The anti-inflammatory, artificially programmed M3 macrophage phenotype restricts crystal-induced gouty inflammation in vitro
Authors: Калиш С.В. , Лямина С.В. , Кузнецова Л.В. , Буданова О.П. , Логачев В.А. , Пихлак А.Э. , Малышев И.Ю. 
Published: November 2020

Подагра является частой причиной воспалительного артрита, разрушения суставов, образования камней в почках и почечной недостаточности. Причиной воспаления в суставе является взаимодействие кристаллов мочевой кислоты (monosodium urate - MSU) и пирофосфата кальция (calcium pyrophosphate - СаРР) с макрофагами. Мы предположили, что подавлять кристалл-индуцированное воспаление мог бы М3 фенотип макрофагов, который увеличивает продукцию антивоспалительных цитокинов при действии воспалительных индукторов (АВ-М3 фенотип). Цель работы состояла в проверке этой гипотезы. Методы. Подагрическое воспаление моделировали с помощью добавления кристаллов MSU и СаРР к культуре макрофагов. Для программирования АВ-М3 фенотипа использовали ингибитор инфламмасомы MCC950 и IL-4. Воспалительную реакцию оценивали по продукции IL-1b и TGFb1. Результаты. Реакция нативных (M0) макрофагов и на кристаллы MSU, и на кристаллы CaPP воспроизвела острое подагрическое воспаление в форме 3-кратного увеличения продукции IL-1b (p < 0,05). При добавлении кристаллов MSU к АВ-М3 макрофагам содержание IL-1b в культуральной среде было меньше в 25 раз (p < 0,05), а содержание TGFb больше почти в 2 раза (p < 0,05) по сравнению со средой М0 макрофагов с кристаллами MSU. Аналогичный результат был получен при добавлении кристаллов CaPP к АВ-М3 макрофагам. Заключение. Таким образом, АВ-М3 фенотип отвечает на провоспалительное действие кристаллов MSU и CaPP снижением продукции IL-1b и усилением продукции TGFb1. Результаты работы подтвердили гипотезу о том, что АВ-М3 фенотип может ограничить кристалл-индуцированное воспаление. Соответственно, разработка клинической версии технологии АВ-М3 макрофагов представляется весьма перспективной.

Gout is a common cause of inflammatory arthritis, joint damage, kidney stones, and kidney failure. Joint inflammation is induced by interaction of uric acid (monosodium urate, MSU) crystals and calcium pyrophosphate (CaPP) crystals with macrophages. We hypothesized that the crystal-induced inflammation could be suppressed by the M3 switch phenotype, which increases production of anti-inflammatory cytokines under the action of inflammation inducers (AB-M3 phenotype). The aim of the present study was to test this hypothesis. Methods. Gouty inflammation was modeled by adding MSU and CaPP crystals to cultured macrophages. The inflammasome inhibitor, MCC950, and IL-4 were used for programming the AB-M3 phenotype. The inflammatory response was evaluated by production of IL-1β and TGFβ1. Results. The response of native (M0) macrophages to either MSU crystals or CaPP crystals reproduced acute gouty inflammation in the form of a 3-fold increase in IL-1 β production (p < 0.05). When MSU crystals were added to AB-M3 macrophages, the IL-1β content in the culture medium became 25 times lower (p < 0.05), and the TGF-β1 content became almost twice higher (p < 0.05) than the respective values in the M0 macrophage medium with MSU crystals. A similar result was obtained when CaPP crystals were added to AB-M3 macrophages. Conclusion. The AB-M3 phenotype responds to the pro-inflammatory action of MSU and CaPP crystals by decreasing the IL-1β production and increasing the TGF-β1 production. These results confirmed the hypothesis that the AB-M3 phenotype restricts the crystal-induced production of inflammatory IL-1β and increases the production of anti-inflammatory TGF-β1. Therefore, development of a clinical version of the AB-M3 macrophage technology is very promising.