Inflammation induced by different plasmid types of russian Yersinia pseudotuberculosis strains

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

In the 2000s, a scientific interest to the Far Eastern scarlet-like fever (FESLF) mainly recorded In Russia and Japanwas remarkably increased. Such clinical and epidemic manifestation of human pseudotuberculosis is related to a certain bacterial clonal lineage characterized by a specific plasmid profile (pVM82, pYV48), sequence type (2ST) as well as the yadA gene allele (1st allele). In our study we examined features of inflammatory changes characterizing plasmidassociated pathogenicity of the FESLF pathogen. In addition, organ histopathology in experimental animals infected intraperitoneally with Y. pseudotuberculosis strains of the four plasmid types 48+:82+; 48+:82-; 48-:82+; 48-:82-; and 48-:82- was investigated. It was found that the mortality rate in animals infected with Y. pseudotuberculosis H-5015 strain (82+:48+) bearing two plasmids with a molecular weight of 82 and 48 MDa was 40%. A picture of diffuse pneumonia with moderate inflammatory infiltration in pulmonary tissue and changes in lymphoid organs characterizing immunodeficiency we observed as early as 3 days postinfection (p.i.). On the contrary, animals infected with Y. pseudotuberculosis H-5015 strain (82+:48–) bearing a single plasmid 82 MDa pVM, mortality rate was 30%. A vascular reaction in the lungs and liver as well as deteriorated vascular destructive changes were revealed starting from day 3 and on day 5–7 days p.i., respectively, which was paralleled with perivascular infiltration mainly by mononuclear cells and focal pneumonia as well as a reaction of bronchialassociated lymphoid tissue and minimal organ destructive changes. On day 7 p.i., signs of granulomatous inflammation in the liver in a form of small mononuclear cell clusters and perivascular compact infiltrates were found. At all time points, lymphoid organ hyperplasia was noted. In case the infection caused by H-5013 strain (48+), the mortality rate was 80%. Inflammatory changes with dominant mononuclear cells were detected as early as 1 day p.i. associated with a picture of large focal bronchopneumonia, more pronounced in the non-survivor animals, also demonstrating signs of severe immunosuppression in the lymphoid organs. Starting from day 3 p.i., lymphoid hypoplasia in the spleen and lymph nodes was detected in all infected animals paralleled with pathogen-associated tissue damage in various organs. Animals infected with the plasmid-free H-5013 strain 48-) resulted in 25% mortality rate. Moreover, starting from day 3 p.i., a slight mononuclear inflammatory infiltration in the lungs and liver, a moderate giant cell reaction in the splenic pulp, and loose perinodal inflammatory infiltration in the lymph nodes were observed. Thus, while modeling infection caused by different plasmid types of Y. pseudotuberculosis, the data on differences in histopathology of changes in diverse organs regarding dynamics and generalization of the inflammatory response, as well as the severity of pathogen-associated damage in the lymphoid tissue were obtained. In case Y. pseudotuberculosis strains contained pVM82 plasmid with or without virulence plasmid pYV vs. single pYV-positive strains, an area of the inflammatory response as well as severity of immunosuppression manifested by splenic and lymph node delymphatization were decreased. It allowed to suggest that pVM82 plasmid found In Russia-originating Y. pseudotuberculosis strains might be implicated in limiting intensity of inflammatory response, bacterial dissemination and severity of lymphoid organ damage. 

About the authors

L. M. Somova

Somov Research Institute of Epidemiology and Microbiology

Email: l_somova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2023-1503

PhD, MD (Medicine), Professor, Head Researcher, Laboratory of Cellular Biology and Histopathology

Contacts: Larisa M. Somova 690087, Russian Federation, Vladivostok, Selskaya str., 1, Somov Institute of Epidemiology and Microbiology. Phone: +7 (423) 244-14-38 (office).

Russian Federation

F. N. Shubin

Somov Research Institute of Epidemiology and Microbiology

Email: fake@neicon.ru
PhD, MD (Medicine), Professor, Leading Researcher, Laboratory of Molecular Epidemiology and Microbiology Russian Federation

E. I. Drobot

Somov Research Institute of Epidemiology and Microbiology

Email: fake@neicon.ru
PhD (Biology), Researcher, Laboratory of Cellular Biology and Histopathology Russian Federation

I. N. Lyapun

Somov Research Institute of Epidemiology and Microbiology

Author for correspondence.
Email: irina-lyapun@list.ru
ORCID iD: 0000-0002-5290-3864
PhD (Biology), Researcher, Laboratory of Cellular Biology and Histopathology Russian Federation

N. G. Plekhova

Somov Research Institute of Epidemiology and Microbiology;
Pacific State Medical University

Email: fake@neicon.ru

Plekhova N.G., PhD, MD (Biology), Leading Researcher, Laboratory of Cellular Biology and Histopathology, Somov Institute of Epidemiology and Microbiology, Vladivostok, Russian Federation; Head of the Central Research Laboratory, Pacific State Medical University

Vladivostok

Russian Federation

References

  1. Гинцбург А.Л., Шубин Ф.Н., Шовадаева Г.А., Куличенко А.Н., Янишевский Н.В. Новый признак патогенности, кодируемый плазмидой pVM82 Yersinia pseudotuberculosis // Генетика. 1988. Т. 24, № 9. С. 1562–1571.
  2. Исачкова Л.М., Жаворонков А.А., Антоненко Ф.Ф. Патология псевдотуберкулеза. Владивосток: Дальнаука, 1994. 190 с.
  3. Сомов Г.П., Покровский В.И., Беседнова Н.Н., Антоненко Ф.Ф. Псевдотуберкулез. М.: Медицина, 2001. 253 с.
  4. Сомова Л.М., Шубин Ф.Н., Дробот Е.И., Плехова Н.Г., Ляпун И.Н. Плазмид-ассоциированная вирулентность Yersinia pseudotuberculosis и инфекционный процесс // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2016. № 6. С. 74–84.
  5. Шубин Ф.Н., Гинцбург А.Л., Китаев В.М., Янишевский Н.В., Зенкова З.Г. Анализ плазмидного состава штаммов Yersinia pseudotuberculosis и его применение для типирования возбудителя псевдотуберкулеза // Молекулярная генетика, микробиология, вирусология. 1989. № 6. С. 20–25.
  6. Amphlett A. Far East scarlet-like fever: a review of the epidemiology, symptomatology, and role of superantigenic toxin: Yersinia pseudotuberculosis-derived mitogen A. Open Forum Infect. Dis., 2016, vol. 3, iss. 1. doi: 10.1093/ofid/ofv202
  7. Brodsky I.E., Medzhitov R. Reduced secretion of YopJ by Yersinia limits in vivo cell death but enhances bacterial virulence. PLoS Pathog., 2008, vol. 4: e1000067.
  8. Cornelis G. The type III secretion injectisome, a complex nanomachine for intracellular ‘toxin’ delivery. Biol. Chem., 2010, vol. 391, no. 7, pp. 745–51. doi: 10.1515/bc.2010.079
  9. Guinet F., Ave P., Jones L., Huerre M., Carniel E. Defective innate cell response and lymph node infiltration specifity Yersinia pestis infection. PLoS One, 2008, vol. 3, no. 2: e1688. doi: 10.1371/journal.pone.0001688
  10. Marketon M.M., DePaolo R.W., DeBord R.W., Jabre B., Schneewind O. Plaque bacteria target immune cells during infection. Science, 2005, vol. 309, pp. 1739–1741. doi: 10.1126/science.1114580 1
  11. Navarini A.A., Lang K.S., Verschoor A., Recher M., Zinkernagel A.S., Nizet V., Odermatt B., Hengartner H., Zinkernagel R.M. Innate immune-induced depletion of bone marrow neutrophils aggravates systemic bacterial infections. PNAS, 2009, vol. 106, no. 17, pp. 7107–7112. doi: 10.1073/pnas.0901162106
  12. Peters K.N., Dhariwala M.O., Hughes-Hanks J.M. Early apoptosis of macrophages modulated by injection of Yersinia pestis YopK promotes progression of primary pneumonic plague. PLoS Pathog., 2013, vol. 9, no. 4: e1003324. doi: 10.1371/journal.ppat.1003324
  13. Timchenko N.F., Adgamov R.R., Popov A.F., Psareva E.K., Sobyanin K.A., Gintsburg A.L., Ermolaeva S.A. Far East scarletlike fever caused by a few related genotypes of Yersinia pseudotuberculosis. Emerg. Infect. Dis., 2016, vol. 22, no. 3, pp. 503–506. doi: 10.3201/eid2203.150552
  14. Westermark L., Fahlgren A., Fallmana M. Yersinia pseudotuberculosis efficiently escapes polymorphonuclear neutrophils during early infection. Infect. Immun., 2014, vol. 82, no. 3, pp. 1181–1191. doi: 10.1128/IAI.01634-13

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2019 Somova L.M., Shubin F.N., Drobot E.I., Lyapun I.N., Plekhova N.G.

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».