Changes of IL-4 and IFN-g expression in monocytes and T-helper lymphocytes while modeling of systemic juvenile idiopathic arthritis in Wistar rats
Authors: Сахаров В.Н. , Литвицкий П.Ф. , Алексеева Е.И. , Маянский Н.А. , Закиров Р.Ш. 
Published: December 2020

Цель исследования - изучение перепрограммирования мононуклеарных лейкоцитов на модели системного ювенильного идиопатического артрита (сЮИА), воспроизводимой у крыс Wistar с использованием полного адъюванта Фрейнда и липополисахарида. Методика. сЮИА воспроизведен у 6-месячных крыс-самцов Wistar. На 40-е сут. эксперимента животные были разделены на 3 группы: 1-я группа - контроль; 2-я - группа доксициклина; 3-я - группа дексаметазона. Взятие проб крови у животных проводили на нулевые, 41-е и 55-е сут. Мононуклеарные клетки периферической крови выделяли гравиметрически, после чего окрашивали их на маркеры и внутриклеточные цитокины. Дифференцировали моноциты (CD3-CD4+) и Т-хелперы (CD3+CD4+). Анализировали динамику внутриклеточной экспрессии интерлейкина IL-4 (рассматривали как маркер про-М2 фенотипа, так как в случае выделения из клетки ИЛ-4 служит стимулятором М2 поляризации макрофагов) и IFN-g (как маркер про-М1 фенотипа) по данным проточной цитофлуориметрии. Применяли непараметрический статистический тест Mann-Whitney-Wilcoxon в программе R для статистической обработки данных. Результаты и заключение. При моделировании сЮИА выявлено закономерное изменение фенотипа моноцитов. Применение же доксициклина и дексаметазона приводило к более ранней поляризации их по про-М2-пути в отношении моноцитов (на 41-е сут.) в сравнении с контролем. Про-М1 эффект (на 55-е сут., в сравнении с контролем) выявлен также в группах доксициклина и дексаметазона. У животных разных групп обнаружены характерные динамические изменения внутриклеточной экспрессии цитокинов. Важно, что различная направленность поляризации фенотипа при сЮИА и применении препаратов наблюдается не только у моноцитов, но и у Т-хелперов.

The study objective was to evaluate targeted reprogramming of peripheral blood mononuclear cells in systemic juvenile idiopathic arthritis (sJIA) modeled in 6-month-old male Wistar rats by co-administration of complete Freund’s adjuvant and lipopolysaccharide. Methods. On day 40 of the experiment, rats were divided into three groups: control, doxycycline, and dexamethasone groups. Blood samples were collected on days 0, 41, and 55. Peripheral blood mononuclear cells were isolated gravimetrically and stained for markers and cytokines. Monocytes (CD3-CD4+) and T-helpers (CD3+CD4+) were differentiated as target cells. IL-4 was considered a marker for the pro-M2 phenotype since IL-4 can activate M2 macrophage polarization; IFN-g was considered a marker for the pro-M1 phenotype. Time-related changes in the intracellular expression of IL-4 and IFN-g were studied using flow cytometry. Data were analyzed using nonparametric statistical tests (Mann-Whitney-Wilcoxon) in the R environment for statistical computing. Results and conclusions. Monocytes (like macrophages) underwent reprogramming during the development of modeled sJIA disease. In monocytes of doxycycline and dexamethasone treatment groups, pro-M2 effects were observed earlier (day 41) than in the control group. Pro-M1 effects were observed in monocytes of doxycycline and dexamethasone groups on day 55, as compared with the control group. Characteristic time-related changes of intracellular cytokine expression were described for different groups. Importantly, the differently directed phenotype polarization was observed in sJIA and treatment groups for both monocytes and T-helpers.