Assessing effects of an antigen complex from opportunistic bacteria on activation of CD54 receptor expression by human promonocytic U937 cell line

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Opportunistic pathogens play an important role in development of respiratory infections, causing high morbidity and mortality rates. A promising approach is the use of antigen-based drugs from opportunistic bacteria that stimulate the immune system. Search for appropriate assay techniques and biomarkers of immune response is an important task in their development. Potential stimulation of myeloid cells is of particular interest for these purposes. The U937 cell line is widely used as a model for analyzing the functional activity of monocytes and macrophages, being derived from human histiocytic lymphoma cells and exhibiting promonocyte characteristics, The CD54 (ICAM-1) molecule is a surface glycoprotein that functions as an adhesion receptor and plays a key role in targeted migration of leukocytes from bloodstream to inflamed tissues. Under the inflammatory stimulation, expression of ICAM-1 increases significantly on the surface of immune cells, making it a potential activation marker in certain components of innate immune system, including U937 cell model. This study considered activation of CD54 (ICAM-1) receptor expression in human U937 promonocytic cells under the influence of two different antigen complex from opportunistic pathogens, supplied with immunostimulatory copolymer, or without its addition. The test antigen complex included antigens from four species of opportunistic bacteria: Escherichia coli, Proteus vulgaris, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae. As an additional immunostimulating agent, a copolymer of 2-methyl-5-vinylpyridine and N-vinylpyrrolidone hydrochloride was used. Flow cytometry was applied in order to assess CD54 (ICAM- 1) expression on U937 cells, The cells were stimulated with peptidoglycan from S. aureus (positive control), and with mentioned variants of the antigen complex form opportunistic bacteria. The cell activity was evaluated using the activation coefficients, which reflected the increase in CD54 expression. The activation coefficient for positive controls was considered significant if it reached, at least, 50% (activation of cells by the reference antigen), whereas cell activation by the studied bacterial antigen complexes was considered significant at an activation coefficient of at least 30%. It was shown that both variants and the positive control induced a dose-dependent increase in CD54 expression. The optimal stimulation concentration was 25 µg/mL. These effects confirmed ability of the antigen complex from opportunistic pathogens to activate monocyte-macrophage cells and enhance the innate immune response. The obtained results emphasize the importance of using ICAM-1 as a marker of immune cell activation. The tested method seems to be promising in order to test effectiveness of drugs based on opportunistic bacteria.

About the authors

Evgeniy O. Kalinichenko

I. Mechnikov Research Institute for Vaccines and Sera

Email: gladius.domini@gmail.com

PhD (Medicine), Researcher, Laboratory of Mechanisms of Regulation of Immunity

Russian Federation, 5a Maly Kazenny Lane, Moscow, 105064

Olga V. Kozyreva

I. Mechnikov Research Institute for Vaccines and Sera

Email: kozyreva-11@mail.ru

Researcher, Laboratory of Mechanisms of Regulation of Immunity

Russian Federation, 5a Maly Kazenny Lane, Moscow, 105064

Nikita G. Sidorov

I. Mechnikov Research Institute for Vaccines and Sera

Author for correspondence.
Email: deel@yandex.ru

Postgraduate Student, Junior Researcher, Laboratory of Protective Antigens

Russian Federation, 5a Maly Kazenny Lane, Moscow, 105064

Ekaterina V. Sorokina

I. Mechnikov Research Institute for Vaccines and Sera

Email: sorokina-cathrine@yandex.ru

PhD, MD (Medicine), Professor, Head, Laboratory of Mechanisms of Regulation of Immunity

Russian Federation, 5a Maly Kazenny Lane, Moscow, 105064

Natalia A. Mikhailova

I. Mechnikov Research Institute for Vaccines and Sera

Email: n_michailova@inbox.ru

PhD, MD (Medicine), Professor, Head, Laboratory of Protective Antigens

Russian Federation, 5a Maly Kazenny Lane, Moscow, 105064

References

  1. Михайлова Н.А., Солдатенкова А.В., Грубер И.М., Курбатова Е.А., Свитич О.А., Зверев В.В., Лазарев С.А., Асташкина Е.А. Способ получения поликомпонентной вакцины на основе антигенов условно-патогенных микроорганизмов. Патент RU 2799527 CI, 05.07.2023. [Mikhajlova N.A., Soldatenkova A.V., Gruber I.M., Kurbatova E.A., Svitich O.A., Zverev V.V., Lazarev S.A., Astashkina E.A. Method of obtaining a multicomponent vaccine based on antigens of opportunistic microorganisms. Patent RU 2799527CI, 05.07.2023].
  2. Ade N., Martinozzi-Teissier S., Pallardy M., Rousset F. Activation of U937 cells by contact sensitizers: CD86 expression is independent of apoptosis. J. Immunotoxicol., 2006, Vol. 3, no. 4, pp. 189-197.
  3. Bui T.M., Wiesolek H.L., Sumagin R. ICAM-1: A master regulator of cellular responses in inflammation, injury resolution, and tumorigenesis. J. Leukoc. Biol., 2020, Vol. 108, no. 3, pp. 787-799.
  4. Calderaro A., Buttrini M., Farina B., MontecchiniS., De Conto F., Chezzi C. Respiratory tract infections and laboratory diagnostic methods: a review with a focus on syndromic panel-based assays. Microorganisms, 2022, Vol. 10, no. 9, 1856. doi: 10.3390/microorganisms10091856.
  5. Cazzola M., Anapurapu S., Page C.P. Polyvalent mechanical bacterial lysate for the prevention of recurrent respiratory infections: a meta-analysis. Pulm. Pharmacol. Ther. 2012, Vol. 25, no. 1, pp. 62-68.
  6. GBD 2021 Upper Respiratory Infections Otitis Media Collaborators. Global, regional, and national burden of upper respiratory infections and otitis media, 1990–2021: a systematic analysis from the Global Burden of Disease Study 2021. Lancet Infect. Dis., 2025, Vol. 25, no. 1, pp. 36-51.
  7. Lee R.A., Boucher H.W. Respiratory tract infections in the postpandemic era: a return to basics and call to action. Infect. Dis. Clin. North Am., 2024, Vol. 38, no.1, pp. xiii–xv.
  8. Nascimento C.R., Rodrigues Fernandes N.A., Gonzalez Maldonado L.A., Rossa Junior C. Comparison of monocytic cell lines U937 and THP-1 as macrophage models for in vitro studies. Biochem. Biophys. Rep., 2022, Vol. 32, 101383. doi: 10.1016/j.bbrep.2022.101383.
  9. Piroird C., Ovigne J.M., Rousset F., Martinozzi-Teissier S., Gomes C., Cotovio J., Alépée N. The Myeloid U937 Skin Sensitization Test (U-SENS) addresses the activation of dendritic cell event in the adverse outcome pathway for skin sensitization. Toxicol. In Vitro, 2015, Vol. 29, no. 5, pp. 901-916.
  10. Sundström C., Nilsson K. Establishment and characterization of a human histiocytic lymphoma cell line (U-937). Int. J. Cancer, 1976, Vol. 17, no. 5, pp. 565-577.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Kalinichenko E.O., Kozyreva O.V., Sidorov N.G., Sorokina E.V., Mikhailova N.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».