Стан кісткового мозку мишей під впливом інтерлейкіну-2 при фізичному навантаженні

Віта А.  Швець

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 %)

кістковий мозок, система кровотворення, кістковий мозок, система кровотворення, фізичні тренування, цитокін

[1] Liao W. Interleukin-2 at the сrossroads of еffectorre-sponses, tolerance, and immunotherapy / W. Liao, J.-X. Lin, W. J.Leonard// Immunity.– 2013. – Vol. 38(1). – P. 13–25.

[2] Pérol L. Potential limitations of IL-2 administration for the treatment ofexperimental acute graft-versus-host disease / L. Pérol, G. H. Martin, S. Maury[et al.] // Immunology Letters. – 2014. – Vol. 162(2). – P. 173–184.

[3] Satake A. Inhibition of calcineurin abrogates while in-hibition ofmTOR promotes regulatory T cell expansion andgraft-versus-host disease protection by IL-2 inallogeneic bone marrow transplantation / A. Satake, A. M. Schmidt, Sh. Nomura [et al.] // PLoS One. – 2014. – Vol. 9(3).– P.e92888.

[4] Karakus U. Receptor-gated IL-2 delivery by an anti-human IL-2antibody activates regulatory T cells in threedif-ferent species /U. Karakus, D. Sahin, P. R. E. Mittl [et al.] // Science translational medicine.– 2020. – Vol. 12(574).–P. eabb9283.

[5] The effects of interleukin-2 on immune response regulation / R.S. Waters, J.S.A. Perry, S.P. Han [et al.] // Mathematical Medicine and Biology. – 2018. – Vol. 35 (1). –P. 79–119.

[6] Bendickova K. Roles of IL-2 in bridging adaptive and innate immunity, and as a tool for cellular immunotherapy / K. Bendickova, J. Fric //Journal of Leukocyte Biology. –2020. – Vol. 108(1). – P. 427–437.

[7] Mahr B. IL-2 / α-IL-2 complex treatment cannot be substituted for the adoptivetransfer of regulatory T cells to promote bone marrow engraftment / B. Mahr, L. Un-ger, K. Hock [et al.] // PLoS ONE.– 2016. – Vol.11(1).–P. e0146245.

[8] Giampaolo S. Interleukin-2-regulatory T cell axis criti-cally regulates maintenance of hematopoietic stem cells / S. Giampaolo, G. Wójcik, E. Serfling [et al.] // Oncotarget.– 2017. – Vol. 8 (18). – P. 29625–29642.

[9] Hu X. A novel modulation of structural and functional changes of mouse bone marrow derived dendritic cells (BMDCs) by interleukin-2(IL-2) / X. Hu, Y. Cao, Y. Meng // Human Vaccines & Immunotherapeutics.– 2015. – Vol.11 (2).– P. 516–521.

[10] Швець В.А. Вплив інтерлейкіну-2 на адаптаційні реакції крові лабораторних мишей в умовах фізичного навантаження / В.А. Швець, О.М. Гасюк, С.П. Бесчасний // Український журнал медицини, біології та спорту. – 2020. – Т. 5, No 5 (27). – С. 349–356.

[11] Revisiting IL-2: Biology and therapeutic prospects / A. K. Abbas, E. R. Trotta,D. Simeonov [et al.] // Science Immunology. – 2018. – Vol. 3 (25).

[12] Chopra M. Interleukin-2 critically regulates bone marrow erythropoiesis and prevents anemia development / M. Chopra, D. Langenhorst, A. Beilhack [et al.] // European Journal of Immunology. – 2015. – Vol. 45 (12). – P. 3362–3374.

[13] Футорний С. М. Особливості імунологічної адаптації під впливом значних фізичних навантажень / С. М. Футорний Є. В. Імас, О. І. Осадча [та ін.] // Науковий часопис НПУ імені М. П. Драгоманова. – 2018. – Вип. 10(104). – С. 93–98.

[14] Characterization and modulation of systemic inflammatory response to exhaustiveexercise in relation to oxidative stress / K. Suzuki, T. Tominaga, R. T. Ruhee [et al.] // Antioxidants. – 2020. – Vol. 9. – P.401.

[15] Yang M. Morphology and quantitative composition of hematopoieticcells in murine bone marrow and spleen of healthy subjects / M.Yang, G. Büsche, A. Ganser [et al.] // Annals of Hematology. – 2013. – Vol. 92. – P.587–594.

[16] Nieman D. C. The compelling link between physical activity and the body’s defense system / D. C. Nieman, L. M. Wentz // Journal of Sport and Health Science. – 2019. – Vol.8. – P.201–217.

[17] Suzuki K. Effect of exercise intensity on cell-mediated immunity / K. Suzuki, H. Hayashida // Sports.– 2021.– Vol.9 (1). – P. 8.

[18] Müskens K. F. Hematopoietic dysfunction during graft-versus-host disease: a self-destructive process? / K. F. Müskens, C. A. Lindemans, M. E. Belderbos // Cells.– 2021.– Vol. 10 (8).– P. 2051.

[19] Human and mouse CD8+CCD25+FOXP3+regula-tory T cells at steady state and during interleukin-2 therapy / G. Churlaud, F. Pitoiset, F. Jebbawi [et al.] // FrontiersinIm-munology.– 2015. – Vol. 6.– P. 171.