Усиление генерации гидроксильных радикалов лейкоцитами человека в присутствии бактериальных диаминов как проявление иммуномодулирующего влияния микробных метаболитов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В последнее время интерес к исследованию роли полиаминов в межклеточных взаимотношениях, особенно в очаге воспаления, где наблюдается накопление этих поликатионов, увеличивается. Особое внимание в этом плане привлекают продукты микробного происхождения — кадаверин и путресцин. Описана роль полиаминов как «скавенджеров» свободных радикалов, но до сих пор нет данных о их влиянии на радикал-продуцирующую активность лейкоцитов. Цель исследования — изучение особенностей генерации гидроксильных радикалов лейкоцитами человека под влиянием полиаминов микробного происхождения. Материалы и методы. Пробы периферической венозной крови были получены от 20 практически здоровых доноров. Для оценки продукции кислородных радикалов проводили реакцию люминол-зависимой хемилюминесценции с лейкоцитами крови, предварительно инкубированными с кадаверином (0,01 М) и путресцином (0,01 М). Измерение проводили на люминометре Luminoskan Ascent® Thermo Labsystems (США) в течение 180 мин. Для статистического анализа использовали интегральный показатель хемилюминисценции за весь период измерения (RLU). Результаты и обсуждение. Показано, что кадаверин оказывает стимулирующее влияние на способность лейкоцитов к продукции радикалов (усредненная площадь под кривой 6,7±0,7 у.е., p < 0,05). Путресцин слабо влиял на радикал-продуцирующую активность клеток человека (2,8±0,4 у.е., p < 0,05). Такая ситуация может быть обусловлена непосредственным влиянием поликатионов на механизмы генерации радикалов, а также увеличением активности диаминоксидазы лейкоцитов, которая катализирует превращение диаминов в аминоальдегид, что сопровождается выделением перекиси водорода, вступающей в реакцию с люминолом. Кроме того, фермент инактивирует и другие соединения, такие как гистамин, что приводит к формированию менее выраженной клинической картины. Полиамины, в частности кадаверин и путресцин, можно отнести к факторам ремоделирования метаболической активности лейкоцитов организма-хозяина, что направлено на сохранение жизнеспособности и увеличение численности микроорганизмов. Заключение. Таким образом, кадаверин и путресцин, продукция которых осуществляется микроорганизмами в зависимости от условий микроокружения, очевидно, могут рассматриваться в качестве медиаторов, опосредующих мало- или бессимптомное течение воспалительных заболеваний, что способствует реализации персистентного потенциала бактерий.

Об авторах

Анатолий Петрович Годовалов

ФГБОУ ВО Пермский государственный медицинский университет им. акад. Е.А. Вагнера Минздрава России

Автор, ответственный за переписку.
Email: AGodovalov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-5112-2003
SPIN-код: 4482-4378
Scopus Author ID: 632987

к.м.н., ведущий научный сотрудник ЦНИЛ, доцент кафедры микробиологии и вирусологии

Россия, г. Пермь

Тамара Исаковна Карпунина

ФГБОУ ВО Пермский государственный медицинский университет им. акад. Е.А. Вагнера Минздрава России

Email: karpuninapsma@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2511-4656
SPIN-код: 2542-8015
Scopus Author ID: 148127

д.б.н., профессор, профессор кафедры микробиологии и вирусологии

Россия, г. Пермь

Илья Андреевич Морозов

ФГБОУ ВО Пермский государственный медицинский университет им. акад. Е.А. Вагнера Минздрава России

Email: Lonny8@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4233-3711

студент лечебного факультета

Россия, г. Пермь

Список литературы

  1. Бухарин О.В. Адаптивные стратегии взаимодействия возбудителя и хозяина при инфекции // Вестник Российской академии наук. 2018. Т. 88, № 7. С. 637–643. [Bukharin O.V. Adaptive strategies for the interaction of the pathogen and the host during infection. Vestnik Rossijskoj akademii nauk = Bulletin of the Russian Academy of Sciences, 2018, vol. 88, no. 7, pp. 637–643. (In Russ.)] doi: 10.31857/S086958730000087-3
  2. Годовалов А.П., Даниелян Т.Ю., Карпунина Т.И., Вавилов Н.В. Опыт изучения микрофлоры и белков эякулята при разной эхоскопической картине предстательной железы // Инфекция и иммунитет. 2019. Т. 9, № 2. С. 347–353. [Godovalov A.P., Danielyan T.Yu., Karpunina T.I., Vavilov N.V. Experience in studying the microflora and proteins of ejaculate with different echoscopic picture of the prostate gland. Infektsiya i immunitet = Russian Journal of Infection and Immunity, 2019, vol. 9, no. 2, pp. 347–353. (In Russ.)] doi: 10.15789/2220-7619-2019-2-347-353
  3. Годовалов А.П., Карпунина Т.И., Нестерова Л.Ю., Морозов И.А. Полиамины как рецептор-независимые факторы агрессии условно-патогенных микроорганизмов // Иммунопатология, аллергология, инфектология. 2019. № 3. С. 91–94. [Godovalov A.P., Karpunina T.I., Nesterova L.Yu., Morozov I.A. Polyamines as receptor-independent factors of aggression of opportunistic microorganisms. Immunopatologiya, allergologiya, infektologiya = Immunopathology, Allergology, Infectology, 2019. no. 3, pp. 91–94. (In Russ.)] doi: 10.14427/jipai.2019.3.91
  4. Морозов И.А., Карпунина Т.И., Годовалов А.П. Кадаверин как регулятор активности про- и эукариотических клеток // Аллергология и иммунология. 2018. Т. 19, № 3. С. 149–150. [Morozov I.A., Karpunina T.I., Godovalov A.P. Cadaverine as a regulator of the activity of pro- and eukaryotic cells. Allergologiya i immunologiya = Allergology and Immunology, 2018, vol. 19, no. 3, pp. 149–150. (In Russ.)
  5. Нестерова Л.Ю., Негорелова Е.В., Ткаченко А.Г. Биогенные полиамины как модуляторы активности Quorum sensing системы и биопленкообразования Vibrio harveyi // Вестник Пермского университета. Серия «Биология». 2019. № 3. C. 300–308. [Nesterova L.Yu., Negorelova E.V., Tkachenko A.G. Biogenic polyamines as modulators of the activity of the Quorum sensing system and biofilm formation of Vibrio harveyi. Vestnik Permskogo universiteta. Seriya “Biologiya” = Bulletin of Perm University. Biology Series, 2019, no. 3, pp. 300–308. (In Russ.)] doi: 10.17072/1994-9952-2019-3-300-308
  6. Ткаченко А.Г. Стрессорные ответы бактериальных клеток как механизм развития толерантности к антибиотикам // Прикладная биохимия и микробиология. 2018. Т. 54, № 2. С. 110–133. [Tkachenko A.G. Stress responses of bacterial cells as a mechanism for the development of tolerance to antibiotics. Prikladnaya biokhimiya i mikrobiologiya = Applied Biochemistry and Microbiology, 2018, vol. 54, no. 2, pp. 110–133. (In Russ.)] doi: 10.7868/S0555109918020022
  7. Bigger J.W. Treatment of staphylococcal infections with penicillin by intermittent sterilization. Lancet, 1944, vol. 244, no. 6320, pp. 497–500. doi: 10.1016/s0140-6736(00)74210-3
  8. Brown S.P., Cornforth D.M., Mideo N. Evolution of virulence in opportunistic pathogens: generalism, plasticity, and control. Trends Microbiol., 2012, vol. 20, no. 7, pp. 336–342. doi: 10.1016/j.tim.2012.04.005
  9. Equi A.M., Brown A.M., Cooper A., Her S.K., Watson A.B., Robins D.J. Oxidation of putrescine and cadaverine derivatives by diamine oxidases. Tetrahedron, 1991, vol. 47, no. 3, pp. 507–518. doi: 10.1016/S0040-4020(01)90506-X
  10. Ferguson J.S., Weis J.J., Martin J.L., Schlesinger L.S. Complement protein C3 binding to mycobacterium tuberculosis is initiated by the classical pathway in human bronchoalveolar lavage fluid. Infect. Immun., 2004, vol. 72, no. 5, pp. 2564–2573. doi: 10.1128/IAI.72.5.2564-2573.2004
  11. Fisher R.A., Gollan B., Helaine S. Persistent bacterial infections and persister cells. Nat. Rev. Microbiol., 2017, vol. 15, no. 8, pp. 453–464. doi: 10.1038/nrmicro.2017.42
  12. Flannagan R.S., Jaumouillé V., Grinstein S. The cell biology of phagocytosis. Annu. Rev. Pathol., 2012, no. 7, pp. 61–98. doi: 10.1146/annurev-pathol-011811-132445
  13. Fujisawa S., Kadoma Y. Kinetic evaluation of polyamines as radical scavengers. Anticancer Res., 2005, vol. 25, no. 2A, pp. 965–969.
  14. Hesterberg R.S., Cleveland J.L., Epling-Burnette P.K. Role of polyamines in immune cell functions. Med. Sci. (Basel), 2018, vol. 6, no. 1: 22. doi: 10.3390/medsci6010022
  15. Houen G., Högdall E.V., Barkholt V., Nørskov L. Lactoferrin: similarity to diamine oxidase and purification by aminohexyl affinity chromatography. Eur. J. Biochem., 1996, vol. 241, no. 1, pp. 303–308. doi: 10.1111/j.1432-1033.1996.0303t.x
  16. Huemer M., Mairpady Shambat S., Brugger S.D., Zinkernagel A.S. Antibiotic resistance and persistence-implications for human health and treatment perspectives. EMBO Rep., 2020, vol. 21, no. 12: e51034. doi: 10.15252/embr.202051034
  17. Igarashi K., Kashiwagi K. Characterization of genes for polyamine modulon. Methods Mol. Biol., 2011, no. 720, pp. 51–65. doi: 10.1007/978-1-61779-034-8_3
  18. Janeway C.A. Jr., Medzhitov R. Innate immune recognition. Annu. Rev. Immunol., 2002, vol. 20, pp. 197–216. doi: 10.1146/annurev.immunol.20.083001.084359
  19. Lohinai Z., Keremi B., Szoko E., Tabi T., Szabo C., Tulassay Z., Levine M. Bacterial lysine decarboxylase influences human dental biofilm lysine content, biofilm accumulation, and subclinical gingival inflammation. J. Periodontol., 2012, vol. 83, no. 8, pp. 1048–1056. doi: 10.1902/jop.2011.110474
  20. Mei Y., Ran L., Ying X., Yuan Z., Xin S. A sequential injection analysis/chemiluminescent plant tissue-based biosensor system for the determination of diamine. Biosens Bioelectron., 2007, vol. 22, no. 6, pp. 871–876. doi: 10.1016/j.bios.2006.03.003
  21. Shah P., Swiatlo E. A multifaceted role for polyamines in bacterial pathogens. Mol. Microbiol., 2008, vol. 68, no. 1, pp. 4–16. doi: 10.1111/j.1365-2958.2008.06126.x.
  22. Shilov J.I., Orlova E.G. Role of adrenergic mechanisms in regulation of phagocytic cell functions in acute stress response. Immunology Letters, 2003, no. 86, pp. 229–233. doi: 10.1016/s0165-2478(03)00027-0
  23. Tabor C.W., Tabor H. Polyamines in microorganisms. Microbiol. Rev., 1985, vol. 49, no. 1, pp. 81–99. doi: 10.1128/mr.49.1.81-99.1985
  24. Teng T.-S., Ji A., Ji X.-Y., Li Y.-Z. Neutrophils and immunity: from bactericidal action to being conquered. J. Immunol. Res., 2017, vol. 2017: 9671604. doi: 10.1155/2017/9671604
  25. Uribe-Querol E., Rosales C. Control of phagocytosis by microbial pathogens. Front. Immunol., 2017, no. 8: 1368. doi: 10.3389/fimmu.2017.01368

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рисунок. Влияние зимозана (А), кадаверина и путресцина (Б) на радикал-продуцирующую активность лейкоцитов

Скачать (150KB)

© Годовалов А.П., Карпунина Т.И., Морозов И.А., 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии 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».