-1α and IL-1β production by distinct pulmonary myeloid subsets during Mycobacterium tuberculosis infection / K. D. Mayer-Barber, B. B. Andrade, D. L. Barber, S. Hieny, C. G. Feng, P. Caspar, S. Oland, S. Gordon, A. Sher // Immunity. - 2011. - Vol. 35, № 6. - P. 1023-1034.

Morris, G. A. Interleukin 12B (IL12B) genetic variation and pulmonary tuberculosis: a study of cohorts from The Gambia, Guinea-Bissau, United States and Argentina / G. A. Morris, D. R. Edwards, P. C. Hill, C. Wejse, C. Bisseye, R. Olesen, T. L. Edwards, J. R. Gilbert, J. L. Myers, M. E. Stryjewski, E. Abbate, R. Estevan, C. D. Hamilton, A. Tacconelli, G. Novelli, E. Brunetti, P. Aaby, M. Sodemann, L. Østergaard, R. Adegbola, S. M. Williams, W. K. Scott, G. Sirugo // PLoS One. - 2011. - Vol. 6, № 2. - P. e16656.

Naslednikova, I. O. Allelic polymorphism of cytokine genes during pulmonary tuberculosis / I. O. Naslednikova, O. I. Urazova, O. V. Voronkova, A. K. Strelis, V. V. Novitsky, E. L. Nikulina, R. R. Hasanova, T. E. Kononova, V. A. Serebryakova, O. A. Vasileva, N. A. Suhalentseva, E. G. Churina, A. E. Kolosova, T. V. Fedorovich // Bull. Exp. Biol. Med. - 2009. - Vol. 148, № 2. - P. 175-180.

O’Leary, S. IL-10 blocks phagosome maturation in Mycobacterium tuberculosis--infected human macrophages / S. O’Leary, M. P. O’Sullivan, J. Keane // Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. - 2011. - Vol. 45, № 1. - P. 172-180.

Ottenhoff, T. H. Control of human host immunity to mycobacteria / T. H. Ottenhoff, F. A. Verreck, M. A. Hoeve, E. van de Vosse // Tuberculosis (Edinburgh, Scotland). - 2005. - Vol. 85, № 1-2. - P. 53-64.

Rajaram, M. V. Mycobacterium tuberculosis lipomannan blocks TNF biosynthesis by regulating macrophage MAPK-activated protein kinase 2 (MK2) and microRNA miR-125b / M. V. Rajaram, B. Ni, J. D. Morris, M. N. Brooks, T. K. Carlson, B. Bakthavachalu, D. R. Schoenberg, J. B. Torrelles, L. S. Schlesinger // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 2011. - Vol. 108, № 42. - P. 17408-17413.

Redford, P. S. Enhanced protection to Mycobacterium tuberculosis infection in IL-10-deficient mice is accompanied by early and enhanced Th1 responses in the lung / P. S. Redford, A. Boonstra, S. Read, J. Pitt, C. Graham, E. Stavropoulos, G. J. Bancroft, A. O’Garra // Eur. J. Immunol. - 2010. - Vol. 40, № 8. - P. 2200-2210.

Roca, F. J. TNF dually mediates resistance and susceptibility to mycobacteria via mitochondrial reactive oxygen species / F. J. Roca, L. Ramakrishnan // Cell. - 2013. - Vol. 153, № 3. - P. 521-534.

Rueda, C. M. Characterization of CD4 and CD8 T cells producing IFN-γ in human latent and active tuberculosis / C. M. Rueda, N. D. Marín, L. F. García, M. Rojas // Tuberculosis. - 2010. - Vol. 90, № 6. - P. 346-353.

Sharma, A. Estimating the future burden of multidrug-resistant and extensively drug-resistant tuberculosis in India, the Philippines, Russia, and South Africa : a mathematical modelling study. / A. Sharma, A. Hill, E. Kurbatova, M. van der Walt, C. Kvasnovsky, T. E. Tupasi, J. C. Caoili, M. T. Gler, G. V. Volchenkov, B. Y. Kazennyy, O. V. Demikhova, J. Bayona, C. Contreras, M. Yagui, V. Leimane, S. N. Cho, H. J. Kim, K. Kliiman, S. Akksilp, R. Jou, J. Ershova, T. Dalton, P. Cegielski // Lancet. Infect. Dis. - 2017. - Vol. 17, № 7. - P. 707-715.

Sharma, P. K. FoxP3+ regulatory T cells suppress effector T-cell function at pathologic site in miliary tuberculosis / P. K. Sharma, P. K. Saha, A. Singh, S. K. Sharma, B. Ghosh, D. K. Mitra // Am. J. Respir. Crit. Care Med. - 2009. - Vol. 179, № 11. - P. 1061-1070.

Singh, P. P. Interleukin-6 : a potent biomarker of mycobacterial infection / P. P. Singh, A. Goyal // SpringerPlus. - 2013. - Vol. 2. - P. 686.

Spencer, C. T. Granzyme A produced by γ9δ2 T cells induces human macrophages to inhibit growth of an intracellular pathogen / C. T. Spencer, G. Abate, I. G. Sakala, M. Xia, S. M. Truscott, C. S. Eickhoff, R. Linn, A. Blazevic, S. S. Metkar, G. Peng, C. J. Froelich, D. F. Hoft // PLoS Pathog. - 2013. - Vol. 9, № 1. - P. e1003119.

Srivastava, V. Toll-like receptor 2 and DC-SIGNR1 differentially regulate suppressors of cytokine signaling 1 in dendritic cells during Mycobacterium tuberculosis infection / V. Srivastava, M. Manchanda, S. Gupta, R. Singla, D. Behera, G. Das, K. Natarajan // J. Biol. Chem. - 2009. - Vol. 284, № 38. - P. 25532-25541.

Tabarsi, P. Lethal tuberculosis in a previously healthy adult with IL-12 receptor deficiency / P. Tabarsi, M. Marjani, N. Mansouri, P. Farnia, S. Boisson-Dupuis, J. Bustamante, L. Abel, P. Adimi, J. L. Casanova, D. Mansouri // J. Clin. Immunol. - 2011. - Vol. 31, № 4. - P. 537-539.

Takaki, H. TGF-β1 suppresses IFN-γ-induced NO production in macrophages by suppressing STAT1 activation and accelerating iNOS protein degradation / H. Takaki, Y. Minoda, K. Koga, G. Takaesu, A. Yoshimura, T. Kobayashi // Genes Cells. - 2006. - Vol. 11, № 8. - P. 871-882.

Thada, S. Polymorphisms of IFN-γ (+874A/T) and IL-12 (+1188A/C) in tuberculosis patients and their household contacts in Hyderabad, India / S. Thada, M. Ponnana, R. Sivangala, L. Joshi, M. Alasandagutti, M. S. Ansari, R. R. Schumann, V. Valluri, S. Gaddam // Hum. Immunol. - 2016. - Vol. 77, № 7. - P. 559-565.

Tobin, D. M. Host genotype-specific therapies can optimize the inflammatory response to mycobacterial infections / D. M. Tobin, F. J. Roca, S. F. Oh, R. McFarland, T. W. Vickery, J. P. Ray, D. C. Ko, Y. Zou, N. D. Bang, T. T. Chau, J. C. Vary, T. R. Hawn, S. J. Dunstan, J. J. Farrar, G. E. Thwaites, M. C. King, C. N. Serhan, L. Ramakrishnan // Cell. - 2012. - Vol. 148, № 3. - P. 434-446.

Wang, F. International Immunopharmacology The source of Mycobacterium tuberculosis-speci fi c IFN-γ production in peripheral blood mononuclear cells of TB patients / F. Wang, L. Mao, H. Hou, S. Wu, M. Huang, B. Yin, J. Huang, Q. Zhu, Y. Pan, Z. Sun // Int. Immunopharmacol. - 2016. - Vol. 32. - P. 39-45.

Zhang, X. The immune characterization of interferon-β responses in tuberculosis patients. / X. Zhang, Y. Sun, C. He, X. Qiu, D. Zhou, Z. Ye, Y. Long, T. Tang, X. Su, J. Ma // Microbiol. Immunol. - 2018. - Vol. 62, № 4. - P. 281-290.

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