Published May 23, 2023 | Version v1
Publication Open

Monocyte pathology in human tuberculosis is due to plasma milieu changes and aberrant <scp>STAT</scp> signalling

Creators

  • 1. Heinrich Heine University Düsseldorf
  • 2. Düsseldorf University Hospital
  • 3. Kumasi Centre for Collaborative Research in Tropical Medicine
  • 4. Presbyterian University College
  • 5. Catholic University College of Ghana
  • 6. Ghana Health Service
  • 7. Kwame Nkrumah University of Science and Technology

Description

Monocyte-derived macrophages contribute centrally to immune protection in Mycobacterium tuberculosis infection and changes in monocyte phenotype characterize immunopathology in tuberculosis patients. Recent studies highlighted an important role of the plasma milieu in tuberculosis immunopathology. Here, we investigated monocyte pathology in patients with acute tuberculosis and determined tuberculosis plasma milieu effects on phenotype as well as cytokine signalling of reference monocytes. Patients with tuberculosis (n = 37) and asymptomatic contacts (controls n = 35) were recruited as part of a hospital-based study in the Ashanti region of Ghana. Multiplex flow cytometry phenotyping of monocyte immunopathology was performed and effects of individual blood plasma samples on reference monocytes prior to and during treatment were characterized. Concomitantly, cell signalling pathways were analysed to elucidate underlying mechanisms of plasma effects on monocytes. Multiplex flow cytometry visualization characterized changes in monocyte subpopulations and detected higher expression of CD40, CD64 and PD-L1 in monocytes from tuberculosis patients as compared to controls. Aberrant expression normalized during anti-mycobacterial treatment and also CD33 expression decreased markedly. Notably, higher CD33, CD40 and CD64 expression was induced in reference monocytes when cultured in the presence of plasma samples from tuberculosis patients as compared to controls. STAT signalling pathways were affected by the aberrant plasma milieu and higher levels of STAT3 and STAT5 phosphorylation was found in tuberculosis plasma-treated reference monocytes. Importantly, high pSTAT3 levels were associated with high CD33 expression and pSTAT5 correlated with CD40 as well as CD64 expression. These results suggested plasma milieu effects with potential implications on monocyte phenotype and function in acute tuberculosis.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تساهم الخلايا البلعمية المشتقة من الخلايا الوحيدة بشكل مركزي في الحماية المناعية في عدوى المتفطرة السلية والتغيرات في النمط الظاهري للخلية الوحيدة التي تميز علم الأمراض المناعي لدى مرضى السل. سلطت الدراسات الحديثة الضوء على دور مهم لوسط البلازما في علم الأمراض المناعية لمرض السل. هنا، قمنا بالتحقيق في أمراض الخلايا الوحيدة في المرضى الذين يعانون من السل الحاد وتحديد تأثيرات بيئة بلازما السل على النمط الظاهري وكذلك إشارات السيتوكين للخلايا الوحيدة المرجعية. تم توظيف المرضى المصابين بالسل (العدد = 37) والمخالطين بدون أعراض (الضوابط العدد = 35) كجزء من دراسة في المستشفى في منطقة أشانتي في غانا. تم إجراء النمذجة الظاهرية للقياس الخلوي متعدد التدفق لعلم الأمراض المناعي للخلية الوحيدة وتم تمييز تأثيرات عينات بلازما الدم الفردية على الخلايا الوحيدة المرجعية قبل وأثناء العلاج. وفي الوقت نفسه، تم تحليل مسارات إشارات الخلايا لتوضيح الآليات الأساسية لتأثيرات البلازما على الخلايا الأحادية. تميزت رؤية قياس التدفق الخلوي المتعدد بالتغيرات في المجموعات الفرعية من الخلايا الوحيدة واكتشفت تعبيرًا أعلى عن CD40 و CD64 و PD - L1 في الخلايا الوحيدة من مرضى السل مقارنة بعناصر التحكم. انخفض التعبير الشاذ الذي تم تطبيعه أثناء العلاج المضاد للبكتيريا وكذلك تعبير CD33 بشكل ملحوظ. والجدير بالذكر أنه تم إحداث تعبير أعلى عن CD33 و CD40 و CD64 في الخلايا الوحيدة المرجعية عند استزراعها في وجود عينات البلازما من مرضى السل مقارنة بالضوابط. تأثرت مسارات الإشارات الإحصائية ببيئة البلازما الشاذة وتم العثور على مستويات أعلى من فسفرة STAT3 و STAT5 في الخلايا الأحادية المرجعية المعالجة ببلازما السل. الأهم من ذلك، ارتبطت مستويات pSTAT3 العالية بتعبير CD33 العالي و pSTAT5 المرتبط بـ CD40 بالإضافة إلى تعبير CD64. اقترحت هذه النتائج تأثيرات وسط البلازما مع آثار محتملة على النمط الظاهري للوحيدات ووظيفتها في السل الحاد.

Translated Description (French)

Les macrophages dérivés des monocytes contribuent de manière centrale à la protection immunitaire dans l'infection à Mycobacterium tuberculosis et les modifications du phénotype des monocytes caractérisent l'immunopathologie chez les patients tuberculeux. Des études récentes ont mis en évidence un rôle important du milieu plasmatique dans l'immunopathologie de la tuberculose. Ici, nous avons étudié la pathologie des monocytes chez les patients atteints de tuberculose aiguë et déterminé les effets du milieu plasmatique de la tuberculose sur le phénotype ainsi que la signalisation des cytokines des monocytes de référence. Des patients atteints de tuberculose (n = 37) et des contacts asymptomatiques (témoins n = 35) ont été recrutés dans le cadre d'une étude en milieu hospitalier dans la région d'Ashanti au Ghana. Le phénotypage par cytométrie de flux multiplex de l'immunopathologie monocytaire a été effectué et les effets des échantillons individuels de plasma sanguin sur les monocytes de référence avant et pendant le traitement ont été caractérisés. Parallèlement, les voies de signalisation cellulaire ont été analysées pour élucider les mécanismes sous-jacents des effets plasmatiques sur les monocytes. La visualisation par cytométrie de flux multiplex a caractérisé des changements dans les sous-populations de monocytes et a détecté une expression plus élevée de CD40, CD64 et PD-L1 dans les monocytes des patients tuberculeux par rapport aux témoins. L'expression aberrante normalisée pendant le traitement anti-mycobactérien et l'expression de CD33 ont également diminué de manière significative. Notamment, une expression plus élevée de CD33, CD40 et CD64 a été induite dans les monocytes de référence lorsqu'ils ont été cultivés en présence d'échantillons de plasma de patients tuberculeux par rapport aux témoins. Les voies de signalisation STAT ont été affectées par le milieu plasmatique aberrant et des niveaux plus élevés de phosphorylation STAT3 et STAT5 ont été trouvés dans les monocytes de référence traités au plasma de la tuberculose. Il est important de noter que des niveaux élevés de pSTAT3 étaient associés à une expression élevée de CD33 et que pSTAT5 était corrélé à CD40 ainsi qu'à l'expression de CD64. Ces résultats suggèrent des effets du milieu plasmatique avec des implications potentielles sur le phénotype et la fonction des monocytes dans la tuberculose aiguë.

Translated Description (Spanish)

Los macrófagos derivados de monocitos contribuyen de manera central a la protección inmunitaria en la infección por Mycobacterium tuberculosis y los cambios en el fenotipo de monocitos caracterizan la inmunopatología en pacientes con tuberculosis. Estudios recientes destacaron un papel importante del medio plasmático en la inmunopatología de la tuberculosis. Aquí, investigamos la patología de los monocitos en pacientes con tuberculosis aguda y determinamos los efectos del medio plasmático de la tuberculosis sobre el fenotipo, así como la señalización de citoquinas de los monocitos de referencia. Se reclutaron pacientes con tuberculosis (n = 37) y contactos asintomáticos (controles n = 35) como parte de un estudio hospitalario en la región de Ashanti en Ghana. Se realizó el fenotipado por citometría de flujo múltiple de la inmunopatología de monocitos y se caracterizaron los efectos de las muestras individuales de plasma sanguíneo en los monocitos de referencia antes y durante el tratamiento. Al mismo tiempo, se analizaron las vías de señalización celular para dilucidar los mecanismos subyacentes de los efectos del plasma sobre los monocitos. La visualización por citometría de flujo múltiple caracterizó los cambios en las subpoblaciones de monocitos y detectó una mayor expresión de CD40, CD64 y PD-L1 en monocitos de pacientes con tuberculosis en comparación con los controles. La expresión aberrante se normalizó durante el tratamiento antimicobacteriano y también la expresión de CD33 disminuyó notablemente. En particular, se indujo una mayor expresión de CD33, CD40 y CD64 en monocitos de referencia cuando se cultivaron en presencia de muestras de plasma de pacientes con tuberculosis en comparación con los controles. Las vías de señalización de STAT se vieron afectadas por el medio plasmático aberrante y se encontraron niveles más altos de fosforilación de STAT3 y STAT5 en los monocitos de referencia tratados con plasma de tuberculosis. Es importante destacar que los altos niveles de pSTAT3 se asociaron con una alta expresión de CD33 y pSTAT5 se correlacionó con la expresión de CD40 y CD64. Estos resultados sugirieron efectos en el medio plasmático con posibles implicaciones sobre el fenotipo y la función de los monocitos en la tuberculosis aguda.

Files

imm.13659.pdf

Files (16.0 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:2b533ba1ec2f13b1c53b9d944b4229b5
16.0 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
يرجع علم أمراض الخلايا الوحيدة في السل البشري إلى التغيرات في محيط البلازما وإشارات <scp>الحالة</scp> الشاذة
Translated title (French)
La pathologie des monocytes dans la tuberculose humaine est due à des changements du milieu plasmatique et à une signalisation <scp>STATISTIQUE</scp> ABERRANTE
Translated title (Spanish)
La patología de los monocitos en la tuberculosis humana se debe a cambios en el medio plasmático y a una señalización <scp>STAT</scp> ABERRANTE

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4377564786
DOI
10.1111/imm.13659

Is supplement to
https://openalex.org/W3185397586 (Other)
https://openalex.org/W2966345944 (Other)
https://openalex.org/W2596197115 (Other)
https://openalex.org/W2562018129 (Other)
https://openalex.org/W2476067827 (Other)
https://openalex.org/W2420872905 (Other)
https://openalex.org/W2152521964 (Other)
https://openalex.org/W1979133061 (Other)
https://openalex.org/W1584783298 (Other)
https://openalex.org/W1557119871 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Ghana

References

  • https://openalex.org/W1539818611
  • https://openalex.org/W1810065880
  • https://openalex.org/W1871275362
  • https://openalex.org/W1950157112
  • https://openalex.org/W1976310228
  • https://openalex.org/W1991441744
  • https://openalex.org/W2020361865
  • https://openalex.org/W2020988666
  • https://openalex.org/W2033206619
  • https://openalex.org/W2034150537
  • https://openalex.org/W2104941073
  • https://openalex.org/W2110799129
  • https://openalex.org/W2111886321
  • https://openalex.org/W2112172989
  • https://openalex.org/W2159691559
  • https://openalex.org/W2163416759
  • https://openalex.org/W2314420389
  • https://openalex.org/W2559827530
  • https://openalex.org/W2589099144
  • https://openalex.org/W2621931320
  • https://openalex.org/W2793679146
  • https://openalex.org/W2885856055
  • https://openalex.org/W2981231315
  • https://openalex.org/W3009221213
  • https://openalex.org/W3105146463
  • https://openalex.org/W3157221452
  • https://openalex.org/W3164525013
  • https://openalex.org/W3202622760
  • https://openalex.org/W4210432829
  • https://openalex.org/W4220737870
  • https://openalex.org/W4283590272
  • https://openalex.org/W4317037029