Comparative characteristics of cytokine content in neutrophil supernatants after incubation with daily cultures of S. aureus with or without spA gene

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The study was aimed for assessment of cytokine profile in the whole blood neutrophil supernatants stimulated by Staphylococcus aureus, with and without the spА gene.

20 clinical isolates of S. aureus were tested in vitro. Ten of them carried spА gene and other 10 were without the spА gene. We selected the strains with very high ability to secrete cytokine-like substances (CLS), both in terms of the level and spectrum of the cytokines. The S. aureus strains were divided into two groups depending on the spА status according to the data from the spА genotyping databank (http://spa.ridom.de/). The neutrophils of donors were isolated in a double gradient of Ficoll-Verografin, according to the standard method, at a concentration of 5 × 106. The bacteria were taken at a ratio of 1:20 to neutrophils (at a concentration of 108 bacteria/mL). The effect of staphylococci on cytokine secretion by neutrophils was determined with a Magpix-100 device (USA), using immunofluorescence multiplex kits from BioRad (USA) for the detection of 17 cytokines (G-CSF, GM-CSF, IFNγ, IL-1β, IL-2, IL-4, IL-5, IL-6, IL-7, IL-8, IL-10, IL-12p70, IL-13, IL-17A, TNFα, MCP-1, MIP-1β) after 1 hour incubation with the neutrophils. Results: It has been shown that staphylococci with a high degree of CLS activity, regardless of presence or absence of the spА gene, affected the ability of neutrophils to secrete cytokines. At the same time, S. aureus carrying the spА gene caused increased secretion of IL-1β, TNFα, IL-6 (pro-inflammatory cytokines), but, at the same time, it reduced secretion of IL-8, MIP-1β (chemokines). S. aureus strains devoid of spА genes have a more diverse spectrum and more pronounced effect on cytokine secretion of proinflammatory cytokines by neutrophils, e.g., IL-10, IL-12p70, IL-17A, IL-1β, IL-2, TNFα and the G-CSF growth factor. Both variants of staphylococci caused reduction of IL-6 secretion.

About the authors

L. O. Fomina

Institute of Immunology and Physiology, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: fomina454@yandex.ru

Postgraduate Student

Russian Federation, Yekaterinburg

V. A. Gritsenko

Orenburg Federal Research Сenter, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: fomina454@yandex.ru

PhD, MD (Medicine), Professor, Chief Research Associate

Russian Federation, Orenburg

A. I. Fayzullina

Institute of Immunology and Physiology, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: fomina454@yandex.ru

Postgraduate Student

Russian Federation, Yekaterinburg

References

  1. Зурочка А.В., Зурочка В.А., Добрынина М.А., Зуева Е.Б., Дукардт В.В., Гриценко В.А., Тяпаева Я.В., Черешнев В.А. Феномен наличия уникальной комбинации иммунобиологических свойств у синтетического аналога активного центра гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора (ГМ-КСФ) // Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН, 2016. Т. 2. 30 c. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://elmag.uran.ru:9673/magazine/ Numbers/2016–2/Articles/ZAV-2016–2.pdf. [Zurochka A.V., Zurochka V.A., Dobrynina M.A., Zueva E.B., Dukardt V.V., Gritsenko V.A., Tyapaeva Ya.V., Chereshnev V.A. The phenomenon of the presence of a unique combination of immunobiological properties of the synthetic analogue of the active center of granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM–CSF). Byulleten Orenburgskogo nauchnogo tsentra UrO RAN = Bulletin of the Orenburg Scientific Center UB RAS, 2016, Vol. 2, 30 p. [Electronic resource]. Access mode: http://elmag.uran.ru:9673/magazine/ Numbers/2016–2/Articles/ZAV-2016–2.pdf.
  2. Гриценко В.А., Аминин Д.Л., Зурочка А.В., Зурочка В.А., Иванов Ю.Б. Некоторые биологические эффекты иммуномодуляторов естественного и синтетического происхождения in vitro как основа создания новых лекарственных средств для борьбы с эндогенными инфекциями // Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН, 2012. Т. 3. С. 1-17. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://elmag.uran.ru/magazine/Numbers/ 2012–3/Articles/15GricenkoVA-ADL-ZAV. pdf. [Gritsenko V.A., Aminin D.L., Zurochka A.V., Zurochka V.A., Ivanov Y.B. Some biological effects immonomodulation by natural and synthetic origin in vitro as a basis for development of new drugs to combat the endogenous infections. Byulleten Orenburgskogo nauchnogo tsentra UrO RAN= Bulletin of the Orenburg Scientific Center of UB RAS, 2012, Vol. 3, pp. 1-17. [Electronic resource]. Access mode: http://elmag.uran.ru/magazine/Numbers/ 2012–3/Articles/15GricenkoVA-ADL-ZAV. pdf).
  3. Зурочка А.В., Дукардт В.В., Зурочка В.А., Добрынина М.А., Зуева Е.Б., Тяпаева Я.В., Гриценко В.А. Бактерии как продуценты цитокиноподобных веществ // Российский иммунологический журнал, 2017. Т. 11 (20), № 3. С. 374-376. [Zurochka A.V., Dukardt V.V., Zurochka V.A., Dobrynina M.A., Zuyeva E.B., Tyapayeva Y.V., Gritsenko V.A. Bacteria as producers of cytokine-like substances. Rossiyskiy immunologicheskiy zhurnal = Russian Journal of Immunology, 2017, Vol. 11 (20), no. 3, pp. 374-376. (In Russ.)]
  4. Зурочка А.В., Зурочка В.А., Добрынина М.А., Зуева Е.Б., Тяпаева Я.В., Дукардт В.В., Гриценко В.А. Цитокиновая и антицитокиновая активность стафилококков. Методические особенности // Российский иммунологический журнал, 2017. T. 11 (20), № 4. C. 707-709. [Zurochka A.V., Zurochka VA., Dobrynina M.A., Zuyeva E.B., Tyapayeva Y.V., Dukardt V.V., Gritsenko V.A. Cytokine and anti-cytokine activity of staphylococci. Methodical features. Rossiyskiy immunologicheskiy zhurnal = Russian Journal of Immunology, 2017, Vol. 11 (20), no. 4, pp. 707-709. (In Russ.)]
  5. Зурочка А.В., Дукардт В.В., Зурочка В.А., Добрынина М.А., Зуева Е.Б., Тяпаева Я.В., Гриценко В.А. Стафилококки как продуценты цитокиноподобных веществ // Российский иммунологический журнал, 2017. T. 11 (20), № 2. С. 134-136. [Zurochka A.V., Dukardt V.V., Zurochka VA., Dobrynina M.A., Zuyeva E.B., Tyapayeva Y.V., Gritsenko V.A. Staphylococcus as producers of cytokine-like substances. Rossiyskiy immunologicheskiy zhurnal = Russian Journal of Immunology, 2017, Vol. 11 (20), no. 2, pp. 134-136. (In Russ.)]
  6. Зурочка А.В., Зурочка В.А., Фомина Л.О., Файзуллина А.И., Добрынина М.А., Гриценко В.А. Оценка цитокиноподобной активности Staphylococcus aureus в зависимости от наличия генетических детерминант стафилококкового белка А // Российский иммунологический журнал, 2019. Т. 13 (22), № 3. С. 1162- 1167. [Zurochka A.V., Zurochka V.A., Fomina L.O., Fayzullina A.I., Dobrynina M.A., Gritsenko V.A. Estimation of cytokine-like activity of Staphylococcus aureus depending on the availability of genetic determinant of staphylococcal protein A. Rossiyskiy immunologicheskiy zhurnal = Russian Journal of Immunology, 2019, Vol. 22 (13), no. 3, pp. 1162-1167. (In Russ.)]
  7. Медик В.А., Токмачев М.С., Фишман Б.Б. Статистика в медицине и биологии. «Теоретическая статистика». Под ред. Комарова Ю.М. М.: Медицина, 2000. 412 с. [Medik V.A., Tokmachev M.S., Fishman B.B. Statistics in medicine and biology. “Theoretical statistics”. Ed. Yu.M. Komarov]. Moscow: Medicine, 2000. 412 p.
  8. Файзуллина А.И., Зурочка А.В. Сравнительная оценка неспецифической активности цитокинпродуцирующих штаммов Staphylococcus aureus, имеющих и не имеющих ген белка А, при иммуноферментном анализе // Российский иммунологический журнал, 2020. Т. 23, № 2. С. 163-168. [Fayzullina A.I., Zurochka A.V. “ELISA-based comparative analysis of non-specific activity for cytokine-producing protein a gene-positive and negative Staphylococcus aureus strains”. Rossiyskiy immunologicheskiy zhurnal = Russian Journal of Immunology, 2020, Vol. 23, no. 2, pp. 163-168. (In Russ.)]
  9. Фомина Л.О., Зурочка В.А., Симбирцев А.С., Гриценко В.А. Влияние времени культивирования Staphylococcus aureus на продукцию ими цитокино-подобных веществ, детектируемых методом иммуноферментного анализа // Российский иммунологический журнал, 2018. Т. 12 (21), № 3. С. 454-459. [Fomina L.O., Zurochka V.A., Simbirtsev A.S., Gritsenko V.A. Influence of time of cultivation of Staphylococcus aureus on the production of cytokine-like substances that detected by ELISA. Rossiyskiy immunologicheskiy zhurnal = Russian Journal of Immunology, 2018. Vol. 12 (21), no. 3, pp. 454-459. (In Russ.)]
  10. Фомина Л.О., Файзуллина А.И., Зурочка В.А., Добрынина М.А., Симбирцев А.С., Гриценко В.А. Сравнительная оценка цитокиноподобной активности Staphylococcus aureus мультиплексным и иммуноферментным анализом // Российский иммунологический журнал, 2018. Т. 12 (21), № 3. С. 460-465. [Fomina L.O., Fayzullina A.I., Zurochka V.A., Dobrynina M.A., Simbirtsev A.S., Gritsenko V.A. Comparative evaluation cytokine-like activity of Staphylococcus aureus by methods multiplex and ELISA. Rossiyskiy immunologicheskiy zhurnal = Russian Journal of Immunology, 2018. Vol. 12 (21), no. 3, pp. 460-465. (In Russ.)]
  11. Cronin U.P., Girardeaux L., O’Meara E., Wilkinson M.G. Protein A-mediated binding of staphylococcus spp. To antibodies in flow cytometric assays and reduction of this binding by using Fc receptor blocking reagent. Appl. Environ. Microbiol., 2020. Vol. 86, no. 17, e01435-20. doi: 10.1128/AEM.01435-20.
  12. Fournier B., Philpott D.J. Recognition of Staphylococcus aureus by the innate immune system. Clin. Microbiol. Rev., 2005, Vol. 18, no. 3, pp. 521-540.
  13. Kuroda M., Ohta T., Uchiyama I., Baba T., Yuzawa H., Kobayashi I., Cui L., Oguchi A., Aoki K., Nagai Y., Lian J., Ito T., Kanamori M., Matsumaru H., Maruyama A., Murakami H., Hosoyama A., Mizutani-Ui Y., Takahashi N.K., Sawano T., Inoue R., Kaito C., Sekimizu K., Hirakawa H., Kuhara S., Goto S., Yabuzaki J., Kanehisa M., Yamashita A., Oshima K., Furuya K., Yoshino C., Shiba T., Hattori M., Ogasawara N., Hayashi H., Hiramatsu K. Whole genome sequencing of meticillin-resistant Staphylococcus aureus. Lancet, 2001, Vol. 357, no. 9264, pp. 1225-1240.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2022 Fomina L.O., Gritsenko V.A., Fayzullina A.I.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies