Modulation of endothelial factors activity in human endothelial cells in influenza A(H1N1)pdm09 virus infection

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. Influenza A virus infection can lead to endothelial dysfunction (ED), including apoptosis of endothelial cells and modulation of endothelial factor activities. Affected biochemical factors may include those playing important roles in vascular homeostasis. However, the effect of this pathogen on the expression pattern of key endothelial factors is still unknown.

The aim of this work was to study the expression of endothelial nitric oxide synthase (eNOS) and plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1, serpin E1) in the EA.hy926 endothelial cells. Research objectives: to assess expression of eNOS and PAI-1 in endothelial cells infected with influenza virus A(H1N1)pdm09, and to identify homologous fragments in structure of viral proteins and endothelial factors.

Material and methods. Cells were infected with influenza virus A/St. Petersburg/48/16 (H1N1)pdm09 and analyzed in dynamics in 6, 12, 18, 24, 48, and 72 hrs post infection (hpi). Detection of endothelial factors expression levels was performed by immunocytochemical method (ICC) using antibodies for eNOS and PAI-1 while quantitative assessment of expression levels was carried out by program Nis-Elements F3.2 («Nikon», Japan). The search for homologous sequences between viral proteins and eNOS and PAI-1 was performed by computer comparison. Sequences were analyzed as fragments 12 amino acid residues (aar) in length.

Results and discussion. eNOS expression in infected cells had decreased to 7.9% by 6 hpi (control was taken as 100%) to 3.3% at 72 hpi. PAI-1 expression varied significantly over the course of the experiment: by 6 hpi it had decreased to 49.6%, and to 43.2% by 12 hpi. Later PAI-1 levels were: 116.3% (18 hpi); 18.9% (24 hpi); 23.5% (48 hpi), and 35% (72 hpi).

Conclusion. These results indicate that influenza A infection of endothelial cells causes a significant decrease in eNOS expression, while modulating PAI-1 one. The described phenomenon can be used in the further development of directions of pathogenetic therapy of vascular complications of infection caused by this pathogen.

About the authors

V. A. Marchenko

FSBI «A.A. Smorodintsev Research Institute of Influenza» of the Ministry of Health of Russia

Author for correspondence.
Email: vmarcenco@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6870-3157

Vladimir A. Marchenko, Graduate Student, Research Assistant of Laboratory of Systemic Virology

197376, St. Petersburg

Russian Federation

S. V. Barashkova

SPB SBIH «K.A. Rauhfus Children’s Municipal Multi-Specialty Clinical Center of High Medical Technologies»

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-5618-4510

191036, St. Petersburg

Russian Federation

I. A. Zelinskaya

FSBI «Almazov National Medical Research Centre» of the Ministry of Health of Russia

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-1971-3444

197341, St. Petersburg

Russian Federation

Ya. G. Toropova

FSBI «Almazov National Medical Research Centre» of the Ministry of Health of Russia

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0003-1629-7868

197341, St. Petersburg

Russian Federation

E. S. Ramsay

FSBI «A.A. Smorodintsev Research Institute of Influenza» of the Ministry of Health of Russia

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0001-7086-5825

197376, St. Petersburg

Russian Federation

I. N. Zhilinskaya

FSBI «A.A. Smorodintsev Research Institute of Influenza» of the Ministry of Health of Russia

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-0084-1323

197376, St. Petersburg

Russian Federation

References

  1. Fukunaga S., Ishida C., Nakaoka A., Ito T. A case of acute kidney injury and disseminated intravascular coagulation associated with influenza B viral infection. CEN Case Rep. 2014; 4(1): 95–100. https://doi.org/10.1007/s13730-014-0147-9
  2. Watanabe T., Yoshikawa H., Abe Y., Yamazaki S., Uehara Y., Abe T. Renal involvement in children with influenza A virus infection. Pediatr. Nephrol. 2003; 18(6): 541–4. https://doi.org/10.1007/s00467- 003-1143-z 3. Smeeth L., Cook C., Thomas S., Hall A.J., Hubbard R., Vallance P. Risk of deep vein thrombosis and pulmonary embolism after acute infection in a community setting. Lancet. 2006; 367(9516): 1075–9. https://doi.org/10.1016/s0140-6736(06)68474-2
  3. Corrales-Medina V.F., Madjid M., Musher D.M. Role of acute infection in triggering acute coronary syndromes. Lancet Infect. Dis. 2010; 10(2): 83–92. https://doi.org/10.1016/s1473-3099(09)70331-7
  4. Drexler H. Nitric oxide and coronary endothelial dysfunction in humans. Cardiovasc. Res. 1999; 43(3): 572–9. https://doi.org/10.1016/ s0008-6363(99)00152-2
  5. Ludwig A., Lucero-Obusan C., Schirmer P., Winston C., Holodniy M. Acute cardiac injury events ≤30 days after laboratory-confirmed influenza virus infection among U.S. veterans, 2010–2012. BMC Cardiovasc. Disord. 2015; 15: 109. https://doi.org/10.1186/s12872- 015-0095-0
  6. Kwong J.C., Schwartz K.L., Campitelli M.A., Chung H., Crowcroft N.S., Karnauchow T., et al. Acute myocardial infarction after laboratory-confirmed influenza infection. N. Engl. J. Med. 2018; 378(4): 345–53. https://doi.org/10.1056/nejmoa1702090
  7. Barnes M., Heywood A.E., Mahimbo A., Rahman B., Newall A.T., Macintyre C.R. Acute myocardial infarction and influenza: a meta-analysis of case–control studies. Heart. 2015; 101(21): 1738–47. https://doi.org/10.1136/heartjnl-2015-307691
  8. Warren-Gash C., Smeeth L., Hayward A.C. Influenza as a trigger for acute myocardial infarction or death from cardiovascular disease: a systematic review. Lancet Infect. Dis. 2009; 9(10): 601–10. https://doi.org/10.1016/s1473-3099(09)70233-6
  9. Fagnoul D., Pasquier P., Bodson L., Ortiz J.A., Vincent J.L., De Backer D. Myocardial dysfunction during H1N1 influenza infection. J. Crit. Care. 2013; 28(4): 321–7. https://doi.org/10.1016/j. jcrc.2013.01.010
  10. Tseng G.S., Hsieh C.Y., Hsu C.T., Lin J.C., Chan J.S. Myopericarditis and exertional rhabdomyolysis following an influenza A (H3N2) infection. BMC Infect. Dis. 2013; 13: 283. https://doi. org/10.1186/1471-2334-13-283
  11. Lobo M.L., Taguchi ., Gaspar H.A., Ferranti J.F., de Carvalho W.B., Delgado A.F. Fulminant myocarditis associated with the H1N1 influenza virus: case report and literature review. Rev. Bras. Ter. Intensiva. 2014; 26(3): 321–6. https://doi.org/10.5935/0103-507x.20140046
  12. Lubrano V., Balzan S. Roles of LOX-1 in microvascular dysfunction. Microvasc. Res. 2016; 105: 132–140. https://doi.org/10.1016/j. mvr.2016.02.006
  13. Kwok C.S., Aslam S., Kontopantelis E., Myint P.K., Zaman M.J., Buchan I., et al. Influenza, influenza-like symptoms and their association with cardiovascular risks: a systematic review and meta-analysis of observational studies. Int. J. Clin. Pract. 2015; 69(9): 928–37. https://doi.org/10.1111/ijcp.12646
  14. Gliozzi M., Scicchitano M., Bosco F., Musolino V., Carresi C., Scarano F., et al. Modulation of nitric oxide synthases by oxidized LDLs: role in vascular inflammation and atherosclerosis development. Int. J. Mol. Sci. 2019; 20(13): 3294. https://doi.org/10.3390/ ijms20133294
  15. Sessa W.C. eNOS at a glance. J. Cell. Sci. 2004; 117(Pt. 12): 2427– 9. https://doi.org/10.1242/jcs.01165
  16. Naseem K.M. The role of nitric oxide in cardiovascular diseases. Mol. Aspects. Med. 2005; 26(1-2): 33–65. https://doi.org/10.1016/j. mam.2004.09.003
  17. Kubes P., Suzuki M., Granger D.N. Nitric oxide: an endogenous modulator of leukocyte adhesion. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1991; 88(11): 4651–5. https://doi.org/10.1073/pnas.88.11.4651
  18. Ghosh A.K., Vaughan D.E. PAI-1 in tissue fibrosis. J. Cell. Physiol. 2012; 227(2): 493–507. https://doi.org/10.1002/jcp.22783
  19. Марченко В.А., Барашкова С.В., Зелинская И.А., Торопова Я.Г., Сорокин Е.В., Жилинская И.Н. Моделирование гриппозной инфекции у половозрелых крыс стока Wistar. Вопросы вирусологии. 2020; 65(3): 159–66. https://doi.org/10.36233/0507-4088- 2020-65-3-159-166
  20. Burry R.W. Immunocytochemistry: a Practical Guide for Biomedical Research. New York: Springer; 2010.
  21. Taylor C.R., Levenson R.M. Quantification of immunohistochemistry-issues concerning methods, utility and semiquantitative assessment II. Histopathology. 2006; 49(4): 411–24. https://doi. org/10.1111/j.1365-2559.2006.02513.x
  22. Heiss C., Rodriguez-Mateos A., Kelm M. Central role of eNOS in the maintenance of endothelial homeostasis. Antioxid. Redox Signal. 2015; 22(14): 1230–42. https://doi.org/10.1089/ars.2014.6158
  23. Lobo S.M., Watanabe A.S.A., Salomão M.L.M., Queiroz F., Gandolfi J.V., de Oliveira N.E., et al. Excess mortality is associated with influenza A (H1N1) in patients with severe acute respiratory illness. J. Clin. Virol. 2019; 116: 62–8. https://doi.org/10.1016/j.jcv.2019.05.003
  24. Petrache I., Birukov K., Zaiman A.L., Crow M.T., Deng H., Wadgaonkar R., et al. Caspase dependent cleavage of myosin light chain kinase (MLCK) is involved om TNF-alpha-mediated bovine pulmonary endothelial cell apoptosis. FASEB J. 2003; 17(3): 407–16. https://doi.org/10.1096/fj.02-0672com
  25. Petrache I., Crow M.T., Neuss M., Garcia J.G. Central involvement of Rho family GTPases in TNF-alpha mediated bovine pulmonary endothelial cell apoptosis. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2003; 306(1): 244–9. https://doi.org/10.1016/s0006-291x(03)00945-8
  26. Digard P., Elton D., Bishop K., Medcalf E., Weeds A., Pope B. Modulation of nuclear localization of the influenza virus nucleoprotein through interaction with actin filaments. J. Virol. 1999; 73(3): 2222–31. https://doi.org/10.1128/jvi.73.3.2222-2231.1999
  27. Wang S., Le T.Q., Kurihara N., Chida J., Cisse Y., Yano M., et al. Influenza virus-cytokine-protease cycle in the pathogenesis of vascular hyperpermeability in severe influenza. J. Infect. Dis. 2010; 202(7): 991–1001. https://doi.org/10.1086/656044
  28. Азарёнок А.А., Ляпина Л.А., Оберган Т.Ю., Харченко Е.П., Козлова Н.М., Жилинская И.Н. Изменение активности тканевого активатора плазминогена клеток эндотелия под воздействием вируса гриппа А и его поверхностных белков. Тромбоз, гемостаз, реология. 2014; (1): 3–8.
  29. Förstermann U., Sessa W.C. Nitric oxide synthases: regulation and function. Eur. Heart. J. 2012; 33(7): 829–37. https://doi. org/10.1093/eurheartj/ehr304
  30. Lubrano V., Balzan S. LOX-1 and ROS, inseparable factors in the process of endothelial damage. Free Radic. Res. 2014; 48(8): 841– 8. https://doi.org/10.3109/10715762.2014.929122
  31. Pirillo A., Norata G.D., Catapano A.L. LOX-1, OxLDL, and atherosclerosis. Mediators Inflamm. 2013; 2013: 152786. https://doi. org/10.1155/2013/152786
  32. Pritchard K.A. Jr., Ackerman A.W., Gross E.R., Stepp D.W., Shi Y., Fontana J.T., et al. Heat shock protein 90 mediates the balance of nitric oxide and superoxide anion from endothelial nitric-oxide synthase. J. Biol. Chem. 2001; 276(21): 17621–4. https://doi. org/10.1074/jbc.c100084200
  33. Moncada S., Palmer R.M., Higgs E.A. Nitric oxide: physiology, pathophysiology, pharmacology. Pharm. Rev. 1991; 43(2): 109–42.
  34. Ahmad R., Rasheed Z., Ahsan H. Biochemical and cellular toxicology of peroxynitrite: implications in cell death and autoimmune phenomenon. Immunopharmacol. Immunotoxicol. 2009; 31(3): 388–96. https://doi.org/10.1080/08923970802709197
  35. Natarajan M., Konopinski R., Krishnan M., Roman L., Bera A., Hongying Z., et al. Inhibitor-κB kinase attenuates Hsp90-dependent endothelial nitric oxide synthase function in vascular endothelial cells. Am. J. Physiol. Cell Physiol. 2015; 308(8): 673–83. https:// doi.org/10.1152/ajpcell.00367.2014
  36. Yasar Yildiz S., Kuru P., Toksoy Oner E., Agirbasli M. Functional stability of plasminogen activator inhibitor-1. Scientific World Journal. 2014; 2014: 858293. https://doi.org/10.1155/2014/858293
  37. Gando S., Levi M., Toh C. Disseminated intravascular coagulation. Nat. Rev. Dis. Primers. 2016; 2: 16037. https://doi.org/10.1038/ nrdp.2016.37
  38. Hallberg P., Smedje H., Eriksson N., Kohnke H., Daniilidou M., Öhman I., et al. Pandemrix-induced narcolepsy is associated with genes related to immunity and neuronal survival. EBioMedicine. 2019; 40: 595–604. https://doi.org/10.1016/j.ebiom.2019.01.041

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2021 Marchenko V.A., Barashkova S.V., Zelinskaya I.A., Toropova Y.G., Ramsay E.S., Zhilinskaya I.N.

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».