Галектин-1 и галектин-3 как модуляторы системного баланса CD4+ Т-лимфоцитов при колоректальном раке

Abstract

Цель. Оценка взаимосвязей между уровнем галектина-1 и галектина-3 в плазме крови и субпопуляционным составом CD4+ Т-лимфоцитов (Th1, Th17 и Treg) у больных колоректальным раком (КРР), а также определение in vitro прямого модулирующего влияния опухоль-ассоциированных галектинов 1 и 3 на экспрессию ключевых транскрипционных факторов (T-bet, RORC2, Foxp3) Т-лимфоцитов. Материалы и методы. В исследование включены 26 пациентов с КРР и 17 здоровых доноров. Концентрацию галектинов 1 и 3 в плазме крови определяли с помощью иммуноферментного анализа. Субпопуляции лимфоцитов анализировали методом проточной цитофлуориметрии. Для оценки in vitro иммуномодулирующего действия галектинов 1 и 3 использовали модель Transwell-сокультивирования клеточной линии аденокарциномы толстой кишки COLO 201 и мононуклеарных лейкоцитов крови больных КРР с применением селективных ингибиторов галектина-1 (OTX008) и галектина-3 (GB1107). Экспрессию мРНК изучаемых генов оценивали методом полимеразной цепной реакции в реальном времени. Результаты. У больных КРР выявлено снижение доли циркулирующих в крови Th1и Th17-лимфоцитов и увеличение уровня Treg-клеток, наиболее выраженных на поздних стадиях заболевания, а также повышение содержания галектина-1 и галектина-3 в плазме крови. Концентрация галектина-1 отрицательно коррелировала с содержанием Th1 и Th17 и положительно - с долей Treg, в то время как уровень галектина-3 был обратно взаимосвязан с содержанием Th1-лимфоцитов. Ингибирование галектина-1 и галектина-3 в in vitro совместной культуре клеток аденокарциномы толстого кишечника COLO 201 и мононуклеарных лейкоцитов больных КРР индуцировало повышение экспрессии мРНК T-bet и RORC2 и снижение экспрессии Foxp3. Заключение. Высокие концентрации галектина-1 и галектина-3 в крови больных КРР ассоциированы с системной супрессией циркулирующих в крови CD4+ Т-лимфоцитов. Показано прямое in vitro модулирующее влияние опухоль-ассоциированных галектинов 1 и 3 на дифференцировку CD4+ Т-лимфоцитов крови пациентов с КРР. Полученные результаты обосновывают перспективы таргетного блокирования галектина-1 и галектина-3 в комбинации с существующими методами иммунотерапии колоректального рака.Aim. To evaluate the relationships between plasma levels of galectin-1 and galectin-3 and the composition of CD4+ T-lymphocyte subpopulations (Th1, Th17, and Treg) in patients with colorectal cancer (CRC) and to determine a direct in vitro modulatory effect of tumor-associated galectin-1 and galectin-3 on the expression of key T-lymphocyte transcriptional factors (T-bet, RORC2, and Foxp3). Materials and methods. The study included 26 patients with CRC and 17 healthy donors. Plasma concentrations of galectin-1 and galectin-3 were measured by enzyme-linked immunosorbent assay. Lymphocyte subpopulations were analyzed by flow cytometry. To assess the in vitro immunomodulatory effects of galectin-1 and galectin-3, a Transwell co-culture model of the colon adenocarcinoma cell line COLO 201 and peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) from CRC patients was used, employing the selective galectin-1 inhibitor OTX008 and the galectin-3 inhibitor GB1107. The mRNA expression of target genes was evaluated by quantitative real-time polymerase chain reaction. Results. Patients with CRC exhibited a decreased proportion of circulating Th1 and Th17 lymphocytes and an increased frequency of Treg cells, which is most pronounced in advanced disease stages. Plasma levels of galectin-1 and galectin-3 were also elevated. Galectin-1 concentration correlated negatively with Th1 and Th17 levels and positively with Treg levels. In contrast, the galectin-3 level was inversely associated only with the Th1 lymphocyte pool. Inhibition of galectin-1 and galectin-3 in the in vitro COLO 201/PBMC co-culture system induced increased mRNA expression of T-bet and RORC2 and decreased expression of Foxp3. Conclusion. High concentrations of galectin-1 and galectin-3 in the blood of CRC patients are associated with systemic suppression of circulating CD4+ T-lymphocytes. We demonstrated a direct in vitro modulatory effect of tumor-associated galectin-1 and galectin-3 on the differentiation of CRC patients' blood CD4+ T-lymphocytes. These findings support the prospective use of targeted blockade of galectin-1 and galectin-3 in combination with existing immunotherapies for colorectal cancer.