Low-Density Neutrophils and Neutrophil Extracellular Traps (NETs) Are New Inflammatory Players in Heart Failure

• Published in: Canadian journal of cardiology Vol. 40; no. 9; pp. 1524 - 1535
• Main Authors: Dumont, Benjamin L., Neagoe, Paul-Eduard, Charles, Elcha, Villeneuve, Louis, Ninni, Sandro, Tardif, Jean-Claude, Räkel, Agnès, White, Michel, Sirois, Martin G.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: England Elsevier Inc 01.09.2024
• Subjects: Aged; Biomarkers - blood; Enzyme-Linked Immunosorbent Assay; Extracellular Traps - metabolism; Female; Flow Cytometry; Heart Failure - blood; Heart Failure - immunology; Heart Failure - physiopathology; Humans; Inflammation - blood; Leukocyte Count; Male; Middle Aged; Neutrophils - metabolism; Stroke Volume - physiology
• ISSN: 0828-282X; 1916-7075; 1916-7075
• DOI: 10.1016/j.cjca.2024.03.018

Heart failure with reduced (HFrEF) or preserved ejection fraction (HFpEF) is characterized by low-grade chronic inflammation. Circulating neutrophils regroup 2 subtypes termed high- and low-density neutrophils (HDNs and LDNs). LDNs represent less than 2% of total neutrophil under physiological conditions, but their counts increase in multiple pathologies, releasing more inflammatory cytokines and neutrophil extracellular traps (NETs). The aims of this study were to assess the differential count and role of HDNs, LDNs, and NETs-related activities in patients with heart failure (HF). HDNs and LDNs were isolated from human blood by density gradient and purified by fluorescence-activated cell sorting (FACS) and their counts obtained by flow cytometry. Formation of NETs (NETosis) was quantified by confocal microscopy. Circulating inflammatory and NETosis biomarkers were measured by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Neutrophil adhesion onto human extracellular matrix (hECM) was assessed by optical microscopy. A total of 140 individuals were enrolled, including 33 healthy volunteers (HVs), 41 HFrEF (19 stable patients and 22 presenting acute decompensated HF [ADHF]), and 66 patients with HFpEF (36 stable patients and 30 presenting HF decompensation). HDNs and LDNs counts were significantly increased up to 39% and 2740%, respectively, in patients with HF compared with HVs. In patients with HF, the correlations among LDNs counts and circulating inflammatory (CRP, IL-6 and -8), troponin T, N-terminal prohormone of brain natriuretic peptide (NT-proBNP), and NETosis components were significant. In vitro, LDNs expressed more citrullinated histone H3 (H3Cit) and NETs and were more proadhesive, with ADHFpEF patients presenting the highest proinflammatory profile. Patients with HFpEF present higher levels of circulating LDNs- and NETs-related activities, which are the highest in the context of acute HF decompensation. L’insuffisance cardiaque avec fraction d’éjection réduite ou préservée est caractérisée par une inflammation chronique à bas bruit. Les neutrophiles circulants sont divisés en deux sous-types : les neutrophiles de haute densité (HDN) et les neutrophiles de faible densité (LDN). Si les LDN représentent moins de 2 % du nombre total de neutrophiles dans des conditions physiologiques normales, leur nombre augmente en présence de diverses maladies, ce qui entraîne une libération accrue de cytokines inflammatoires et de pièges extracellulaires formés par les neutrophiles, les « NET » (neutrophil extracellular traps). Cette étude visait à évaluer la différence dans le nombre et le rôle des HDN, des LDN et des activités liées aux NET chez des patients atteints d’insuffisance cardiaque. Les HDN et les LDN ont été isolés du sang humain par gradient de densité et purifiés à l’aide d’un trieur cellulaire activé par fluorescence (FACS). Leur nombre a été établi par cytométrie de flux. La formation de NET ou NETose a été quantifiée par microscopie confocale. Les biomarqueurs de l’inflammation et de la NETose ont été mesurés à l’aide de l’essai immuno-enzymatique (ELISA). L’adhésion des neutrophiles à la matrice extracellulaire humaine a été évaluée par microscopie optique. Au total, 140 personnes ont été admises dans l’étude : 33 volontaires sains, 41 patients atteints d’insuffisance cardiaque avec fraction d’éjection réduite (19 patients stables et 22 patients présentant une décompensation aiguë de l’insuffisance cardiaque) et 66 patients atteints d’insuffisance cardiaque avec fraction d’éjection préservée (36 patients stables et 30 présentant une décompensation aiguë de l’insuffisance cardiaque). Le nombre de HDN et de LDN a augmenté de manière significative, jusqu’à 39 % et 2740 %, respectivement, chez les patients atteints d’insuffisance cardiaque par rapport aux volontaires sains. Chez les patients atteints d’insuffisance cardiaque, les corrélations entre le nombre de LDN et les marqueurs circulants de l’inflammation (protéine C réactive, IL-6 et IL-8), la troponine T, le NT-proBNP (prohormone N-terminale du peptide natriurétique cérébral) et la NETose étaient significatives. In vitro, les LDN exprimaient davantage l’histone H3 citrullinée (H3Cit) et les NET et étaient davantage pro-adhésifs, les patients présentant une insuffisance cardiaque aiguë décompensée avec fraction d’éjection préservée ayant le profil pro-inflammatoire le plus élevé. Les patients atteints d’insuffisance cardiaque avec fraction d’éjection préservée présentent une plus forte concentration de LDN circulants et d’activités liées aux NET, particulièrement dans le contexte d’une décompensation aiguë de l’insuffisance cardiaque. [Display omitted]