[Immunophenotyping by spectral cytometry reveals a profile of lymphopenia associated with deregulation with an increase in effector memory lymphocytes in a patient with a mutation in the ITPR3 gene]. / Inmunofenotipo por citometría espectral, revela un perfil de linfopenia asociado a desregulación con aumento de linfocitos de memoria efectora en paciente con mutación en el gen ITPR3.

BACKGROUND: Variants in intracellular calcium transport genes have been associated with syndromic immunodeficiencies with a SCID phenotype. CASE REPORT: Seven-year-old girl of non-consanguineous parents, in Cartagena-Colombia. At two months of age, he presented hematochezia and was diagnosed with alimentary proctolitis without improvement with restriction to milk, wheat and eggs, and malnutrition developed. At eight months, a colon biopsy shows chronic lymphoid hyperplasia, presenting with anemia, eosinophilia, but total and specific IgE to normal foods. After four years, the Immunology Service found her asymptomatic, nutritionally recovered and without allergic sensitization, but eosinophilia and elevated calprotectin persisted, suggesting an early-onset inflammatory bowel disease. Immunoglobulins were normal, lymphocyte populations with CD3, CD4 and CD8 lymphopenia. At six years old, she presented atopic dermatitis, still had elevated calprotectin and was lymphopenic. Immunophenotyping by spectral cytometry using Cytek®cFluor®Immunoprofiling-Kit14 showed lymphopenia and CD4/CD8 inversion. Naïve CD4+ and CD8+ T lymphocytes were decreased, while T-CD8+CD45RA-CCR7- and T-CD8+CD45RA+CCR7- effector memory populations were expanded. Effector and central memory CD4+ T-lymphocytes were also increased1 (Image 1). The exome revealed a heterozygous variant in the ITPR3 gene (carrier father), c.7571G>A, p.(Arg2524His); predictors classify it as having a potential eliminating effect. CONCLUSIONS: The clinical features and immunophenotype of this candidate variant differ from others related to intracellular calcium transport. They are functional studies necessary to validate their causality. A patient with a potentially deleted variant presents an immunophenotype with CD3 lymphopenia and persistent lymphocyte activation.

ANTECEDENTES: Las variantes en genes del transporte de calcio intracelular han sido asociadas a inmunodeficiencias sindrómicas con un fenotipo IDCG. REPORTE DE CASO: Niña de siete años, de padres no consanguíneos, en Cartagena-Colombia. A los dos meses de vida, presenta hematoquecia y se diagnostica con proctolitis alimentaria sin mejoría con restricción a leche, trigo y huevo, desarrollando desnutrición. A los ocho meses, una biopsia de colon muestra hiperplasia linfoide crónica, cursa con anemia, eosinofilia, pero IgE total y específica a alimentos normales. A los cuatro años, el Servicio de Inmunología la encuentra asintomática, recuperada nutricionalmente y sin sensibilización alérgica, pero persiste eosinofilia y calprotectina elevada, sugiriendo una enfermedad inflamatoria intestinal de inicio temprano. Las inmunoglobulinas fueron normales, poblaciones linfocitarias con linfopenia CD3, CD4 y CD8. A los seis años, presenta dermatitis atópica, sigue con calprotectina elevada y linfopénica. El inmunofenotipo por citometría espectral mediante Cytek®cFluor®Immunoprofiling-Kit14, mostró linfopenia e inversión CD4/CD8. Los linfocitos T-vírgenes CD4+ y CD8+ estaban disminuidos, en cambio las poblaciones de memoria efectora T-CD8+CD45RA-CCR7- y T-CD8+CD45RA+CCR7­ estaban expandidas. Los linfocitos T-CD4+ de memoria efectora y central, también estaban aumentados1 (Imagen 1). El exoma reveló una variante heterocigótica en el gen ITPR3 (padre portador), c.7571G>A, p.(Arg2524His); los predictores la clasifican como de potencial efecto deletéreo. CONCLUSIONES: La clínica y el inmunofenotipo de esta variante candidata difiere de otras relacionadas con el transporte del calcio intracelular. Son necesarios estudios funcionales para validar su causalidad. Una paciente con una variante potencialmente deletérea, presenta un inmunofenotipo con linfopenia CD3 y activación persistente de los linfocitos.

[Cytokine measurement using a multiplex technique with spectral flow cytometry: application in the study of the immunobiology of ascariasis]. / Medición de citoquinas mediante una técnica multiplex por citometría espectral: aplicación en el estudio de la inmunobiología de la ascariasis.

OBJECTIVE: To quantify the production of Th1/Th2/Th17 cytokines induced by Ascaris lumbricoides antigens in peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) using a multiplex technique. METHODS: PBMCs were cultured from individuals with mild A. lumbricoides infection (n = 20) and uninfected individuals (n = 21) and stimulated with A. lumbricoides extract (ExtAscaris), a mix of anti-CD2/CD3/CD28 (CDmix) as a positive control, and only medium (negative control). Cytokines in the supernatants were measured using the BD™ Cytometric Bead Array Human Th1/Th2/Th17 kit, to identify IFN-γ, TNF, IL-10, IL-6, IL-4, IL-2, and IL-17A. Readings were taken on a spectral cytometer (Northern Lights, Cytek, USA), and analysis was performed using R software with packages "tidyverse," "beadplexr," "flowCore," and "arsenal." Cytokine concentrations were calculated using a 5-parameter logistic curve. The t-test was used to compare cases and controls, and statistical significance was set at p < 0.05. The study was approved by the Ethics Committee of the University of Cartagena and the participants provided informed consent. This study was financially supported by the Colombian Sistema General de Regalías under the BPIN2020000100405 - BPIN2020000100364. RESULTS: Efficient fluorescence intensity extraction for each cytokine was achieved using detection channel R8 and the "mclust" clustering model (Figure 1). No significant differences were found in the levels of the seven cytokines between cases and controls (Figure 2). Although the IFN-γ response to ExtAscaris was higher in cases than in controls (252.5 ng/mL vs. 173.1 ng/mL), the difference was not significant. IL-17A (detection limit: 18.9 pg/mL) was more detectable in cases than controls (5 cases, 23% vs. 2 controls, 9.5%). IL-4 was only detected in the supernatants from CDmix-stimulated cultures but not with the Ascaris extract (Figure 2). CONCLUSIONS: The multiplex technique using spectral flow cytometry combined with open-source software analysis proved applicable for quantifying cytokines induced by A. lumbricoides antigens in PBMCs. However, a more sensitive method is needed to evaluate IL-4 response in the context of ascariasis. The results did not reveal significant differences in cytokine production between cases and controls for the evaluated stimuli.

OBJETIVOS: Cuantificar la producción de citoquinas Th1/Th2/Th17, inducida por antígenos de Ascaris lumbricoides en PBMCs, utilizando una técnica de multiplex. MÉTODOS: Se realizaron cultivos de PBMCs de personas con infección leve por A. lumbricoides (n = 20), y no infectadas (n = 21), y se estimularon con extracto de A. lumbricoides (ExtAscaris), un mix de anti-CD2/CD3/CD28 (CDmix), como control positivo, y solo medio (control negativo). Las citoquinas en los sobrenadantes, se midieron usando el estuche BD™ Cytometric Bead Array Human Th1/Th2/Th17, para identificar IFN-γ, TNF, IL-10, IL-6, IL-4, IL-2 e IL-17A. La lectura se realizó en un citómetro espectral (Northern Lights, Cytek, USA), y el análisis en software R, usando los paquetes tidyverse, beadplexr, flowCore y arsenal. Se calculó la concentración de citoquinas mediante ajuste de curva logística de cinco parámetros. Se empleó la prueba t para comparar casos y controles y una p < 0,05, se consideró como significativa. Se contó con autorización del Comité de Ética de la Universidad de Cartagena para hacer la investigación y con el consentimiento informado por parte de los participantes. Este trabajo fue financiado por el Sistema General de Regalías de Colombia, bajo el BPIN2020000100405 - BPIN2020000100364. RESULTADOS: Al utilizar el canal de detección R8 para identificar las citoquinas y el modelo de agrupamiento mclust, se extrajo eficientemente la intensidad de fluorescencia para cada citoquina (Figura 1). No se encontraron diferencias significativas en los niveles de las siete citoquinas entre casos y controles (Figura 2). Aunque la respuesta de IFN-, γ hacia ExtAscaris fue más alta en los casos de controles (252,5 ng/mL vs 173,1 ng/mL), la diferencia no fue significativa. La IL-17A (límite de detección: 18,9 pg/mL) fue más detectable en casos que en controles (cinco casos, 23% vs dos controles, 9,5%). La IL-4 solo se detectó en los sobrenadantes de cultivos estimulados con CDmix, pero no con el extracto de Ascaris (Figura 2). CONCLUSIONES: La técnica multiplex por citometría espectral, combinada con el análisis en software de licencia libre, se mostró aplicable para cuantificar citoquinas inducidas por antígenos de A. lumbricoides en PBMCs. Sin embargo, se requiere de un método más sensible para evaluar la respuesta de IL-4 en el contexto de la ascariasis. Los resultados no revelaron diferencias significativas en la producción de citoquinas entre casos y controles para los estímulos evaluados.

Cystatin from the helminth Ascaris lumbricoides upregulates mevalonate and cholesterol biosynthesis pathways and immunomodulatory genes in human monocyte-derived dendritic cells.

Background: Ascaris lumbricoides cystatin (Al-CPI) prevents the development of allergic airway inflammation and dextran-induced colitis in mice models. It has been suggested that helminth-derived cystatins inhibit cathepsins in dendritic cells (DC), but their immunomodulatory mechanisms are unclear. We aimed to analyze the transcriptional profile of human monocyte-derived DC (moDC) upon stimulation with Al-CPI to elucidate target genes and pathways of parasite immunomodulation. Methods: moDC were generated from peripheral blood monocytes from six healthy human donors of Denmark, stimulated with 1 µM of Al-CPI, and cultured for 5 hours at 37°C. RNA was sequenced using TrueSeq RNA libraries and the NextSeq 550 v2.5 (75 cycles) sequencing kit (Illumina, Inc). After QC, reads were aligned to the human GRCh38 genome using Spliced Transcripts Alignment to a Reference (STAR) software. Differential expression was calculated by DESEq2 and expressed in fold changes (FC). Cell surface markers and cytokine production by moDC were evaluated by flow cytometry. Results: Compared to unstimulated cells, Al-CPI stimulated moDC showed differential expression of 444 transcripts (|FC| ≥1.3). The top significant differences were in Kruppel-like factor 10 (KLF10, FC 3.3, PBH = 3 x 10-136), palladin (FC 2, PBH = 3 x 10-41), and the low-density lipoprotein receptor (LDLR, FC 2.6, PBH = 5 x 10-41). Upregulated genes were enriched in regulation of cholesterol biosynthesis by sterol regulatory element-binding proteins (SREBP) signaling pathways and immune pathways. Several genes in the cholesterol biosynthetic pathway showed significantly increased expression upon Al-CPI stimulation, even in the presence of lipopolysaccharide (LPS). Regarding the pathway of negative regulation of immune response, we found a significant decrease in the cell surface expression of CD86, HLA-DR, and PD-L1 upon stimulation with 1 µM Al-CPI. Conclusion: Al-CPI modifies the transcriptome of moDC, increasing several transcripts encoding enzymes involved in cholesterol biosynthesis and SREBP signaling. Moreover, Al-CPI target several transcripts in the TNF-alpha signaling pathway influencing cytokine release by moDC. In addition, mRNA levels of genes encoding KLF10 and other members of the TGF beta and the IL-10 families were also modified by Al-CPI stimulation. The regulation of the mevalonate pathway and cholesterol biosynthesis suggests new mechanisms involved in DC responses to helminth immunomodulatory molecules.

[Characterization of peripheral blood cellular populations in relation to Ascaris Lumbricoides infection in rural areas of Bolívar]. / Caracterización de poblaciones celulares en sangre periférica, con relación a la infección por Ascaris lumbricoides en zonas rurales de Bolívar.

OBJECTIVE: To compare the relative frequencies of immune cell populations in the peripheral blood according to A. lumbricoides infection status. METHODS: Peripheral blood samples were collected from participants infected (n = 35) and uninfected with A. lumbricoides (n=27) residing in different rural municipalities of Bolívar. Infection was diagnosed using two coprological examinations and the Kato-Katz technique. Immunophenotyping was performed using two panels of markers and staining in fresh blood. The flow cytometry reading was performed on a spectral cytometer (Northern Lights, Cytek, USA). The populations identified in the first panel (Figure 1) were T lymphocytes (CD45+ CD3+), CD4+ or CD8+, B lymphocytes (CD45+ SSClow CD3- CD19+), neutrophils (CD45+ SSChi CD3- CD16+), and eosinophils (CD45+ SSChi CD3- CD16low). Monocytes were identified in another panel (Figure 2): classical (CD14++ CD16 -), intermediate (CD14++ CD16+), and non-classical (CD14+ CD16++). Dendritic cells, including CD123 + + CD303 + (plasmacytoid), HLA-DR + + CD1c + (myeloid CD1c +), and CD14-CD141 + + (myeloid CD141 +), were also identified. The study received approval from the Ethics Committee of the University of Cartagena, and participants provided informed consent. Funding was provided by the Colombian Sistema General de Regalías under BPIN2020000100405 - BPIN2020000100364. RESULTS: No significant differences were observed in age [mean cases: 35.69 (SD: 17.7) vs. controls: 37.04 (SD: 15.6) years] or sex (cases: 62.9% vs. controls: 74.1%) (Table 1). All infections were mild, with a median of 96 eggs (IQR, 48-216). A marginally significant difference was observed only in the percentage of neutrophils (45.37% in cases vs. 54.79% in controls, p=0.041) (Figure 3). Although the frequency of eosinophils was higher in the cases (8.1% vs. 6%), this difference was not significant (p=0.138) (Figure 3). No significant differences were observed in the populations of monocytes or dendritic cells between cases and controls (Figure 4). CONCLUSION: Mild A. lumbricoides infection appears to affect the number of neutrophils in peripheral blood. The low infection intensity in the studied samples may explain the lack of a significant impact on other cellular populations.

OBJETIVO: Comparar las frecuencias relativas de poblaciones de células inmunes en sangre periférica de acuerdo con el estado de infección por A. lumbricoides. MÉTODOS: Se recolectaron muestras de sangre periférica de participantes infectados (n=35) y no infectados con A. lumbricoides (n=27), residentes en distintos municipios rurales de Bolívar. La infección se diagnosticó por dos métodos coprológicos y la técnica de Kato-Katz. El inmunofenotipo se determinó con dos baterías de marcadores y tinciones en sangre fresca. La lectura fue realizada en un citómetro espectral (Northern Lights, Cytek, USA). Las poblaciones identificadas en la primera batería (Figura 1) fueron linfocitos T (CD45+ CD3+) CD4+ o CD8+, linfocitos B (CD45+ SSClow CD3- CD19+), neutrófilos (CD45+ SSChi CD3- CD16+), y eosinófilos (CD45+ SSChi CD3- CD16low). Los monocitos se identificaron en otra batería (Figura 2): clásicos (CD14++ CD16­), intermedios (CD14++ CD16+), y no clásicos (CD14+ CD16++). También se identificaron células dendríticas, tales como: CD123++ CD303+ (plasmocitoides), HLA-DR++ CD1c+ (mieloides CD1c+), y CD14- CD141++ (mieloides CD141+). El estudio recibió la aprobación del Comité de Ética de la Universidad de Cartagena, y los participantes otorgaron su consentimiento informado. La financiación fue proporcionada por el Sistema General de Regalías de Colombia, bajo el BPIN2020000100405 - BPIN2020000100364. RESULTADOS: No se observaron diferencias significativas en edad [media = casos: 35,69 (DE: 17,7) vs controles: 37,04 (DE: 15,6 años] o sexo (casos: 62,9% vs. controles: 74,1%). Todas las infecciones fueron leves con una mediana de huevos de 96 (RIC: 48 - 216). Solo se encontró diferencia significativa marginal en el porcentaje de neutrófilos (45,37% en los casos vs 54,79% en controles, p=0,041). Si bien la frecuencia de eosinófilos fue más alta en los casos (8,1% vs. 6%), esta diferencia no alcanzó la significancia (p=0,138). No se observaron diferencias significativas en las poblaciones de monocitos o células dendríticas entre casos y controles (Figura 4). CONCLUSIÓN: La infección leve por A. lumbricoides parece afectar el número de neutrófilos en sangre periférica. Es posible que por la baja intensidad de la infección en la muestra estudiada, no se detecte un impacto importante de la misma sobre el resto de las poblaciones celulares. Palabras claves: Helmintos; Ascaris lumbricoides; Citometría de flujo; Inmunofenotipado; Neutrófilos.

[Characterization of asthma phenotypes in children of the tropics]. / Caracterización de fenotipos de asma en niños del trópico.

OBJECTIVE: Determine the main asthma phenotypes in a population of asthmatic children in Cartagena, Colombia. METHODS: 107 children (7 to 17 years old) with a previous diagnosis of asthma were recruited. Biomarkers of T2 inflammation were evaluated by measuring FeNO, eosinophil count in peripheral blood by hemocytometry, and determination of specific IgE to mite allergens by ELISA. The study was approved by the ethics committee of the University of Cartagena (SGR, Grant BPIN2020000100405). RESULTS: The average age of patients was 10,9 years. 19,6% of the children did not show elevation of any of the T2 inflammation biomarkers evaluated (FeNO<20ppb, eos<300/ul, negative specific IgE), so they were considered patients with non-allergic asthma (non-T2). 71,9% of all patients were sensitized to at least one allergen, this phenotype was considered allergic asthma. 30,8% of the patients presented the three elevated biomarkers (FeNO>20ppb + eos >300/ul + positive specific IgE), this phenotype was classified as high T2 allergic asthma. A moderate correlation (Spearman rho=0,44, p<0,0001) was found between FeNO values and eosinophil counts. CONCLUSION: In this study, the following phenotypes were found: allergic asthma, high T2 asthma, and non-allergic asthma. Most patients presented a type 2 inflammatory phenotype with allergic sensitization. In addition to the measurement of specific IgE, the use of FeNO and eosinophil count in peripheral blood help to accurately determine those patients with high T2 asthma phenotypes.

OBJETIVO: Determinar los fenotipos principales de asma en una población de niños asmáticos en Cartagena, Colombia. MÉTODOS: Se reclutaron 107 niños (entre 7 y 17 años), con diagnóstico previo de asma. Se evaluaron biomarcadores de inflamación T2 mediante la medición de FeNO, conteo de eosinófilos en sangre periférica mediante hemocitometría, y la determinación de IgE específica a alergenos de ácaros mediante ELISA. El estudio fue aprobado por el Comité de Ëtica de la Universidad de Cartagena (SGR, Grant BPIN2020000100405). RESULTADOS: La edad media de los pacientes fue de 10,9 años. El 19,6% de los niños no mostró elevación de ninguno de los biomarcadores de inflamación T2 evaluados (FeNO<20 ppb, eos<300/ul, IgE específica negativa), por lo que se consideraron como pacientes con asma no alérgica (no-T2). El 71,9% de todos los pacientes estaban sensibilizados al menos a un alergeno considerándose este fenotipo como asma alérgica. El 30,8% de los pacientes presentaron los tres biomarcadores elevados (FeNO>20 ppb + eos >300/ul + IgE específica positiva), clasificando este fenotipo como asma alérgica T2 alta. Se encontró una correlación moderada (Spearman rho=0,44, p<0,0001) entre los valores de FeNO y los conteos de eosinófilos. CONCLUSIÓN: En este estudio se encontraron los siguientes fenotipos de asma alérgica: asma T2 alta y asma no alérgica. La mayoría de los pacientes presentó un fenotipo inflamatorio tipo 2 con sensibilización alérgica. Además de la medición de la IgE específica, el uso del FeNO y los conteos de eosinófilos en sangre periférica ayudan a determinar con mayor exactitud a aquellos pacientes con fenotipos de asma T2 alto.

[Circulating populations of CD4+ CD25+ CD127- regulatory t lymphocytes in peripheral blood of allergic asthmatic children]. / Determinación de poblaciones circulantes en sangre periférica de linfocitos T, reguladores CD4+ CD25+ CD127-, en niños asmáticos alérgicos.

OBJECTIVE: To carry out a preliminary analysis on the Treg lymphocyte counts present in the peripheral blood of allergic asthmatic children from the city of Cartagena, Colombia, compared to healthy controls. METHODS: We compared cytometry counts of ten asthmatic patients (age 7-16 years) and seven healthy controls (6-12 years), recruited in the city of Cartagena. Peripheral blood samples were stained using Cytek's 14-color cFluor Immunoprofiling kit (Cytek® cFluor® Immunoprofiling Kit 14 Color RUO kit), and analyzed on a Northern Lights™ spectral cytometer (Cytek® Biosciences, Fremont, CA, USA), to read 50.000 events per sample. The data obtained were analyzed in SpectroFlo® and FlowJo. The study was approved by the ethics committee of the University of Cartagena (SGR, Grant BPIN2020000100405). RESULTS: The frequency of CD3+, CD4+, CD25+, CD127- Tregs was 11% of all CD4+ T cells, with a range of minimum 8,1% and maximum 17,7%. There was no significant difference in the proportion of Tregs between allergic asthmatic patients and healthy controls (P = 0,2). CONCLUSIONS: With this preliminary sample size, no significant differences were found in the Treg lymphocyte population between allergic asthmatic patients and healthy controls. The 14-color multiplexed panel is a useful tool not only to count CD3+ and CD4+ populations, but also to obtain the percentage of regulatory T cells using cell surface markers.

OBJETIVO: Realizar un análisis preliminar sobre los conteos de linfocitos Tregs presentes en sangre periférica de niños asmáticos alérgicos de la ciudad de Cartagena, comparado con controles sanos. MÉTODOS: Se compararon los conteos de citometría de diez pacientes asmáticos (entre 7 y16 años) y siete controles sanos (entre 6 y12 años), reclutados en la ciudad de Cartagena. La muestra de sangre periférica fue teñida empleando el kit de inmunofenotipo multiplexado de 14 colores de Cytek (Cytek® cFluor® Immunoprofiling Kit 14 Color), y analizada en un citómetro espectral Northern Lights™ (Cytek® Biosciences, Fremont, CA, USA), a lectura de 50.000 eventos por muestra. Los datos obtenidos fueron analizados en SpectroFlo® y FlowJo. El estudio fue aprobado por el Comité de Ética de la Universidad de Cartagena. RESULTADOS: El panel de tinción funcionó apropiadamente y dentro de los parámetros apropiados. Se obtuvo un promedio de células Tregs CD3+, CD4+, CD25+ y CD127- del 11% de todos los CD4+ en las muestras estudiadas, con un rango de mínimo de 8,1% y un máximo de 17,7%. No hubo diferencias significativas en la proporción de linfocitos Tregs entre los pacientes asmáticos alérgicos y los controles sanos (P = 0.2). CONCLUSIONES: Con este tamaño de muestra preliminar, no se encontraron diferencias significativas en la población de linfocitos Tregs entre los pacientes asmáticos alérgicos y los controles sanos. El panel multiplexado de 14 colores es una herramienta útil no solo para derivar las poblaciones CD3+ y CD4+, sino también para obtener el porcentaje de células T reguladoras empleando marcadores de superficie celular.