Notch-сигналинг в регуляции экспрессии мРНК транскрипционных факторов T-bet и GATA-3 при инфильтративном туберкулезе легких

   Способность наивных Т-лимфоцитов дифференцироваться в различные эффекторные субпопуляции определяется комплексом рецептор-опосредованных сигналов от антигенпрезентирующих клеток и цитокиновым микроокружением. Одним из интересных и не до конца изученных сигнальных путей, принимающих участие в определении направления дифференцировки наивных Т-лимфоцитов, является сигнальный путь Notch. Его подавление с помощью ингибиторов γ-секретазы рассматривают в качестве потенциального патогенетического подхода, регулирующего дифференцировку различных клеток, в том числе субпопуляций Т-лимфоцитов.

   Цель исследования ‒ изучить влияние ингибитора γ-секретазы DAPT на экспрессию транскрипционных факторов T-bet и GATA-3 в мононуклеарных клетках больных инфильтративным лекарственно-чувствительным и лекарственно-устойчивым туберкулезом легких.

   Материал и методы. Материалом исследования служили мононуклеарные лейкоциты, выделенные из цельной венозной крови 20 больных с впервые выявленным инфильтративным туберкулезом легких. Клетки, полученные методом градиентного центрифугирования (ρ = 1,077 г/мл), культивировали в инкубационной среде с антигенами CFP10-ESAT6 (10 мкг/мл), ингибитором γ-секретазы (DAPT, 5 мкМ/л, 10 мкМ/л) в комбинации с CFP10-ESAT6 при 5 % CO₂, 37 °C в течение 72 ч. Определение мРНК генов GATA-3 и T-bet проводили методом ПЦР в режиме «реального времени» с обратной транскрипцией.

   Результаты и их обсуждение. В культурах мононуклеарных клеток больных инфильтративным туберкулезом легких регистрируется гиперэкспрессия мРНК транскрипционных факторов T-bet и GATA-3 с преобладанием фактора транскрипции Th2-лимфоцитов (GATA-3), наиболее выраженная при лекарственно-устойчивом варианте заболевания. Ингибитор γ-секретазы DAPT оказывает дозозависимое модулирующее действие на CFP10-ESAT6-индуцированную экспрессию мРНК T-bet и GATA-3. В концентрации 5 мкМ/л DAPT подавляет экспрессию мРНК GATA-3, при концентрации DAPT 10 мкМ/л уменьшение экспрессии GATA-3 сочетается с повышением уровня мРНК фактора транскрипции Th1-лимфоцитов (T-bet). В культурах мононуклеаров больных инфильтративным лекарственно-устойчивым туберкулезом экспрессия мРНК факторов дифференцировки Th1- и Th2-лимфоцитов в присутствии CFP10-ESAT6 и DAPT (5 и 10 мкМ/л) выше, чем при лекарственно-чувствительном варианте заболевания.

   Заключение. Нарушение регуляции сигнального пути Notch является одним из ключевых механизмов поддержания доминирующего Th2-ответа при туберкулезе легких, особенно при лекарственно-устойчивом варианте заболевания. Ингибитор γ-секретазы DAPT в дозе 10 мкМ/л эффективно корректирует Th1/Th2-дисбаланс в сторону преобладания Th1-лимфоцитов в условиях in vitro. Полученные данные могут быть положены в основу дальнейших исследований модуляции Notch-каскада с целью устранения избыточных гуморальных и восстановления Th1-опосредованных реакций, имеющих ключевое значение в формировании эффективного иммунного ответа против микобактерий.

1. Powell M.D., Read K.A., Sreekumar B.K., Oestreich K.J. Ikaros zinc finger transcription factors: regulators of cytokine signaling pathways and CD4⁺ T helper cell differentiation. Front. Immunol. 2019;10:1299. doi: 10.3389/fimmu.2019.01299

2. Xie J., Chen Y., Chen S., Long H., Zhang W., Liu G. The potential value of Notch1 and DLL1 in the diagnosis and prognosis of patients with active TB. Front. Immunol. 2023;14:1134123. doi: 10.3389/fimmu.2023.1134123

3. Hou Y., Sun L., LaFleur M.W., Huang L., Lambden C., Thakore P.I., Geiger-Schuller K., Kimura K., Yan L., Zang Y., Tang R., Shi J., Barilla R., Deng L., Subramanian A., Wallrapp A., Choi H.S., Kye Y.C., Ashenberg O., Schiebinger G., Doench J.G., Chiu I.M., Regev A., Sharpe A.H., Kuchroo V.K. Neuropeptide signalling orchestrates T cell differentiation. Nature. 2024;635(38):444–452. doi: 10.1038/s41586-024-08049-w

4. Carabalí-Isajar M.L., Rodríguez-Bejarano O.H., Amado T., Patarroyo M.A., Izquierdo M.A., Lutz J.R., Ocampo M. Clinical manifestations and immune response to tuberculosis. World J. Microbiol. Biotechnol. 2023;39(8):206. doi: 10.1007/s11274-023-03636-x

5. Wang Q., Nag D., Baldwin S.L., Coler R.N., McNamara R.P. Antibodies as key mediators of protection against Mycobacterium tuberculosis. Front. Immunol. 2024;15:1430955. doi: 10.3389/fimmu.2024.1430955

6. Grace P.S., Peters J.M., Sixsmith J., Lu R., Irvine E.B., Luedeman C., Fenderson B.A., Vickers A., Slein M.D., McKitrick T., Wei M.H., Cummings R.D., Wallace A., Cavacini L.A., Choudhary A., Proulx M.K., Sundling C., Källenius G., Reljic R., Ernst J.D., Casadevall A., Locht C., Pinter A., Sassetti C.M., Bryson B.D., Fortune S.M., Alter G. Antibody-Fab and -Fc features promote Mycobacterium tuberculosis restriction. Immunity. 2025;58(6):1586–1597.e5. doi: 10.1016/j.immuni.2025.05.004

7. Kim H.K., Jeong M.G., Hwang E.S. Post-translational modifications in transcription factors that determine T helper cell differentiation. Mol. Cells. 2021;44(5):318–327. doi: 10.14348/molcells.2021.0057

8. Fang D., Healy A., Zhu J. Differential regulation of lineage-determining transcription factor expression in innate lymphoid cell and adaptive T helper cell subsets. Front. Immunol. 2023;13:1081153. doi: 10.3389/fimmu.2022.1081153

9. Rook G.A. Th2 cytokines in susceptibility to tuberculosis. Curr. Mol. Med. 2007;7(3):327–337. doi: 10.2174/156652407780598557

10. Cavalcanti Y.V., Brelaz M.C., Neves J.K., Ferraz J.C., Pereira V.R. Role of TNF-Alpha, IFN-Gamma, and IL-10 in the development of pulmonary tuberculosis. Pulm. Med. 2012;2012:745483. doi: 10.1155/2012/745483

11. Li Q., Zhang J., Ma L., Wu C., Zhao J., Guan W., Li X., Yang X., Wen F. ILC2s induce adaptive Th2-type immunity in different stages of tuberculosis through the Notch-GATA3 pathway. Int. Immunopharmacol. 2021;101(Pt B):108330. doi: 10.1016/j.intimp.2021.108330

12. Arce-Aceves M.F., Espinosa-Neira R., Mata-Espinosa D.A., Barrios-Payan J.A., Castelán-Sánchez H.G., Alcaraz-Estrada S.L., Castañón-Arreola M., Hernández-Pando R. Fitness costs of Mycobacterium tuberculosis resistant to rifampicin is compensated by rapid Th2 polarization mediated by early and high IL-4 production during mice infection. Sci. Rep. 2025;15(1):2811. doi: 10.1038/s41598-024-81446-3

13. Al-Aghbar M.A., Espino Guarch M., van Panhuys N. IL-2 amplifies quantitative TCR signalling inputs to drive Th1 and Th2 differentiation. Immunology. 2024;173(1):196–208. doi: 10.1111/imm.13821

14. Riella L.V., Ueno T., Batal I., de Serres S.A., Bassil R., Elyaman W., Yagita H., Medina-Pestana J.O., Chandraker A., Najafian N. Blockade of Notch ligand δ1 promotes allograft survival by inhibiting alloreactive Th1 cells and cytotoxic T cell generation. J. Immunol. 2011;187(9):4629–4638. doi: 10.4049/jimmunol.1004076

15. Serrano-Coll H., Acevedo-Saenz L., Cardona-Castro N. A hypothetical role for Notch signaling pathway in immunopathogenesis of leprosy. Med. Hypotheses. 2017;109:162–169. doi: 10.1016/j.mehy.2017.10.009

16. Shen W., Huang J., Wang Y. Biological significance of NOTCH signaling strength. Front. Cell Dev. Biol. 2021;9:652273. doi: 10.3389/fcell.2021.652273

17. Tulip I.J., Kim S.O., Kim E.J., Kim J., Lee J.Y., Kim H., Kim S.C. Combined inhibition of STAT and Notch signalling effectively suppresses tumourigenesis by inducing apoptosis and inhibiting proliferation, migration and invasion in glioblastoma cells. Anim. Cells Syst. (Seoul). 2021;25(3):161–170. doi: 10.1080/19768354.2021.1942983

18. Zhou M., Cui Z.L., Guo X.J., Ren L.P., Yang M., Fan Z.W., Han R.C., Xu W.G. Blockade of notch signalling by γ-secretase inhibitor in lung T cells of asthmatic mice affects T cell differentiation and pulmonary inflammation. Inflamnation. 2015;38(3):1281–1288. doi: 10.1007/s10753-014-0098-5

19. Tolomeo M., Cascio A. STAT4 and STAT6, their role in cellular and humoral immunity and in diverse human diseases. Int. Rev. Immunol. 2024;43(6):394–418. doi: 10.1080/08830185.2024.2395274

20. Neal L.M., Qiu Y., Chung J., Xing E., Cho W., Malachowski A.N., Sandy-Sloat A.R., Osterholzer J.J., Maillard I., Olszewski M.A. T cell-restricted notch signaling contributes to pulmonary Th1 and Th2 immunity during cryptococcus neoformans infection. J. Immunol. 2017;199(2):643–655. doi: 10.4049/jimmunol.1601715

21. Ghosh S., Mitra P., Saha U., Nandi R., Jena S., Ghosh A., Roy S.S., Acharya M., Biswas N.K., Singh S. NOTCH pathway inactivation reprograms stem-like oral cancer cells to JAK-STAT dependent state and provides the opportunity of synthetic lethality. Transl. Oncol. 2023;32:101669. doi: 10.1016/j.tranon.2023.101669

22. Kamakura S., Oishi K., Yoshimatsu T., Nakafuku M., Masuyama N., Gotoh Y. Hes binding to STAT3 mediates crosstalk between Notch and JAK-STAT signalling. Nat. Cell Biol. 2004;6(6):547–554. doi: 10.1038/ncb1138

23. Xu H., Yang Y., Wu Q., Zhang Y. Th1/Th2 Imbalance and elevated PD-L1 in pleural effusion predict the risk of multi-drug resistant tuberculous pleuritis. Iran. J. Immunol. 2020;17(1):1–13. doi: 10.22034/iji.2020.80290

24. Wu Q., Huang Y., Zhou Y., Zhou G., Wu H., He J. Study of the association of interferon-γ gene polymorphisms and Th1/Th2 balance in tuberculosis susceptibility. Am. J. Transl. Res. 2021;13(5):5533–5539.

25. Tan Q., Xie W.P., Min R., Dai G.Q., Xu C.C., Pan H.Q., Miao C.D., Yang Z., Xu W.G., Wang H. Characterization of Th1- and Th2-type immune response in human multidrug-resistant tuberculosis. Eur. J. Clin. Microbiol. Infect. Dis. 2012;31(6):1233–1242. doi: 10.1007/s10096-011-1434-4

26. Mohammadnabi N., Shamseddin J., Emadi M., Bodaghi A.B., Varseh M., Shariati A., Rezaei M., Dastranj M., Farahani A. Mycobacterium tuberculosis: The mechanism of pathogenicity, immune responses, and diagnostic challenges. J. Clin. Lab. Anal. 2024;38(23):e25122. doi: 10.1002/jcla.25122

27. Bansal K., Sinha A.Y., Ghorpade D.S., Togarsimalemath S.K., Patil S.A., Kaveri S.V., Balaji K.N., Bayry J. Src homology 3-interacting domain of Rv1917c of Mycobacterium tuberculosis induces selective maturation of human dendritic cells by regulating PI3K-MAPK-NF-kappaB signaling and drives Th2 immune responses. J. Biol. Chem. 2010;285(47):36511–36522. doi: 10.1074/jbc.M110.158055

28. Amsen D., Spilianakis C.G., Flavell R.A. How are T(H)1 and T(H)2 effector cells made? Curr. Opin. Immunol. 2009;21(2):153–160. doi: 10.1016/j.coi.2009.03.010

29. Mowen K.A., Glimcher L.H. Signaling pathways in Th2 development. Immunol. Rev. 2004;202:203–222. doi: 10.1111/j.0105-2896.2004.00209.x

30. Zhu L., Qiu C., Dai L., Zhang L., Feng M., Yang Y., Qiu C., Zhang A., Huang J., Wang Y., Wan Y., Zhao C., Wu H., Lyu J., Zhang X., Xu J. Hsa-miR-31 Ggoverns T-cell homeostasis in HIV protection via IFN-γ-Stat1-T-Bet axis. Front. Immunol. 2021;12:771279. doi: 10.3389/fimmu.2021.771279