Стан кісткового мозку мишей під впливом інтерлейкіну-2 при фізичному навантаженні
DOI:
https://doi.org/10.11603/bmbr.2706-6290.2022.3.13084Ключові слова:
кістковий мозок, система кровотворення, кістковий мозок, система кровотворення, фізичні тренування, цитокін., цитокінАнотація
Резюме. Вивчення непрямого впливу цитокінів є актуальним. Інтерлейкін-2 (ІЛ-2), у свою чергу, чинить значний вплив на систему кровотворення як у клінічних, так і в експериментальних дослідженнях. Клітинами-мішенями дії ІЛ-2 є Т- і В-лімфоцити, моноцити/макрофаги, NK-клітини, дендритні клітини та інші клітини, на яких експресуються специфічні мембранні рецептори. Оскільки ІЛ-2 знаходиться на верхівці цитокінового каскаду, будь-яка зміна передачі сигналів ІЛ-2, особливо при стресовому впливі, буде швидко посилювати гомеостатичний баланс у кістковому мозку, що призводить до серйозних зрушень в проліферації. Тому ІЛ-2 має вплив як на процес кровотворення, так і на клітини периферійної крові.
Мета дослідження – вивчити вплив ІЛ-2 на клітини кісткового мозку мишей в умовах фізичних тренувань.
Матеріали і методи. Дослідження проводили на статевозрілих лабораторних мишах-самцях протягом 6-ти тижнів. Були сформовані п’ять дослідних та одна контрольна (без фізичних тренувань) групи тварин. Перша отримувала інгібітор ІЛ-2 («Циклоспорин», 10 мг/кг), друга, третя і четверта – ІЛ-2 («Ронколейкін») у концентраціях 5000, 7500 та 30 000 МО/кг відповідно, п’ята група – стерильний фізіологічний розчин. У якості фізичного тренування використовували метод примусового плавання до повного виснаження з вантажем. У дослідних тварин були ізольовані стегнові кістки й отримані відбитки кісткового мозку, які фарбували фарбою Май – Грюнвальд – Гімза й за допомогою імерсійної системи мікроскопа підраховували популяції клітин кісткового мозку та їх відсоткове співвідношення (мієлограму). Також математично розраховували індекс дозрівання нейтрофілів та лейко-еритробластичне співвідношення на кожному етапі дослідження.
Результати. Порівняно з контролем, на 6-му тижні дослідження кількість базофільних нормобластів була нижче в усіх дослідних групах, окрім другої, зниження сягало від 37,5 % – у першій до 87,5 % – в четвертій. Кількість сегментоядерних нейтрофілів була достовірно вище в усіх дослідних групах, незалежно від впливу. Це може бути результатом фізичних тренувань, але під впливом ІЛ-2 у середній концентрації показник був найвищим. Також кількість промієлоцитів була значно нижче від контрольної у першій, другій та третій групах (на 55,8; 67,4 та 44,2 %), а метамієлоцитів – у другій, третій, четвертій (на 48,4; 38,7 і 54,8 %). При цьому кількість лімфоцитів була вище в першій та другій групах на 105,6 і 138,8 % відповідно. Вміст базофілів був вище контрольної групи у другій, третій групах в 4 рази, в четвертій – у 7,3 раза. На цьому тлі вміст еозинофілів, пронормобластів, оксифільних нормобластів та плазматичних клітин не зазнавав достовірних змін.
Висновки. ІЛ-2 однозначно впливає на мієлопоез у системі кровотворення. Відзначено неоднорідні зміни показників кісткового мозку в дослідних групах тварин. Показано, що ІЛ-2 в усіх концентраціях впливав на підвищення лейко-еритробластичного співвідношення, найбільше у високій концентрації, що вказує на гіперплазію клітин лейкопоезу як при інтоксикації. Встановлено підвищення абсолютного вмісту зрілих форм нейтрофілів у тварин із введенням ІЛ-2 в малій і середній концентраціях, що призвело до зниження індексу дозрівання нейтрофілів (на 55,1 і 39,7 %).
Посилання
Liao W, Lin J-X, Leonard WJ. Interleukin-2 at the сrossroads of еffector responses, tolerance, and immunotherapy. Immunity. 2013; 38(1): 13-25. DOI: 10.1016/j.immuni.2013.01.004.
Pérol L, Martin GH, Maury S, Cohen JL, Piaggio E. Potential limitations of IL-2 administration for the treatment of experimental acute graft-versus-host disease. Immunology Letters. 2014;162(2): 173-84. DOI: 10.1016/j.imlet.2014.10.027.
Satake A, Schmidt AM, Nomura Sh, Kambayashi T. Inhibition of calcineurin abrogates while inhibition of mTOR promotes regulatory T cell expansion and graft-versus-host disease protection by IL-2 in allogeneic bone marrow transplantation. PLoS One. 2014;9(3): e92888. DOI: 10.1371/journal.pone.0092888.
Karakus U, Sahin D, Mittl PRE, Mooij P, Koopman G. Karakus UD, Sahin Mittl PRE. Receptor-gated IL-2 delivery by an anti-human IL-2 antibody activates regulatory T cells in three different species. Science Translational Medicine. 2020; 2(574). eabb9283. DOI: 10.1126/scitranslmed.abb9283.
Waters RS, Perry JSA, Han SP, Bielekova B, Gedeon T. The effects of interleukin-2 on immune response regulation. Mathematical Medicine and Biology. 2018;35(1): 79-119. DOI: 10.1093/imammb/dqw021.
Bendickova K, Fric J. Roles of IL-2 in bridging adaptive and innate immunity, and as a tool for cellular immunotherapy. Journal of Leukocyte Biology. 2020;108(1): 427-37. DOI: 10.1002/JLB.5MIR0420-055R.
Mahr B, Unger L, Hock K, Pilat N, Baranyi U. IL-2 / α-IL-2 complex treatment cannot be substituted for the adoptive transfer of regulatory T cells to promote bone marrow engraftment. PLoS ONE. 2016;11(1). e0146245. DOI: 10.1371/journal.pone.0146245.
Giampaolo S, Wójcik G, Serfling E, Patra AK. Interleukin-2-regulatory T cell axis critically regulates maintenance of hematopoietic stem cells. Oncotarget. 2017;8(18): 29625-42. DOI: 10.18632/oncotarget.16377.
Hu X, Cao Y, Meng Y. A novel modulation of structural and functional changes of mouse bone marrow derived dendritic cells (BMDCs) by interleukin-2 (IL-2). Human Vaccines & Immunotherapeutics. 2015;11(2): 516-21. DOI: 10.1080/21645515.2015.1009336.
Shvets VA, Gasyuk OM, Beschasnyy SP. [The effect of interleukin-2 on the adaptive responses of the blood of laboratory mice under exercise]. Ukr Journ of Med, Biol and Sport. 2020;5(27): 349-56. DOI: 10.26693/jmbs05.05.349 Ukrainian.
Abbas AK, Trotta ER, Simeonov D, Marson A, Bluestone JA. Revisiting IL-2: Biology and therapeutic prospects. Science Immunology. 2018;3(25). DOI: 10.1126/sciimmunol.aat1482.
Chopra M, Langenhorst D, Beilhack A, Serfling E, Patra AK. Interleukin-2 critically regulates bone marrow erythropoiesis and prevents anemia development. European Journal of Immunology. 2015;45(12): 3362-74. DOI: 10.1002/eji.201545596.
Futorniy SM, Imas YV, Osadcha JS. [Peculiarities of immunological adaptation under the influence of significant physical exertion]. Scient Bul of NPU by M. P. Drahomanov. 2018;10(104): 93-8. Ukrainian.
Suzuki K, Tominaga T, Ruhee RT, Ma S. Characterization and modulation of systemic inflammatory response to exhaustive exercise in relation to oxidative stress. Antioxidants. 2020;9: 401. DOI: 10.3390/antiox9050401.
Yang M, Büsche G, Ganser A, Li Z. Morphology and quantitative composition of hematopoietic cells in murine bone marrow and spleen of healthy subjects. Annals of Hematology. 2013;92: 587-94. DOI: 10.1007/s00277-012-1653-5.
Nieman DC, Wentz LM. The compelling link between physical activity and the body’s defense system. Journal of Sport and Health Science. 2019;8: 201-17 DOI: 10.1016/j.jshs.2018.09.009.
Suzuki K, Hayashida H. Effect of exercise intensity on cell-mediated immunity. Sports. 2021;9(1): 8. DOI: 10.3390/sports9010008.
Müskens KF, Lindemans CA, Belderbos ME. Hematopoietic dysfunction during graft-versus-host disease: a self-destructive process? Cells. 2021;10(8): 2051. DOI: 10.3390/cells10082051.
Churlaud G, Pitoiset F, Jebbawi F, Lorenzon R, Bellier B. Human and mouse CD8+ CCD25+ FOXP3+ regulatory T cells at steady state and during interleukin-2 therapy. Frontiers in Immunology. 2015;6. 171. DOI: 10.3389/fimmu.2015.00171.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 Вісник медичних і біологічних досліджень

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.