Effects of uropathogenic E. coli biofilms and their supernates on myeloperoxydase and cathepsin G secretion by human neutrophils and blood mononuclears

封面

如何引用文章

全文:

详细

The ability of uropathogenic Escherichia coli (UPEC) to form biofilms is one of the factors causing recurrent urinary tract infections. Myeloperoxidase and cathepsin G of phagocytic cells contribute to antimicrobial protection during inflammation. The existence of cross-reactions between UPEC bacteria, extracellular matrix of biofilms and effector immune cells also cannot be excluded. The aim of our study was to evaluate the secretion of myeloperoxidase and cathepsin G by neutrophils and mononuclear cells of human peripheral blood upon their interaction with bacteria from biofilms, and supernatants of reference cultures and clinical UPEC isolates. Neutrophils and mononuclear cells of peripheral blood of healthy men (n = 6) were isolated in a double Ficoll-Urografin gradient (1.077 g/mL and 1.112 g/mL). The reference DL82 strain of E. coli (fimH, papC, papGII, sfa, hlyA, usp, fyuA, iucD, iroCD, iroN), and the E. coli R44 clinical isolate (fimH) (106 cell/mL) were grown in 96-well polystyrene plates on LB medium for 24 h. The biofilm supernatants were sterilized by filtration (0.22 μM). Bacterial cells were released from the biofilm by sonication. Neutrophils were cultured with biofilm bacteria or their supernatants for 1 h, then centrifuged at 400 g, the supernatant was collected and frozen at -20 °C. MPO and cathepsin G activity was assessed using O-phenylenediamine dihydrochloride and N-benzoyl-L-tyrosine ethyl ester, respectively, by optical density measured in supernatants of neutrophil and mononuclear cell cultures. Statistical processing was performed using Excel software. It was shown that MPO secretion by neutrophils increased upon interaction with E. coli DL82 biofilm supernatants, in contrast to E. coli R44 supernatants. E. coli DL82 and E. coli R44 cells of biofilm did not affect MPO secretion. MPO secretion by human peripheral blood mononuclear cells remained at the control level when exposed to UPEC cells and supernatants. Contact of neutrophils with bacteria and supernatants of the E. coli R44 strain led to a decrease in the concentration of cathepsin G in the medium compared to the control. Exometabolites of UPEC bacterial biofilms seem to provide a more significant impact on neutrophil secretory activity than the bacteria per se.

作者简介

Irina Maslennikova

Perm Federal Research Center, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

编辑信件的主要联系方式.
Email: I.Maslennikova1974@gmail.com

PhD (Biology), Senior Researcher, Laboratory of Immunoregulation, Institute of Ecology and Genetics of Microorganisms

俄罗斯联邦, Perm

参考

  1. Замолодчикова Т.С., Толпыго С.М., Шойбонов Б.Б., Котов А.В. Катепсин G человека – многофункциональная протеаза иммунитета // Иммунология, 2018. Т. 39, № 2-3. С. 151-157. [Zamolodchikova T.S., Tolpygo S.M., Shoibonov B.B., Kotov A.V. Human catheptsin G – multifunctional immunity protease. Immunologiya = Immunologiya, 2018, Vol. 39, no. 2-3, pp. 151-157. (In Russ.)]
  2. Масленникова И.Л., Некрасова И.В., Орлова Е.Г., Горбунова О.Л., Ширшев С.В. Взаимодействие нейтрофилов, предобработанных гормонами, с биопленками комменсального и уропатогенного штаммов Escherichia coli in vitro // Инфекция и иммунитет, 2020. Т. 10, № 1. С. 64-72. [Maslennikova I.L., Nekrasova I.V., Orlova E.G., Gorbunova O.L., Shirshev S.V. In vitro interaction of hormone-conditioned neutrophils with commensal and uropathogenic Escherichia coli biofilms. Infektsiya i immunitet = Russian Journal of Infection and Immunity, 2020, Vol. 10, no. 1, pp. 64-72. (In Russ.)] doi: 10.15789/2220-7619-IVI-1146.
  3. Кузнецова М.В., Масленникова И.Л., Некрасова И.В., Ширшев С.В. Влияние супернатантов смешанной культуры Pseudomonas aeruginosa и Escherichia coli на апоптоз, некроз и окислительную активность нейтрофилов // Доклады Академии наук, 2015. Т. 461, № 1. С. 110-113. [Kuznetsova M.V., Maslennikova I.L., Nekrasova I.V., Shirshev S.V. Effect of mixed culture supernatants of Pseudomonas aeruginosa and Escherichia coli on apoptosis, necrosis, and oxidative activity of neutrophils. Doklady Akademii nauk = Reports of the Academy of Sciences, 2015, Vol. 461, no. 1, pp. 112-115. (In Russ.)]
  4. Abraham S.N., Miao Y. The nature of immune responses to urinary tract infections. Nat. Rev. Immunol., 2015, Vol. 15, no. 10, pp. 655-663.
  5. Atwal M., Lishman E.L., Austin C.A., Cowell I.G. Myeloperoxidase enhances etoposide and mitoxantrone-mediated DNA damage: a target for myeloprotection in cancer chemotherapy. Mol. Pharmacol., 2017, Vol. 91, no. 1, pp. 49-57.
  6. Berry M.R., Mathews R.J., Ferdinand J.R., Jing C., Loudon K.W., Wlodek E., Dennison T.W., Kuper C., Neuhofer W., Clatworthy M.R. Renal sodium gradient orchestrates a dynamic antibacterial defense zone. Cell, 2017, Vol. 170, no. 5, pp. 860-874.e19.
  7. Gao S., Zhu H., Zuo X., Luo H. Cathepsin G and its role in inflammation and autoimmune diseases. Arch. Rheumatol., 2018, Vol. 33, no. 4, pp. 498-504.
  8. Gigon L., Yousefi S., Karaulov A., Simon H.U. Mechanisms of toxicity mediated by neutrophil and eosinophil granule proteins. Allergol. Int., 2021, Vol. 70, no. 1, pp. 30-38.
  9. Hung C., Zhou Y., Pinkner J.S., Dodson K.W., Crowley J.R., Heuser J., Chapman M.R., Hadjifrangiskou M., Henderson J.P., Hultgren S.J. Escherichia coli biofilms have an organized and complex extracellular matrix structure. mBio, 2013, Vol. 4, no. 5, e00645-13. doi: 10.1128/mBio.00645-13.
  10. Kargi H.A., Campbell E.J., Kuhn C. 3rd. Elastase and cathepsin G of human monocytes: heterogeneity and subcellular localization to peroxidase-positive granules. J. Histochem. Cytochem., 1990, Vol. 38, no. 8, pp. 1179-1186.
  11. Kavanaugh J.S., Leidal K.G., Nauseef W.M., Horswill A.R. Cathepsin G degrades Staphylococcus aureus biofilms. J. Infect. Dis., 2021, Vol. 223, no. 11, pp. 1865-1869.
  12. Kuznetsova M.V., Maslennikova I.L., Pospelova J.S., Žgur Bertok D., Starčič Erjavec M. Differences in recipient ability of uropathogenic Escherichia coli strains in relation with their pathogenic potential. Infect. Genet. Evol., 2022, Vol. 97, 105160. doi: 10.1016/j.meegid.2021.105160.
  13. Kuznetsova M.V., Pospelova J.S., Maslennikova I.L., Starčič Erjavec M. Dual-species biofilms: biomass, viable cell ratio/cross-species interactions, conjugative transfer. Int. J. Mol. Sci., 2023, Vol. 24, no. 19, pp. 76-82.
  14. Melbouci D., Haidar Ahmad A., Decker P. Neutrophil extracellular traps (NET): not only antimicrobial but also modulators of innate and adaptive immunities in inflammatory autoimmune diseases. RMD Open, 2023, Vol. 9, no. 3, e003104. doi: 10.1136/rmdopen-2023-003104.
  15. Olson P.D., Hunstad D.A. Subversion of host innate immunity by uropathogenic Escherichia coli. Pathogens, 2016, Vol. 5, no. 1, 2. doi: 10.3390/pathogens5010002.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
2. Figure 1. Secretion of MPO (A, B) and cathepsin G (С, D) by neutrophils (A, С) and mononuclear cells (B, D) upon interaction with cells and supernatants (S) of UPEC DL82 and R44

下载 (244KB)

版权所有 © Maslennikova I., 2025

Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名 4.0国际许可协议的许可

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».