Скрининг панели лектинов для оценки стадий апоптоза тимоцитов мыши

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель исследования состояла в изучении взаимодействия лектинов с различными популяциями созревающих Т-лимфоцитов мыши, а также с тимоцитами на разных стадиях апоптоза.

Материалы и методы. Типирование тимоцитов 80 мышей линии CBA проведено методом проточной цитометрии. Оценивали также связывание лектинов с клетками в раннем и позднем апоптозе, индуцированном введением гидрокортизона.

Результаты. Установлена пригодность лектинов арахиса и виноградной улитки для дифференцирования зрелых и незрелых тимоцитов мыши. С живыми клетками связывались 11 лектинов, при переходе клеток в состояние раннего апоптоза тимоциты окрашивались 16 лектинами, при переходе в поздний апоптоз с клетками связывались 20 из 23 лектинов.

Заключение. Использование меченых лектинов для оценки стадий апоптоза тимоцитов мыши не имеет очевидных преимуществ по сравнению с другими методиками. Степень связывания всех лектинов с тимоцитами в апоптозе возрастает по мере снижения заряда на мембране и повышения ее проницаемости. Для типирования тимоцитов на ранних стадиях созревания возможно использование лектинов арахиса и виноградной улитки. Лектины подснежника и амариллиса не пригодны для дифференцирования тимоцитов по зрелости.

Об авторах

Мария Константиновна Серебрякова

ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»

Email: serebryakova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-2596-4220
SPIN-код: 3332-8732

научный сотрудник отдела иммунологии

Россия, Санкт-Петербург

Анна Андреевна Доценко

ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»; СПбГУЗ «Городская Мариинская больница»

Email: annadotsenkoem@gmail.com

соискатель отдела иммунологии; руководитель лаборатории клинической эмбриологии отделения вспомогательных репродуктивных технологий

Россия, Санкт-Петербург

Игорь Владимирович Кудрявцев

ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»

Email: igorek1981@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7204-7850
SPIN-код: 4903-7636

канд. биол. наук, старший научный сотрудник отдела иммунологии

Россия, Санкт-Петербург

Александр Витальевич Полевщиков

ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»

Автор, ответственный за переписку.
Email: ALEXPOL512@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-3342-178X
SPIN-код: 9627-6694

д-р биол. наук, профессор, заведующий отделом иммунологии

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Godfrey DI, Kennedy J, Suda T, Zlotnik A. A developmental pathway involving four phenotypically and functionally distinct subsets of CD3–CD4-CD8– triple-negative adult mouse thymocytes defined by CD44 and CD25 expression. J Immunol. 1993;150(10):4244-4252.
  2. Lesley J, Schulte R, Trotter J, Hyman R. Qualitative and quantitative heterogeneity in Pgp-1 expression among murine thymocytes. Cell Immunol. 1988;112(1):40-54. https://doi.org/10.1016/0008-8749(88)90274-2.
  3. Pearse M, Wu L, Egerton M, et al. A murine early thymocyte developmental sequence is marked by transient expression of the interleukin 2 receptor. Proc Natl Acad Sci U S A. 1989;86(5):1614-1618. https://doi.org/10.1073/pnas.86.5.1614.
  4. Saint-Ruf C, Ungewiss K, Groettrup M, et al. Analysis and expression of a cloned pre-T cell receptor gene. Science. 1994;266(5188):1208-1212. https://doi.org/10.1126/science.7973703.
  5. Sinclair C, Bains I, Yates AJ, Seddon B. Asymmetric thymocyte death underlies the CD4:CD8 T-cell ratio in the adaptive immune system. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013;110(31):E2905-2914. https://doi.org/10.1073/pnas.1304859110.
  6. Sharon N, Lis H. Carbohydrates in cell recognition. Sci Am. 1993;268(1):82-89. https://doi.org/10.1038/scientificamerican0193-82.
  7. Buzás EI, György B, Pásztói M, et al. Carbohydrate recognition systems in autoimmunity. Autoimmunity. 2006;39(8):691-704. https://doi.org/10.1080/08916930601061470.
  8. Alvarez G, Lascurain R, Hernández-Cruz P, et al. Differential O-glycosylation in cortical and medullary thymocytes. Biochim Biophys Acta. 2006;1760(8):1235-1240. https://doi.org/10.1016/j.bbagen.2006.03.024.
  9. Moody AM, Chui D, Reche PA, et al. Developmentally regulated glycosylation of the CD8alphabeta coreceptor stalk modulates ligand binding. Cell. 2001;107(4):501-512. https://doi.org/10.1016/s0092-8674(01)00577-3.
  10. Palmer E. Negative selection-clearing out the bad apples from the T-cell repertoire. Nat Rev Immunol. 2003;3(5):383-391. https://doi.org/10.1038/nri1085.
  11. Egerton M, Scollay R, Shortman K. Kinetics of mature T-cell development in the thymus. Proc Natl Acad Sci U S A. 1990;87(7):2579-2582. https://doi.org/10.1073/pnas.87.7.2579.
  12. Scollay RG, Butcher EC, Weissman IL. Thymus cell migration. Quantitative aspects of cellular traffic from the thymus to the periphery in mice. Eur J Immunol. 1980;10(3):210-218. https://doi.org/10.1002/eji.1830100310.
  13. Мельникова В.И., Афанасьева М.А., Сапожников А.М., Захарова Л.А. Динамика апоптоза и пролиферации в тимусе и селезенке крыс в перинатальном онтогенезе // Онтогенез. – 2006. – Т. 37. – №. 4. – С. 286–291. [Melnikova VI, Afanasyeva MA, Zakharova LA, Sapozhnikov AM. Dynamics of apoptosis and proliferation in rat thymus and spleen during perinatal development (Ontogenesis). Russian Journal of Developmental Biology. 2006;37(4):237-241. (In Russ.)]. https://doi.org/10.1134/s1062360406040059.
  14. Старская И.С., Кудрявцев И.В., Гусельникова В.В., и др. Уровень апоптоза Т-лимфоцитов, созревающих в интактном тимусе // Доклады Академии наук. – 2015. – Т. 462. – № 2. – С. 238–240. [Starskaya IS, Kudryavtsev IV, Guselnikova VV, et al. Apoptosis level in developing T-cells in the thymus. Doklady Biochemistry and Biophysics. 2015;462(1):163-165. (In Russ.)]. https://doi.org/10.1134/s1607672915030060.
  15. Surh CD, Sprent J. T-cell apoptosis detected in situ during positive and negative selection in the thymus. Nature. 1994;372(6501):100-103. https://doi.org/10.1038/372100a0.
  16. Buttgereit F, Scheffold A. Rapid glucocorticoid effects on immune cells. Steroids. 2002;67(6):529-534. https://doi.org/10.1016/s0039-128x(01)00171-4.
  17. Cohen JJ, Duke RC. Glucocorticoid activation of a calcium-dependent endonuclease in thymocyte nuclei leads to cell death. J Immunol. 1984;132(1):38-42.
  18. Wyllie AH. Glucocorticoid-induced thymocyte apoptosis is associated with endogenous endonuclease activation. Nature. 1980;284(5756):555-556. https://doi.org/10.1038/284555a0.
  19. Screpanti I, Morrone S, Meco D, et al. Steroid sensitivity of thymocyte subpopulations during intrathymic differentiation. Effects of 17 beta-estradiol and dexamethasone on subsets expressing T-cell antigen receptor or IL-2 receptor. J Immunol. 1989;142(10):3378-3383.
  20. Wiegers GJ, Knoflach M, Böck G, et al. CD4+CD8+TCRlow thymocytes express low levels of glucocorticoid receptors while being sensitive to glucocorticoid-induced apoptosis. Eur J Immunol. 2001;31(8):2293-2301. https://doi.org/10.1002/1521-4141(200108)31:8%3C2293::aid-immu2293%3E3.0.co;2-i.
  21. King LB, Vacchio MS, Dixon K, et al. A targeted glucocorticoid receptor antisense transgene increases thymocyte apoptosis and alters thymocyte development. Immunity. 1995;3(5):647-656. https://doi.org/10.1016/1074-7613(95)90135-3.
  22. Cima I, Corazza N, Dick B, et al. Intestinal epithelial cells synthesize glucocorticoids and regulate T-cell activation. J Exp Med. 2004;200(12):1635-1646. https://doi.org/10.1084/jem.20031958.
  23. Iwamori M, Iwamori Y. Changes in the glycolipid composition and characteristic activation of GM3 synthase in the thymus of mouse after administration of dexamethasone. Glycoconj J. 2005;22(3):119-126. https://doi.org/10.1007/s10719-005-0363-9.
  24. Vandamme V, Pierce A, Verbert A, Delannoy P. Transcriptional induction of beta-galactoside alpha-2,6-sialyltransferase in rat fibroblast by dexamethasone. Eur J Biochem. 1993;211(1-2):135-140. https://doi.org/10.1111/ j.1432-1033.1993.tb19879.x.
  25. Taniguchi A, Hasegawa Y, Higai K, Matsumoto K. Transcriptional regulation of human beta-galactoside alpha2, 6-sialyltransferase (hST6Gal I) gene during differentiation of the HL-60 cell line. Glycobiology. 2000;10(6):623-628. https://doi.org/10.1093/glycob/10.6.623.
  26. Wang XC, O’Hanlon TP, Lau JT. Regulation of beta-galactoside alpha 2,6-sialyltransferase gene expression by dexamethasone. J Biol Chem. 1989;264(3):1854-1859.
  27. Bies C, Lehr CM, Woodley JF. Lectin-mediated drug targeting: history and applications. Adv Drug Deliv Rev. 2004;56(4):425-435. https://doi.org/10.1016/j.addr.2003.10.030.
  28. Liener IE, Sharon N, Goldstein IJ. The lectins properties functions and applications in biology and medicine. Orlando: Academic Press, Inc; 1986.
  29. Wu AM, Lisowska E, Duk M, Yang Z. Lectins as tools in glycoconjugate research. Glycoconj J. 2009;26(8):899-913. https://doi.org/10.1007/s10719-008-9119-7.
  30. Dube DH, Bertozzi CR. Glycans in cancer and inflammation-potential for therapeutics and diagnostics. Nat Rev Drug Discov. 2005;4(6):477-488. https://doi.org/10.1038/nrd1751.
  31. Mody R, Joshi S, Chaney W. Use of lectins as diagnostic and therapeutic tools for cancer. J Pharmacol Toxicol Methods. 1995;33(1):1-10. https://doi.org/10.1016/1056-8719(94)00052-6.
  32. Reisner Y, Sharon N. Cell fractionation by lectins. Trends Biochem Sci. 1980;5(2):29-31. https://doi.org/10.1016/s0968-0004(80)80090-9.
  33. Irlé C, Piguet PF, Vassalli P. In vitro maturation of immature thymocytes into immunocompetent T-cells in the absence of direct thymic influence. J Exp Med. 1978;148(1):32-45. https://doi.org/10.1084/jem.148.1.32.
  34. London J, Berrih S, Bach JF. Peanut agglutinin. I. A new tool for studying T lymphocyte subpopulations. J Immunol. 1978;121(2):438-443.
  35. Reisner Y, Linker-Israeli M, Sharon N. Separation of mouse thymocytes into two subpopulations by the use of peanut agglutinin. Cell Immunol. 1976;25(1):129-134. https://doi.org/10.1016/0008-8749(76)90103-9.
  36. Raedler A, Raedler E, Becker WM, et al. Subcapsular thymic lymphoblasts expose receptors for soy bean lectin. Immunology. 1982;46(2):321-328.
  37. Alvarez G, Lascurain R, Pérez A, et al. Relevance of sialoglycoconjugates in murine thymocytes during maturation and selection in the thymus. Immunol Invest. 1999;28(1):9-18. https://doi.org/10.3109/08820139909022719.
  38. Baum LG, Derbin K, Perillo NL, et al. Characterization of terminal sialic acid linkages on human thymocytes. Correlation between lectin-binding phenotype and sialyltransferase expression. J Biol Chem. 1996;271(18):10793-10799. https://doi.org/10.1074/jbc.271.18.10793.
  39. Balcan E, Tuğlu I, Sahin M, Toparlak P. Cell surface glycosylation diversity of embryonic thymic tissues. Acta Histochem. 2008;110(1):14-25. https://doi.org/10.1016/j.acthis.2007.07.003.
  40. Balcan E, Gümüş A, Sahin M. The glycosylation status of murine [corrected] postnatal thymus: a study by histochemistry and lectin blotting. J Mol Histol. 2008;39(4):417-426. https://doi.org/10.1007/s10735-008-9180-3.
  41. Fernandez JG, Sanchez AJ, Melcon C, et al. Development of the chick thymus microenvironment: a study by lectin histochemistry. J Anat. 1994;184( Pt 1):137-145.
  42. Gheri G, Gheri Bryk S, Riccardi R, et al. The glycoconjugate sugar residues of the sessile and motile cells in the thymus of normal and cyclosporin-A-treated rats: lectin histochemistry. Histol Histopathol. 2002;17(1):9-19. https://doi.org/10.14670/HH-17.9.
  43. Paessens LC, García-Vallejo JJ, Fernandes RJ, van Kooyk Y. The glycosylation of thymic microenvironments. A microscopic study using plant lectins. Immunol Lett. 2007;110(1):65-73. https://doi.org/10.1016/j.imlet. 2007.03.005.
  44. Franz S, Frey B, Sheriff A, et al. Lectins detect changes of the glycosylation status of plasma membrane constituents during late apoptosis. Cytometry A. 2006;69(4):230-239. https://doi.org/10.1002/cyto.a.20206.
  45. Heyder P, Gaipl US, Beyer TD, et al. Early detection of apoptosis by staining of acid-treated apoptotic cells with FITC-labeled lectin from Narcissus pseudonarcissus. Cytometry A. 2003;55(2):86-93. https://doi.org/10.1002/cyto.a.10078.
  46. Ehrenberg B, Montana V, Wei MD, et al. Membrane potential can be determined in individual cells from the nernstian distribution of cationic dyes. Biophys J. 1988;53(5):785-794. https://doi.org/10.1016/s0006-3495(88)83158-8.
  47. Schmid I, Uittenbogaart CH, Giorgi JV. Sensitive method for measuring apoptosis and cell surface phenotype in human thymocytes by flow cytometry. Cytometry. 1994;15(1):12-20. https://doi.org/10.1002/cyto.990150104.
  48. Bilyy RO, Antonyuk VO, Stoika RS. Cytochemical study of role of alpha-d-mannose- and beta-d-galactose-containing glycoproteins in apoptosis. J Mol Histol. 2004;35(8-9): 829-838. https://doi.org/10.1007/s10735-004-1674-z.
  49. Jörns J, Mangold U, Neumann U, et al. Lectin histochemistry of the lymphoid organs of the chicken. Anat Embryol (Berl). 2003;207(1):85-94. https://doi.org/10.1007/s00429-003-0331-8.
  50. Schumacher U, Brooks SA, Mester J. The lectin Helix pomatia agglutinin as a marker of metastases – clinical and experimental studies. Anticancer Res. 2005;25(3A):1829-1830.
  51. Bast BJ, Zhou LJ, Freeman GJ, et al. The HB-6, CDw75, and CD76 differentiation antigens are unique cell-surface carbohydrate determinants generated by the beta-galactoside alpha 2,6-sialyltransferase. J Cell Biol. 1992;116(2):423-435. https://doi.org/10.1083/jcb.116.2.423.
  52. Roth J, Taatjes DJ, Lucocq JM, et al. Demonstration of an extensive transtubular network continuous with the Golgi apparatus stack that may function in glycosylation. Cell. 1985;43(1):287-295. https://doi.org/10.1016/0092-8674(85)90034-0.
  53. Morris RG, Hargreaves AD, Duvall E, Wyllie AH. Hormone-induced cell death. 2. Surface changes in thymocytes undergoing apoptosis. Am J Pathol. 1984;115(3):426-436.
  54. Кудрявцев И.В., Головкин А.С., Зурочка А.В., Хайдуков С.В. Современные методы и подходы к изучению апоптоза в экспериментальной биологии // Медицинская иммунология. – 2012. – Т. 14. – № 6. – С. 461–482. [Kudriavtsev IV, Golovkin AS, Zurochka AV, Khaidukov SV. Modern technologies and approaches to apoptosis studies in experimental biology. Med Immunol. 2012;14(6):461-482. (In Russ.)]. https://doi.org/10.15789/1563-0625-2012-6-461-482.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Серебрякова М.К., Доценко А.А., Кудрявцев И.В., Полевщиков А.В., 2019

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).