Potential Immune Biomarkers in Diagnosis and Clinical Management for Systemic Lupus Erythematosus

J Med Biochem. 2018 Apr 1;37(2):163-171. doi: 10.1515/jomb-2017-0048. eCollection 2018 Apr.

Abstract

Background: There is still no reliable, specific biomarker for precision diagnosis and clinical monitoring of systemic lupus erythematosus. The aim of this study was to investigate the importance of the determination of immunofenotypic profiles (T, B lymphocytes and NK cells) and serum cytokine concentrations (IL-17 and IFN-alpha) as potential biomarkers for this disease.

Methods: The study included 55 patients with SLE and 25 healthy controls. The proportion of T, B, NK cells were assessed in peripheral blood using flow cytometric assays while the serum cytokine concentration (IL-17 and IFNalpha) was determined by ELISA test.

Results: ROC curve analysis showed good accuracy to distinguish between patients and healthy individuals for activated T cells (AUC=0.798; p<0.001), Treg (AUC= 0.651; p=0.036), and memory B cells (AUC=0.285; p=0.002). We found statistically significant difference (p=0.036) in the levels of serum IL-17 between patients with SLE (IL-17=49.27 pg/mL) and controls (IL-17= 28.64 pg/mL).

Conclusions: Significant increase in the relative number of Treg lymphocytes, and decrease in memory B cells, as well as decrease level of IL-17, in SLE patients may be implicated in the pathogenesis of the disease. These parameters, as biomarkers, could distinguish SLE patients and no-SLE patients. Monitoring subpopulations of immune cells in peripheral blood using flow cytometry provides insight into abnormal T and B cell function in SLE. Progress in understanding the immunity at SLE, results in concrete benefits for the SLE patients, which include new clinical management and therapeutic strategies.

Uvod: Još uvijek ne postoji pouzdan, specifičan biomarker za precizno dijagnosticiranje i kliničko praćenje sistemskog lupus eritematodesa. Cilj ovog istraživanja je da se ispita značaj određivanja imunofenotipskog profila (udio T, B limfocita i NK ćelija) i serumske koncentracije citokina (IL-17 i IFN-alfa) kao potencialnih biiomarkera za ovo oboljenje.

Metode: U studiju je uključeno 55 pacijenata oboljelih od SLE i 25 zdravih osoba. Za određivanje imunofenotipskog profila (T, B limfociti i NK ćelije), iz periferne krvi ispitanika, korištena je metoda protočne citometrije, dok je koncentracija citokina u serumu (IL-17 i IFN-alfa) određena ELISA metodom.

Rezultati: Analizom ROC krive uočena je statistički značajna razlika za udio aktiviranih T limfocita (AUC=0,798; p< 0,001), T regulatornih limfocita (AUC=0,651; p=0,036), i memorijskih B ćelija (AUC=0,285; p=0,002) između pacijenata sa SLE i zdravih individua. Pronašli smo značajno veći nivo serumskog IL-17 (p=0,036) kod pacijenata sa SLE (IL-17=49,27 pg/mL) u odnosu na kontrolnu grupu (IL-17=28,64 pg/mL).

Zaključak: Značajno povećanje relativnog broja Treg limfocita i smanjenje memorijskih B ćelija, kao i povećanje nivoa IL-17 kod pacijenata s SLE može biti povezano sa patogenezom bolesti. Ovi parametri, kao biomarkeri, zbog njihove odlične specifičnosti, mogu razlikovati osobe sa i bez SLE-a. Monitoring subpopulacija imunih ćelija u perifernoj krvi pomoću protočne citometrije omogućava uvid u abnormal-nu funkciju T i B limfocita u SLE. Napredak u razumijevanju imunološke osnove kod SLE-a rezultira konkretnom koristi za pacijente sa ovim oboljenjem, što podrazumjeva nove načine kliničkog praćenja pacijenta i nove terapijske strategije.

Keywords: SLE; T and B lymphocytes; biomarkers; cytokines; flow cytometry.