title: Characterization of high density and low density neutrophils isolated from patients with newly diagnosed lung cancer compared to healthy individuals
Creators: name: Krall, Moritz
Publisher: name: :none
Year: 2024

description: Neutrophile Granulozyten reagieren unmittelbar auf eindringende Krankheitserreger und bekämpfen diese durch verschiedenste zytotoxische Mechanismen. Es wurde gezeigt, dass Neutrophile keine homogene Population sind, sondern aus präzise voneinander differenzierbaren heterogenen Subpopulationen bestehen, welche sich auch im Zusammenhang mit Krebserkrankungen verändern. Daten über diese Veränderungen sind jedoch rar. Ebenso können Neutrophile ihre DNA als sogenannte Neutrophil Extracellular Traps (NETs) freisetzen, welche durch das Vorhandensein von citrulliniertem Histon H3 (H3Cit) charakterisiert sind. Der Fokus dieser Studie lag auf der Erforschung krebsassoziierter Veränderungen von High Density Neutrophils (HDNs) sowie Low Density Neutrophils (LDNs) isoliert aus Patienten mit neu diagnostiziertem Lungenkrebs bezüglich Zellgröße und Granularität, Aktivierungspotential, Subpopulationsverteilung, DNA-Freisetzung und Positivität von H3Cit im Vergleich zu Zellen von Geschlechts- und Alters-angepassten gesunden Personen. HND- und LDN-Subpopulationen wurden mittels Dichtegradienten-basierter Zentrifugation aufgetrennt und mittels Ionomycin (IO) und Phorbol-12-Myristat-13-Acetat (PMA) stimuliert. Die Ergebnisse wurden über photometrische sowie durchflusszytometrische Analyseverfahren erhalten. Es wurde gezeigt, dass LDNs aus Lungenkrebspatienten signifikant an Größe, gemessen durch ihre Vorwärtsstreuung (FSC), abnahmen. Außerdem zeigten HDNs und auch LDN aus Patienten signifikant reduzierte Granularität gemäß ihrer seitlichen Streuung (SSC). Stimulation mit IO und PMA führte ebenso zu einer Reduktion in SSC. Zusätzlich zeigten von Lungenkrebspatienten isolierte HDNs sowie LDNs nach Stimulation eine signifikant erhöhte CD11b-Expression, ein Marker für Zellaktivierung. Innerhalb der LDN-Subpopulationen von Lungenkrebspatienten zeigte sich eine signifikante Zunahme aktivierter Neutrophilen (CD62niedrig/CD16hoch). Weiters wurde festgestellt, dass DNA-Freisetzung unter gewissen Stimulationsbedingungen in Zellen aus Patienten signifikant verringert war. Patienten-HDNs zeigten bei IO-Stimulation einen signifikanten Anstieg der H3Cit-Positivität, während LDN bei PMA-Stimulation eine signifikante H3Cit-Verringerung aufwiesen. Zusammenfassend konnte durch diese Studie gezeigt werden, dass sich isolierte HDNs und LDNs in ihrer Größe und Granularität, der Subpopulationsverteilung sowie in ihrem Expressionsmuster von CD11b in vitro signifikant unterscheiden. Dies legt die Annahme nahe, dass Neutrophile im Zuge einer Lungenkrebserkrankung leichter aktivierbar zu sein scheinen. Um konkretere Einblicke zur Freisetzung von DNA und zur Ausbildung von NETs bei Neutrophilen Subpopulationen in Krebserkrankungen zu gewinnen, bedarf es jedoch weiterer Untersuchungen.
description: Neutrophil granulocytes are the first responders to invading pathogens, counteracting them through various cytotoxic mechanisms. It has been shown that neutrophils are not a homogenous population but are comprised of heterogenous subpopulations that can be precisely differentiated, and which also undergo changes in context of cancer. Data providing detailed insights into these changes however are still scarce. Neutrophils can also release their own DNA as so-called neutrophil extracellular traps (NETs), characterized by the presence of citrullinated histone H3 (H3Cit). The aim of this study was to investigate cancer-associated changes of high density neutrophils (HDNs) and low density neutrophils (LDNs) isolated from patients with newly diagnosed lung cancer regarding their cell size and granularity, potential of activation, subpopulation distribution, DNA release and H3Cit positivity, compared to cells from sex- and age-matched healthy individuals. HND and LDN subpopulations were separated using density gradient-based centrifugation and stimulated with ionomycin (IO) and phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA). Results were obtained via photometric and flow cytometric analyses. It was shown that LDNs from patients with lung cancer are significantly smaller in size measured by their forward scatter (FSC). Also, both HDNs and LDNs from patients displayed lower granularity according to their side scatter (SSC). A decrease in SSC upon IO and PMA stimulation could also be observed. Furthermore, both, patient derived HDNs and LDNs showed significantly increased CD11b expression upon IO and PMA stimulation, which was measured as a marker for cellular activation. An increase in activated (CD62low/CD16high) neutrophils was observed within LDNs from patients with lung cancer. DNA release was found to be significantly reduced in cells isolated from patients under various stimulation conditions. Interestingly, HDNs from patients showed a significant increase in H3Cit positivity only upon IO stimulation, while patient LDNs displayed a significant H3Cit positivity reduction only at PMA stimulation. In summary, in this study we demonstrated that patient derived HDNs and LDNs showed significant differences in cell size and granularity, subpopulation distribution as well as in expression levels of activation marker CD11b in vitro, leading to the conclusion that neutrophils derived from patients with lung cancer might be activated more easily. However, the true nature of DNA release and NET formation remains to be further investigated to gain clearer insights into the true characteristics of neutrophil subpopulations in patients with cancer.