More than a quarter of the world's population is infected with Mycobacterium tuberculosis. However, only about 10% of those infected develop active TB. This indicates a key role for innate immunity in limiting M. tuberculosis replication. Most often, bacteria can regulate the expression of host-specific molecules and weaken host immunity.
Objective: To use a biological model, in order to determine significant molecular immunohistochemical markers characterizing the virulence of the "Buryat" and "Omsk" subtypes of the M. tuberculosis Beijing genotype in lung tissue.
Material and methods: Lung samples of the C57BL/6 male mice were obtained during experimental infection with M. tuberculosis strains: the reference laboratory strain H37Rv, multidrug-resistant clinical strains 396 (highly lethal and hypervirulent «Buryat» genotype Beijing 14717-15) and 6691 (low-lethal and low-virulent "Omsk" genotype Beijing 1071-32) on days 14, 21, 60 and 120. They were studied by histological and immunohistochemical methods. The relative areas of expression of IL-6, IL-12A, iNOS, and TNF-α in the lung tissue of model animals were established.
Results: A study of strain 396 showed that both disease progression and damage to lung tissue are associated with a highly reactive immune response and increased synthesis of iNOS and strain characteristics that block the production of TNF-α. On the contrary, for strain 6691 a low reactivity of the immune response was revealed, with statistically significantly lower values of the relative area of expression of NOS and TNF-α during all observation periods (days 14-120). All animals that survived to day 120 showed a similar morphological picture with differences in cytokine levels, indicating a nonlinear relationship between proinflammatory factors and the damage substratum.
Conclusion: The progression of the disease and damage of lung tissue were associated with a highly reactive immune response and increased synthesis of iNOS, strain properties that block the TNF-α production. Thus, iNOS and TNF-α can act as molecular markers characterizing the virulence of the "Buryat" and "Omsk" subtypes of M. tuberculosis in lung tissue.
Более четверти населения Земли инфицировано Mycobacterium tuberculosis. Тем не менее только около у 10% инфицированных происходит развитие активного туберкулеза. Это указывает на ключевую роль врожденного иммунитета в ограничении репликации M. tuberculosis. Чаще всего бактерии могут регулировать экспрессию специфических для хозяина молекул и ослаблять иммунитет хозяина.
Цель исследования: На биологической модели определить значимые молекулярные иммуногистохимические маркеры, характеризующие вирулентность бурятского и омского субтипов генотипа Beijing Mycobacterium tuberculosis в легочной ткани.
Материал и методы: Исследованы образцы легких мышей-самцов линии C57BL/6, полученных при экспериментальном заражении M. tuberculosis: референтным лабораторным штаммом H37Rv, мультирезистентными клиническими штаммами 396 (высоколетальный и гипервирулентный бурятский генотип Beijing 14717-15) и 6691 (низколетальный и маловирулентный омский генотип Beijing 1071-32) на 14, 21, 60 и 120-й дни гистологическим и иммуногистохимическим методами. Были установлены относительные площади экспрессии IL-6, IL-12A, iNOS, TNF-α в легочной ткани модельных животных.
Результаты: Исследование штамма 396 показало, что и прогрессирование заболевания и повреждение легочной ткани связано с высокой реактивностью иммунного ответа и повышенным синтезом iNOS и особенностями штамма, блокирующими выработку TNF-α. Напротив, для штамма 6691 выявлены низкая реактивность иммунного ответа, статистически значимо меньшие значения относительной площади экспрессии NOS и TNF-α во все периоды наблюдения (14—120 дней). У всех животных, выживших к 120-му дню, наблюдалась схожая морфологическая картина при различии в уровнях цитокинов, что свидетельствует о нелинейной связи между провоспалительными факторами и субстратом повреждения.
Заключение: Прогрессирование заболевания и повреждение легочной ткани связаны с высокой реактивностью иммунного ответа и повышенным синтезом iNOS, особенностями штамма, блокирующими выработку TNF-α. Таким образом, в качестве молекулярных маркеров, характеризующих вирулентность бурятского и омского кластеров M. tuberculosis в легочной ткани, могут выступать iNOS и TNF-α.
Keywords: Beijing genotype; Mycobacteruium tuberculosis; TNF-α; iNOS; immunohistochemical markers; pulmonary tuberculosis.