По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 616–002.71–06:616.98:579.842.23:612.017.1 DOI:10.33920/med-08-2108-08

Изменение метаболизма клеток врожденного иммунитета теплокровных животных, инфицированных дормантными формами Yersinia pseudotuberculosis

Ляпун Ирина Николаевна канд. биол. наук, старший научный сотрудник лаборатории молекулярной микробиологии, ФГБНУ «Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени Г. П. Сомова» Роспотребнадзора, 690087, г. Владивосток, ул. Сельская, д. 1, e-mail: irinalyapun@list.ru, https://orcid.org/0000-0002-5290-3864
Рязанова Ольга Сергеевна младший научный сотрудник лаборатории молекулярной микробиологии, ФГБНУ «Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени Г. П. Сомова» Роспотребнадзора, 690087, г. Владивосток, ул. Сельская, д. 1, e-mail: irina-lyapun@list.ru
Дробот Елена Игоревна канд. биол. наук, старший научный сотрудник лаборатории молекулярной микробиологии, ФГБНУ «Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени Г. П. Сомова» Роспотребнадзора, 690087, г. Владивосток, ул. Сельская, д. 1, e-mail: irinalyapun@list.ru, https://orcid.org/0000-0001-7672-1582
Матосова Екатерина Владимировна младший научный сотрудник лаборатории молекулярной микробиологии, ФГБНУ «Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени Г. П. Сомова» Роспотребнадзора, 690087, г. Владивосток, ул. Сельская, д. 1, e-mail: irina-lyapun@list.ru, https://orcid.org/0000-0001-9968-3347
Бынина Марина Павловна младший научный сотрудник лаборатории молекулярной микробиологии, ФГБНУ «Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени Г. П. Сомова» Роспотребнадзора, 690087, г. Владивосток, ул. Сельская, д. 1, e-mail: irina-lyapun@list.ru, https://orcid.org/0000-0001-8255-328X

Под воздействием неблагоприятных факторов внешней среды микроорганизмы переходят в жизнеспособное, но некультивируемое состояние и формируют дормантный (дремлющий) клеточный фенотип, характеризующийся отсутствием роста и метаболической активности. Дормантные формы бактерий не выявляются традиционными микробиологическими методами, однако они играют большую роль в развитии затяжных и хронических инфекций у животных и человека. Цель работы: охарактеризовать экспериментальный инфекционный процесс у теплокровных животных, индуцированный дормантными фенотипами Y. pseudotuberculosis, и оценить изменение активности ферментных систем клеток эффекторов воспаления. Для исследования были взяты бактерии из культуры, хранившейся в статических условиях 10 лет в пробирке под слоем вазелина при температуре 4–6 оС. Ультраструктурные признаки дормантных клеточных форм были подтверждены трансмиссионной электронной микроскопией. Жизнеспособность дормантных клеток оценивалась молекулярно-генетическим методом (ПЦР). Отсутствие репродуктивной активности дормантных фенотипов Y. pseudotuberculosis проверяли путем многократных посевов на LBбульон, среды Эндо и Серова и инкубации при температурах 4–6, 22–24 и 37 оС. Далее исследовали активность ферментных систем клеток эффекторов воспалительного процесса in vivo. В ходе экспериментальной инфекции у животных наблюдалось постепенное увеличение количества эффекторных клеток воспаления. Превалирующее количество нейтрофилов (65–70 %) на 14–21-е сутки инфицирования свидетельствовало о развивающемся воспалительном процессе. При реверсии дормантной формы Y. pseudotuberculosis in vivo и развитии воспалительного процесса в клетках перитонеального экссудата инфицированных животных угнетается активность кислород- и нитроксидзависимой бактерицидных систем, о чем свидетельствуют низкие значения лактатдегидрогеназы, миелопероксидазы и оксида азота. Таким образом, полученные данные свидетельствуют о возможности реверсии дормантных форм Y. pseudotuberculosis в вегетативные через 21 сутки после инфицирования. Со стороны клеток врожденного иммунитета выявлена модуляция активности внутриклеточных ферментов, направленная на индукцию антимикробной защиты.

Литература:

1. Hottes A. K., Freddolino P. L., Khare A., Donnell Z. N., Liu J. C., Tavazoie S. Bacterial adaptation through loss of function. PLoS Genet. 2013; 9 (7): e1003617. https://doi.org/10.1371/journal. pgen.1003617.

2. Stower H. Molecular evolution: Adaptation by loss of function. Nature Reviews Genetics. 2013; 14 (9): 596. https://doi.org/10.1038/nrg3557.

3. Berthelot J. M., de la Cochetière M. F., Potel G., Le Goff B., Maugars Y. Evidence supporting a role for dormant bacteria in the pathogenesis of spondylarthritis. Joint Bone Spine. 2013; 80 (2): 135–40. https://doi.org/10.1016/j.jbspin.2012.08.002.

4. Dworkin J., Shah I. M. Exit from dormancy in microbial organisms. Nature Reviews Microbiology. 2010; 8 (12): 890–6. https://doi.org/10.1038/nrmicro2453.

5. Kim J. S., Chowdhury N., Yamasaki R., Wood T. K. Viable but non-culturable and persistence describe the same bacterial stress state. Environ Microbiol. 2018; 20 (6): 2038–2048. https://doi. org/10.1111/1462–2920.14075.

6. Сомова Л. М., Андрюков Б. Г., Ляпун И. Н. Гетероморфизм клеточной персистенции возбудителей сапронозов в различных условиях среды обитания. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2020; 1 (97): 62–71. ht tps://doi.org/10.36233/0372-9311-2 020-97-1-62-71.

7. Лойда З., Госсрау Р., Шиблер Т. Гистохимия ферментов лабораторные методы. Москва: Мир. 1982, 272 с.

8. Green L. C., Wagner D. A., Glogowski J., Skipper P. L., Wishnok J., Tannenbaum S. R. Analysis of nitrate, nitrite and [15N] nitrate in biological fluids. Analytical Biochemistry. 1982; 126: 131–138. https://doi.org/10.1016/0003–2697 (82) 90118-X.

9. Bras M., Queenan B., Susin S. A. Programmed cell death via mitochondria: different modes of dying. Biochemistry (Moscow). 2005; 70 (2): 231–239. https://doi.org/10.1007/s10541-005-0105-4.

10. Bi Y., Wang X., Han Y., Guo Z., Yang R. Yersinia pestis Versus Yersinia pseudotuberculosis: Effects on Host Macrophages. Scandinavian Journal of Immunology. 2012; 76 (6): 541–551. https://doi. org/10.1111/j.1365–3083.2012.02767.x.

11. Pujol C., Bliska J. B. Turning Yersinia pathogenesis outside in: subversion of macrophage function by intracellular yersiniae. Clinical Immunology. 2005; 114: 216–226. https://doi.org/10.1016/j.clim.2004.07.013.

1. Hottes A. K., Freddolino P. L., Khare A., Donnell Z. N., Liu J. C., Tavazoie S. Bacterial adaptation through loss of function. PLoS Genet. 2013; 9 (7): e1003617. https://doi.org/10.1371/journal. pgen.1003617.

2. Stower H. Molecular evolution: Adaptation by loss of function. Nature Reviews Genetics. 2013; 14 (9): 596. https://doi.org/10.1038/nrg3557.

3. Berthelot J. M., de la Cochetière M. F., Potel G., Le Goff B., Maugars Y. Evidence supporting a role for dormant bacteria in the pathogenesis of spondylarthritis. Joint Bone Spine. 2013; 80 (2): 135–40. https://doi.org/10.1016/j.jbspin.2012.08.002.

4. Dworkin J., Shah I. M. Exit from dormancy in microbial organisms. Nature Reviews Microbiology. 2010; 8 (12): 890–6. https://doi.org/10.1038/nrmicro2453.

5. Kim J. S., Chowdhury N., Yamasaki R., Wood T. K. Viable but non-culturable and persistence describe the same bacterial stress state. Environ Microbiol. 2018; 20 (6): 2038–2048. https://doi. org/10.1111/1462–2920.14075.

6. Somova L. M., Andryukov B. G., Lyapun I. N. Heteromorphism of Persistence of Sapronosis Causative. Agents in Cells in Various Environmental Conditions. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii (Journal of microbiology, epidemiology and immunobiology, Russian journal). 2020; 1 (97): 62–71. (in Russian) https://doi.org/10.36233/0372-9311-2020-97-1-62-71.

7. Loida Z., Gossrau R., Shibler T. Histochemistry of enzymes: laboratory methods. Moscow: The World. 1982. (in Russian)

8. Green L. C., Wagner D. A., Glogowski J., Skipper P. L., Wishnok J., Tannenbaum S. R. Analysis of nitrate, nitrite and [15N] nitrate in biological fluids. Analytical Biochemistry. 1982; 126: 131–138. https://doi.org/10.1016/0003–2697 (82) 90118-X.

9. Bras M., Queenan B., Susin S. A. Programmed cell death via mitochondria: different modes of dying. Biochemistry (Moscow). 2005; 70 (2): 231–239. https://doi.org/10.1007/s10541-005-0105-4.

10. Bi Y., Wang X., Han Y., Guo Z., Yang R. Yersinia pestis Versus Yersinia pseudotuberculosis: Effects on Host Macrophages. Scandinavian Journal of Immunology. 2012; 76 (6): 541–551. https://doi. org/10.1111/j.1365–3083.2012.02767.x.

11. Pujol C., Bliska J. B. Turning Yersinia pathogenesis outside in: subversion of macrophage function by intracellular yersiniae. Clinical Immunology. 2005; 114: 216–226. https://doi.org/10.1016/j.clim.2004.07.013.

Для сохранения жизнеспособности и патогенного потенциала в постоянно меняющихся условиях среды обитания патогенные бактерии реализуют свой богатый арсенал адаптационных стратегий [1, 2]. При продолжительных по времени и чрезвычайных по силе воздействия неблагоприятных факторах внешней среды микроорганизмы переходят в жизнеспособное, но некультивируемое состояние и формируют дормантный (дремлющий) клеточный фенотип [3–5]. Эта анаболическая субпопуляция бактерий характеризуется отсутствием роста, минимальным уровнем метаболизма и не выявляется традиционными микробиологическими методами, однако как потенциальные инфекционные агенты дормантные клетки сохраняют эпидемиологическое значение [4, 5]. При попадании в благоприятные условия теплокровного организма дремлющие клетки патогенных бактерий способны к рекультивированию (реверсии) и индукции инфекционного процесса.

В доступной отечественной и зарубежной научной литературе имеются многочисленные сведения о микробиологическом рекультивировании дормантных клеточных форм бактерий [1–3, 5]. Однако нам не встретилась динамическая характеристика экспериментального инфекционного заболевания, индуцированного некультивируемыми субпопуляциями штаммов патогенных бактерий на моделях животных.

Цель работы: охарактеризовать экспериментальный инфекционный процесс у теплокровных животных, индуцированный дормантными фенотипами Y. pseudotuberculosis, и оценить изменение активности ферментных систем клеток эффекторов воспаления.

Для исследования патогенности статичной культуры штамма 512-I Y. pseudotuberculosis проводилось заражение экспериментальных животных (белые беспородные мыши массой 18–20 г) внутрибрюшинно по 100 мкл микробной взвеси в концентрации 109 КОЕ/мл на особь. Бактерии взяты из культуры, хранившейся в статических условиях 10 лет в рабочей коллекции микроорганизмов НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Г. П. Сомова в пробирке под слоем вазелина при температуре 4–6 оС в соответствии с МУ 2.1.4.1057–01. Дормантные клеточные формы получали путем удаления масляного слоя и сбора микробной массы, клетки промывали стерильным физиологическим раствором с последующим центрифугированием. Ультраструктурные признаки дормантных клеточных форм были подтверждены трансмиссионной электронной микроскопией [6]. Жизнеспособность дормантных клеток оценивалась молекулярно-генетическим методом (ПЦР). Отсутствие репродуктивной активности дормантных фенотипов Y. pseudotuberculosis проверяли путем многократных посевов на LB-бульон, среды Эндо и Серова и инкубации при температурах 4–6, 22–24 и 37 оС.

Для Цитирования:
Ляпун Ирина Николаевна, Рязанова Ольга Сергеевна, Дробот Елена Игоревна, Матосова Екатерина Владимировна, Бынина Марина Павловна, Изменение метаболизма клеток врожденного иммунитета теплокровных животных, инфицированных дормантными формами Yersinia pseudotuberculosis. Санитарный врач. 2021;8.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: