СПЕЦИФИЧНОСТЬ ИММУНОМОДУЛИРУЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ ЭНДОТОКСИНА YERSINIA PESTIS

Главная

Статья в Elpub

РУС ENG

Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2016; : 104-112

СПЕЦИФИЧНОСТЬ ИММУНОМОДУЛИРУЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ ЭНДОТОКСИНА YERSINIA PESTIS

Тынянова В. И., Зюзина В. П., Демидова Г. В., Соколова Е. П.

https://doi.org/10.36233/0372-9311-2016-3-104-112

Аннотация

Проанализированы собственные и данные литературны о механизмах реализации токсического потенциала липополисахарида (ЛПС) Yersinia pestis в условиях макроорганизма. Рассматриваются две формы модификации ЛПС - температурозависимые изменения химической структуры полимеров и изменение их конформации под влиянием факторов микро- и макроорганизмов. Особое внимание уделено сравнительному изучению токсических и иммуномодулирующих свойств указанных форм ЛПС. Сделан вывод, что обе формы ЛПС активируют рецептор TLR4/MD2, индуцируя синтез цитокинов двух типов - провоспалительных и интерферонов. Однако доминантность их сигнальных путей и кросс-регуляция проводимого сигнала зеркально противоположны, в результате чего исходная форма ЛПС инициирует синтез интерферонов, а конформационно измененная - провоспалительных цитокинов. Результаты экспериментов обобщены в виде схем передачи сигнала рецептором TLR4/MD2 под воздействием двух форм Л ПС Y. pestis. Вариации цитокининдуцирующих свойств исходной и конформационно измененной формы ЛПС Y. pestis соответствуют иммунному ответу организма на каждой стадии инфекционного процесса: поздний воспалительный ответ по интерфероновому типу характерен для внутриклеточного цикла развития чумы, а гиперпродукция воспалительных цитокинов наблюдается на терминальной стадии инфекционно-токсического шока.

Список литературы

1. Демидова Г. В., Зюзина В. П., Соколова Е. П., Пасюкова Н. И., Беспалова И. А., Бородина Т. Н., Тынянова В. И. Эндотоксиновая толерантность к липополисахаридам вакцинного и вирулентного штаммов Yersinia pestis в условиях in vivo. Проблемы ООП. 2012, 3(313): 61-63.

2. Зюзина В.П., Демидова Г.В., Соколова Е.П., Пасюкова Н.И., Беспалова И.А. Бородина Т.Н., Тынянова В.И. Эндотоксиновая толерантность белых мышей к действию липо-полисахарида и комплекса липополисахарид-«мышиный» токсин вирулентного штамма Yersinia pestis 231. Журн. микробиол. 2013, 5: 74-80.

3. Кравцов А.Н., Тынянова В. И., Зюзина В.П. Повышение вирулентности бактерий Yersinia pestis при инкубации клеток в гемолизированных эритроцитах крови человека. Журн. микробиол. 1993, 4: 3-6.

4. Соколова Е.П., Марченков В.И., Демидова ЕВ. и др. Комплексы «мышиного» токсина чумного микроба с модифицированными формами липополисахарида Yersinia pestis и с липополисахаридами других бактерий. Биотехнология. 2001, 4: 53-58.

5. Соколова Е.П., Демидова Г.В., Зюзина В.П. и др. Токсичность и цитокининдуцирующая активность ЛПС вирулентного штамма Y.pestis 231. Журн. микробиол. 2011, 6: 20-26.

6. Соколова Е.П., Демидова Г.В., Зюзина В.П., и др. Динамика синтеза TNF-a и INF-y моноцитами человека под действием липополисахаридов Yersinia pestis EV 76 с различной степенью токсичности. Журн. микробиол. 2010, 4: 59-64.

7. Соколова Е. П., Демидова Г. В., Зюзина В. П. и др. Исследование цитокининдуцирующей активности различных форм липополисахаридов Yersinia pestis EV76 моноцитами человека. Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Естеств. науки. 2012, 2: 75-78.

8. Таболин В.А., Яковлев М.Ю., Ильина А.Я. и др. Патогенетические механизмы и клинические аспекты действия термостабильного эндотоксина кишечной микрофлоры. Русский медицинский журнал. 2003, 1: 126-128.

9. Тынянова В.И., Зюзина В.П., Демидова Г.В. и др. Еликолипид - биоактиватор токсических субстанций чумного микроба. Биотехнология. 1999, 2: 28-33.

10. Huber М., Kalis С., Keck S. et al. R-form LPS, the master key to the activation of TLR4/ MD-2-positive cells. Eur. J. Immunol. 2006, 36 (3): 701-711.

11. Kawahara K., Tsukano H., Watanabe H.et al. Modification of the structure and activity of lipid A in Yersinia pestis lipopolysaccharide by growth temperature. Infect. Immun. 2002, 70 (8): 4092-4098.

12. Knirel Y.A., Linder B., Vinogradov E.V. et al. Temperature dependent variations and intraspecies diversity of the structure of the lipopolysaccharides of Yersinia pestis. Biochemistry. 2005, 44: 1731-1743.

13. Knirel Y. A., Anisimov A. P. Lipopolysaccharide of Yersinia pestis, the cause of plage: structure, genetics, biological properties. Acta Nature. 2012, 4 (13): 45-58.

14. Matsuura M., Takahashi H., Watanabe H. et al. Immunomodulatory properties of Yersinia pestis lipopolysaccharides on human macrophages. Clin. Vaccine Immunol. 2010, 17 (1): 49-55.

15. Montminy S., Khan N., McGrath S. et al. Virulenct factors of Yersinia pestis are overcove by a strong lipopolysaccharide response. Nature Immun. 2006, 7 (10): 1066-1073.

16. Sato S., Nomura F., Kawai T. et al. Synergy and cross-tolerance between toll-like receptor (TLR) 2-and TLR4-mediated signaling pathways. J. Immunol. 2000, 165: 7096-7101.

17. Schromm A., Brandenburg K., Loppnow H. et al. The change of endotoxin molecules influences their formation and IL-6 inducing capacity. J. Immunol. 1998, 161: 5464-5471.

18. Silverstein R. D-galactosamine lethality model scope and limitations. J. Endotoxin Res. 2004, 10(3): 147-162.

19. Rebeil R., Ernst К. E., Clayton O. J. et al. Characterization of late acyltransferase genes of Yersinia pestis and their role in temperature-dependent lipid A variation. J. Bacteriol. 2006, 188 (4): 1381-1388.

20. Telepnev M. V., Klimpel G. R., Haithcoat J. et al. Tetraacylated lipopolysaccharide of Yersinia pestis can inhibit multiple toll-like receptor mediated signaling path ways in human dendric cells. J. Infect. Dis. 2009, 200: 1694-1702.

21. Zughaier S. M., Zimmer S. M., Datta A. et al. Differential induction of the Toll-like receptor 4-MyD88-dependent and -independent signaling pathways by endonoxins. Infect. Immun. 2005, 73 (5): 2940-2950.

Journal of microbiology, epidemiology and immunobiology. 2016; : 104-112

SPECIFICITY OF IMMUNE MODULATING EFFECT OF YERSINIA PESTIS ENDOTOXIN

Tynyanova V. I., Zyuzina V. P., Demidova G. V., Sokolova E. P.

https://doi.org/10.36233/0372-9311-2016-3-104-112

Abstract

Literature and own data on mechanisms of realization of lipopolysaccharide (LPS) toxic potential of Yersinia pestis in the conditions of a macroorganism are analyzed. 2 modifications of LPS are examined - temperature dependent changes of chemical structure of polymers and a change in their conformation under the effect of micro- and macroorganism factors. A special attention is paid to comparative study of toxic and immune modulating properties of the specified LPS forms. Both LPS forms are concluded to activate TLR4/MD2 receptor, inducing synthesis of 2 types of cytokines - pro-inflammatory and interferons. However, dominance of their signal pathways and cross-regulation of the transduced signal are mirrored, and as a result the initial form of LPS initiates interferon synthesis, and conformationally changed - pro-inflammatory cytokines. Results of the experiments are summarized in 2 schemes of signal transfer by TLR4/MD2 receptor under the effect of 2 forms of Y. pestis LPS. Variations of cytokine-inducing properties of the initial and conformationally-altered forms of Y. pestis LPS corresponds to the immune response of the organism at each stage of the infectious process: late inflammatory response by interferon type is characteristic for intra-cellular cycle of plague development, and pro-inflammatory cytokine hyper-production is observed at the terminal stage of infection-toxic shock.

References

1. Demidova G. V., Zyuzina V. P., Sokolova E. P., Pasyukova N. I., Bespalova I. A., Borodina T. N., Tynyanova V. I. Endotoksinovaya tolerantnost' k lipopolisakharidam vaktsinnogo i virulentnogo shtammov Yersinia pestis v usloviyakh in vivo. Problemy OOP. 2012, 3(313): 61-63.

2. Zyuzina V.P., Demidova G.V., Sokolova E.P., Pasyukova N.I., Bespalova I.A. Borodina T.N., Tynyanova V.I. Endotoksinovaya tolerantnost' belykh myshei k deistviyu lipo-polisakharida i kompleksa lipopolisakharid-«myshinyi» toksin virulentnogo shtamma Yersinia pestis 231. Zhurn. mikrobiol. 2013, 5: 74-80.

3. Kravtsov A.N., Tynyanova V. I., Zyuzina V.P. Povyshenie virulentnosti bakterii Yersinia pestis pri inkubatsii kletok v gemolizirovannykh eritrotsitakh krovi cheloveka. Zhurn. mikrobiol. 1993, 4: 3-6.

4. Sokolova E.P., Marchenkov V.I., Demidova EV. i dr. Kompleksy «myshinogo» toksina chumnogo mikroba s modifitsirovannymi formami lipopolisakharida Yersinia pestis i s lipopolisakharidami drugikh bakterii. Biotekhnologiya. 2001, 4: 53-58.

5. Sokolova E.P., Demidova G.V., Zyuzina V.P. i dr. Toksichnost' i tsitokinindutsiruyushchaya aktivnost' LPS virulentnogo shtamma Y.pestis 231. Zhurn. mikrobiol. 2011, 6: 20-26.

6. Sokolova E.P., Demidova G.V., Zyuzina V.P., i dr. Dinamika sinteza TNF-a i INF-y monotsitami cheloveka pod deistviem lipopolisakharidov Yersinia pestis EV 76 s razlichnoi stepen'yu toksichnosti. Zhurn. mikrobiol. 2010, 4: 59-64.

7. Sokolova E. P., Demidova G. V., Zyuzina V. P. i dr. Issledovanie tsitokinindutsiruyushchei aktivnosti razlichnykh form lipopolisakharidov Yersinia pestis EV76 monotsitami cheloveka. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Severo-Kavkazskii region. Estestv. nauki. 2012, 2: 75-78.

8. Tabolin V.A., Yakovlev M.Yu., Il'ina A.Ya. i dr. Patogeneticheskie mekhanizmy i klinicheskie aspekty deistviya termostabil'nogo endotoksina kishechnoi mikroflory. Russkii meditsinskii zhurnal. 2003, 1: 126-128.

9. Tynyanova V.I., Zyuzina V.P., Demidova G.V. i dr. Elikolipid - bioaktivator toksicheskikh substantsii chumnogo mikroba. Biotekhnologiya. 1999, 2: 28-33.

10. Huber M., Kalis S., Keck S. et al. R-form LPS, the master key to the activation of TLR4/ MD-2-positive cells. Eur. J. Immunol. 2006, 36 (3): 701-711.

13. Knirel Y. A., Anisimov A. P. Lipopolysaccharide of Yersinia pestis, the cause of plage: structure, genetics, biological properties. Acta Nature. 2012, 4 (13): 45-58.

14. Matsuura M., Takahashi H., Watanabe H. et al. Immunomodulatory properties of Yersinia pestis lipopolysaccharides on human macrophages. Clin. Vaccine Immunol. 2010, 17 (1): 49-55.

15. Montminy S., Khan N., McGrath S. et al. Virulenct factors of Yersinia pestis are overcove by a strong lipopolysaccharide response. Nature Immun. 2006, 7 (10): 1066-1073.

16. Sato S., Nomura F., Kawai T. et al. Synergy and cross-tolerance between toll-like receptor (TLR) 2-and TLR4-mediated signaling pathways. J. Immunol. 2000, 165: 7096-7101.

17. Schromm A., Brandenburg K., Loppnow H. et al. The change of endotoxin molecules influences their formation and IL-6 inducing capacity. J. Immunol. 1998, 161: 5464-5471.

18. Silverstein R. D-galactosamine lethality model scope and limitations. J. Endotoxin Res. 2004, 10(3): 147-162.

19. Rebeil R., Ernst K. E., Clayton O. J. et al. Characterization of late acyltransferase genes of Yersinia pestis and their role in temperature-dependent lipid A variation. J. Bacteriol. 2006, 188 (4): 1381-1388.

СПЕЦИФИЧНОСТЬ ИММУНОМОДУЛИРУЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ ЭНДОТОКСИНА YERSINIA PESTIS

Аннотация

SPECIFICITY OF IMMUNE MODULATING EFFECT OF YERSINIA PESTIS ENDOTOXIN

Abstract

События

EasyCookieInfo