Исследование природы цитокиноподобных веществ, выявляемых иммунохимическими методами в супернатантах культур Staphylococcus aureus

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цитокины регулируют взаимодействие между клетками разного происхождения у высших животных и человека, однако близкие им по структуре молекулы — цитокиноподобные вещества (ЦПВ), обнаружены и у более примитивных организмов. С использованием методов иммунохимического анализа ЦПВ, напоминающие ряд цитокинов человека, обнаружены в супернатантах, полученных после культивировании бактерий разной видовой принадлежности, в том числе в супернатантах бульонных культур бактерий вида Staphylococcus aureus. Целями настоящей работы являлись изучение специфичности иммунохимического определения и молекулярная характеристика ЦПВ из супернатантов культур различных штаммов стафилококков. Поскольку наиболее продуктивным источником ЦПВ являлся штамм Staphylococcus aureus АТСС 25923, а в супернатантах культур стафилококков максимальные концентрации регистрировались с помощью антител к рецепторному антагонисту интерлейкина-1 человека (IL-1rа), была изучена специфичность иммуноферментных методов, используемых для определения именно этого цитокина. Результаты экспериментов показали, что супернатанты Staphylococcus aureus АТСС 25923 содержат вещества, отличные от IL-1ra, поскольку с ними связывались не только специфические к IL-1ra антитела, но и антитела другой направленности (например, к супероксиддисмутазе человека), характеризуя тем самым неспецифичность регистрируемого взаимодействия. При этом супернатант штамма S. aureus АТСС 25923 не оказывал конкурирующего эффекта на взаимодействие с иммобилизованным IL-1rа, что свидетельствовало об отсутствии специфического антигена в тестируемой пробе. Для идентификации ЦПВ их выделяли из супернатанта культуры Staphylococcus aureus АТСС 25923 посредством иммуноаффинной хроматографии на колонке с Сефарозой, нагруженной антителами против IL-1ra. При анализе методом электрофореза в полиакриламидном геле в присутствии додецилсульфата натрия элюат адсорбированных на антителах к IL-1ra ЦПВ был гетерогенен и характеризовался четырьмя мажорными зонами в области молекулярных масс 50–60 и 35 kDa, причем в спектре отсутствовал компонент с ММ 20 kDa, характерный для белка IL-1ra. Во фракциях разделенных компонентов элюата, вырезанных из геля и подвергнутых обработке трипсином для последующего исследования при помощи масс-спектрометрии, обнаружены триптические пептиды, гомологичные производным стафилококкового белка А (SpA). Результаты этого анализа позволили идентифицировать белок А как основной компонент исследованных образцов элюата. Таким образом, с большой долей вероятности можно полагать, что иммуноглобулины из иммуноферментных тест-систем для определения цитокинов могут реагировать с секреторными производными иммуноглобулин-связывающих белков стафилококков, которые регистрируются как ЦПВ. Следовательно, так называемые ЦПВ, выявляемые методом ИФА в супернатантах культивируемых стафилококков, отличаются от истинных цитокинов человека, а их взаимодействие с антителами носит «неспецифический» характер.

Об авторах

Н. П. Горбунов

ФБУН НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера; ФГУП Государственный научноисследовательский институт особо чистых биопрепаратов ФМБА

Email: amischenko1946@mail.ru

младший научный сотрудник лаборатории гибридомных технологий

Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

Александр Митрофанович Ищенко

ФБУН НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера; ФГУП Государственный научноисследовательский институт особо чистых биопрепаратов ФМБА

Автор, ответственный за переписку.
Email: amischenko1946@mail.ru

к.б.н., зав. лабораторией гибридомных технологий

Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

А. Г. Афиногенова

ФБУН НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера

Email: amischenko1946@mail.ru

д.б.н., ведущий научный сотрудник, руководитель испытательного лабораторного центра

Россия, Санкт-Петербург

А. В. Жахов

ФБУН НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера; ФГУП Государственный научноисследовательский институт особо чистых биопрепаратов ФМБА

Email: amischenko1946@mail.ru

научный сотрудник лаборатории гибридомных технологий

Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

А. В. Трофимов

ФГУП Государственный научноисследовательский институт особо чистых биопрепаратов ФМБА

Email: amischenko1946@mail.ru

руководитель группы

Россия, Санкт-Петербург

И. Е. Елисеев

Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»

Email: amischenko1946@mail.ru

к.б.н., старший научный сотрудник, Школа информатики, физики и технологий

Россия, Санкт-Петербург

А. В. Зурочка

ФГБУН Институт иммунологии и физиологии УрО РАН

Email: amischenko1946@mail.ru

д.м.н., профессор, заслуженный деятель науки РФ, ведущий научный сотрудник лаборатории иммунопатофизиологии

Россия, Екатеринбург

Л. О. Фомина

ФГБУН Институт иммунологии и физиологии УрО РАН

Email: amischenko1946@mail.ru

аспирант лаборатории иммунопатофизиологии

Россия, Екатеринбург

А. И. Файзуллина

ФГБУН Институт иммунологии и физиологии УрО РАН

Email: amischenko1946@mail.ru

аспирант лаборатории иммунопатофизиологии

Россия, Екатеринбург

В. А. Гриценко

Институт клеточного и внутриклеточного симбиоза Уральского отделения Российской академии наук — обособленное структурное подразделение ФГБУН Оренбургский федеральный исследовательский центр УрО РАН

Email: amischenko1946@mail.ru

д.м.н., профессор, ученый секретарь, главный научный сотрудник

Россия, Оренбург

А. С. Симбирцев

ФБУН НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера; ФГУП Государственный научноисследовательский институт особо чистых биопрепаратов ФМБА

Email: amischenko1946@mail.ru

член-корреспондент РАН, д.м.н., профессор, ведущий научный сотрудник лаборатории молекулярной иммунологии, научный руководитель

Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Гриценко В.А., Мавзютов А.Р., Пашкова Т.М., Карташова О.Л., Тяпаева Я.В., Белозерцева Ю.П. Генетический профиль Staphylococcus aureus, выделенных от бактерионосителей и больных с инфекционно-воспалительной патологией // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2018. Т. 95, № 4. С. 56–62. [Gritsenko V.A., Mavzyutov A.R., Pashkova T.M., Kartashova O.L., Tyapaeva Ya.V., Belozertseva Yu.P. Genetic profile Staphylococcus aureus, isolated from bacterial carriers and patients with infectious inflammatory pathology. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii = Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology, 2018, no. 4, pp. 56–62. (In Russ.)] doi: 10.36233/0372-9311-2018-4-56-62
  2. 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. Т. 20, № 2. С. 134–136. [Zurochka A.V., Dukardt V.V., Zurochka V.A., Dobrynina M.A., Zueva E.B., Tyapaeva Y.V., Gritsenko V.A. Staphylococcus as producers of cytokine-like substances. Rossiiskii immunologicheskii zhurnal = Russian Journal of Immunology, 2017, vol. 20, no. 2, pp. 134–136. (In Russ.)] doi: 10.36233/0372-9311-2018-4-56-62
  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. 20, № 3. С. 374–376. [Zurochka A.V., Dukardt V.V., Zurochka V.A., Dobrynina M.A., Zueva E.B., Tyapaeva Y.V., Gritsenko V.A. Staphylococcus as producers of cytokine-like substances. Rossiiskii immunologicheskii zhurnal = Russian Journal of Immunology, 2017, vol. 20, no. 2, pp. 134–136. (In Russ.)]
  4. 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. 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 cytokin-like activity of Staphylococcus aureus depending on the availability of genetic determinant of staphylococcal protein A. Rossiiskii immunologicheskii zhurnal = Russian Journal of Immunology, 2019, vol. 22, no. 3, pp. 1163–1167. (In Russ.)] doi: 10.31857/S102872210007247-6
  5. Симбирцев А.С. Цитокины в патогенезе и лечении заболеваний человека. СПб.: Фолиант, 2018. 512 с. [Simbirtsev A.S. Cytokines in human illness pathogenesis and therapy. St. Petersburg: Foliant, 2018. 512 p. (In Russ.)]
  6. Система цитокинов: Теоретические и клинические аспекты. Под ред. В.А. Козлова, С.В. Сенникова. Новосибирск: Наука, 2004. 324 с. [Cytokine system: theoretic and clinical aspects. Eds.: Kozlov V.A., Sennikov S.V. Novosibirsk: Nauka, 2004. 324 p. (In Russ.)]
  7. 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. doi: 10.46235/1028-7221-270-ECA. [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. Rossiiskii immunologicheskii zhurnal = Russian Journal of Immunology, 2020, vol. 23, no. 2, pp. 163–168. (In Russ.)] doi: 10.46235/1028-7221-270-ECA
  8. Фомина Л.О., Зурочка В.А., Симбирцев А.С., Гриценко В.А. Влияние времени культивирования Staphylococcus aureus на продукцию ими цитокиноподобных веществ, детектируемых методом иммуноферментного анализа // Российский иммунологический журнал. 2018. Т. 21, № 3. С. 454–459. [Fomina L.O., Zurochka A.V., Simbirtsev A.S., Gritsenko V.A. Influence of time of cultivation of Staphylococcus aureus on the production of cytokine-like substances detected by ELISA. Russian Journal of Immunology. Rossiiskii immunologicheskii zhurnal = Russian Journal of Immunology, 2018, vol. 21, no. 3, pp. 454–459. (In Russ.)] doi: 10.31857/S102872210002427-4
  9. 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. 21, № 3. С. 460–465. [Fomina L.O., Fayzullina A.I., Zurochka A.V., Dobrynina M.A., Simbirtsev A.S., Gritsenko V.A. Comparative evaluation cytokine-like activity of Staphylococcus aureus by mrthods multiplex and ELISA. Rossiiskii immunologicheskii zhurnal = Russian Journal of Immunology, 2018, vol. 21, no. 3, pp. 460–465. (In Russ.)] doi: 10.31857/S102872210002428-5
  10. Ahnlide V.K., de Neergaard T., Sundwall M., Ambjörnsson T., Nordenfelt P. A Predictive Model of Antibody Binding in the Presence of IgG-Interacting Bacterial Surface Proteins. Front. Immunol., 2021, vol. 12: 629103. doi: 10.3389/fimmu.2021.629103
  11. Ballarin L., Franchini A., Ottaviani E., Sabbadin A. Morula Cells as the Major Immunomodulatory Hemocytes in Ascidians: evidences From the Colonial Species Botryllus schlosseri. Biol. Bull., 2001, vol. 201, no. 1, pp. 59–64. doi: 10.2307/1543526
  12. Beck G., Habicht G.S. Isolation and characterization of a primitive interleukin-1-like protein from an invertebrate, Asterias forbesi. Proc. Natl Acad. Sci. USA, 1986, vol. 83, no. 19, pp. 7429–7433. doi: 10.1073/pnas.83.19.7429
  13. Beck G., O’Brien R.F., Habicht G.S., Stillman D.L., Cooper E.L., Raftos D.A. Invertebrate cytokines III: Interleukin 1-like molecules stimulate phagocytosis by tunicate and echinoderm cells. Cell. Immunol., 1993, vol. 146, no. 2, pp. 284–299. doi: 10.1006/cimm.1993.1027
  14. Beck G. Macrokines: invertebrate cytokine-like molecules? Front. Biosci., 1998, vol. 3, pp. 559–569. doi: 10.2741/A303
  15. Becker S., Frankel M.B., Schneewind O., Missiakas D. Release of protein A from the cell wall of Staphylococcus aureus. Proc. Natl Acad. Sci. USA, 2014, vol. 111, no. 4, pp. 1574–1579. doi: 10.1073/pnas.1317181111
  16. Björck L., Kronvall G. Purification and some properties of streptococcal protein G, a novel IgG-binding reagent. J. Immunol., 1984, vol. 133, no. 2, pp. 969–974. doi: 10.4049/jimmunol.133.2.969
  17. Cruz A.R., den Boer M.A., Strasser J., Zwarthoff S.A., Beurskens F.J., de Haas C.J.C., Aerts P.C., Wang G., de Jong R.N., Bagnoli F., Harders-Westerveen J.F.M., Koedijk D., Schuurman J., Saeland E., Vidarsson G., Rooijakkers S.H.M., Gros P. Staphylococcal protein A inhibits complement activation by interfering with IgG hexamer formation. Proc. Natl Acad. Sci. USA, 2021, vol. 118, no. 7: e2016772118. doi: 10.1073/pnas.2016772118
  18. de Jong N.W.M., van Kessel K.P.M., van Strijp J.A.G. Immune Evasion by Staphylococcus aureus. Microbiol. Spectr., 2019, vol. 7, no. 2. doi: 10.1128/microbiolspec.GPP3-0061-2019
  19. Falugi F., Kim H.K., Missiakas D.M., Schneewind O. Role of protein A in the evasion of host adaptive immune responses by Staphylococcus aureus. mBio, 2013, vol. 4, no. 5: e00575-13. doi: 10.1128/mBio.00575-13
  20. Guerra S., LaRock C. Group A Streptococcus interactions with the host across time and space. Curr. Opin. Microbiol., 2024, vol. 77: 102420. doi: 10.1016/j.mib.2023.102420
  21. Howden B.P., Giulieri S.G., Wong Fok Lung T., Baines S.L., Sharkey L.K., Lee J.Y.H., Hachani A., Monk I.R., Stinear T.P. Staphylococcus aureus host interactions and adaptation. Nat. Rev. Microbiol., 2023, vol. 21, no. 6, pp. 380–395. doi: 10.1038/s41579-023-00852-y
  22. Hurford A., Day T. Immune evasion and the evolution of molecular mimicry in parasites. Evolution, 2013, vol. 67, no. 10, pp. 2889–2904. doi: 10.1111/evo.12171
  23. Kolar S.L., Ibarra J.A., Rivera F.E., Mootz J.M., Davenport J.E., Stevens S.M., Horswill A.R., Shaw L.N. Extracellular proteases are key mediators of Staphylococcus aureus virulence via the global modulation of virulence-determinant stability. Microbiologyopen, 2013, vol. 2, no. 1, pp. 18–34. doi: 10.1002/mbo3.55
  24. Legac E., Vaugier G.L., Bousquet F., Bajelan M., Leclerc M. Primitive cytokines and cytokine receptors in invertebrates: the sea star Asterias rubens as a model of study. Scand. J. Immunol., 1996, vol. 44, no. 4, pp. 375–380. doi: 10.1046/j.1365-3083.1996.d01-322.x
  25. Lowy F.D. Staphylococcus aureus infections. N. Engl. J. Med., 1998, vol. 339, no. 8, pp. 520–532. doi: 10.1056/NEJM199808203390806
  26. Martins Y.C., Jurberg A.D., Daniel-Ribeiro C.T. Visiting Molecular Mimicry Once More: Pathogenicity, Virulence, and Autoimmunity. Microorganisms, 2023, vol. 11, no. 6: 1472. doi: 10.3390/microorganisms11061472
  27. Nair S.V., Burandt M., Hutchinson A., Raison R.L., Raftos D.A. A C-type lectin from the tunicate, Styela plicata, that modulates cellular activity. Comp. Biochem. Physiol. C Toxicol. Pharmacol., 2001, vol. 129, no. 1, pp. 11–24. doi: 10.1016/s1532-0456(01)00179-x
  28. O’Halloran D.P., Wynne K., Geoghegan J.A. Protein A is released into the Staphylococcus aureus culture supernatant with an unprocessed sorting signal. Infect. Immun., 2015, vol. 83, no. 4, pp. 1598–1609. doi: 10.1128/IAI.03122-14
  29. Raftos D.A. Interactions of tunicate immunomodulatory proteins with mammalian cells. Immunol. Cell Biol., 1996, vol. 74, no. 1, pp. 26–31. doi: 10.1038/icb.1996.3
  30. Rasquel-Oliveira F.S., Ribeiro J.M., Martelossi-Cebinelli G., Costa F.B., Nakazato G., Casagrande R., Verri W.A. Staphylococcus aureus in Inflammation and Pain: Update on Pathologic Mechanisms. Pathogens, 2025, vol. 14, no. 2: 185. doi: 10.3390/pathogens14020185
  31. Shevchenko A., Tomas H., Havli J., Olsen J.V., Mann M. In-gel digestion for mass spectrometric characterization of proteins and proteomes. Nat. Protoc., 2006, vol. 1, no. 6, pp. 2856–2860. doi: 10.1038/nprot.2006.468
  32. Smith E.J., Visai L., Kerrigan S.W., Speziale P., Foster T.J. The Sbi Protein Is a Multifunctional Immune Evasion Factor of Staphylococcus aureus. Infect. Immun., 2011, vol. 79, no. 9, pp. 3801–3809. doi: 10.1128/IAI.05075-11
  33. Spaan A.N., van Strijp J.A.G., Torres V.J. Leukocidins: staphylococcal bi-component pore-forming toxins find their receptors. Nat. Rev. Microbiol., 2017, vol. 15, no. 7, pp. 435–447. doi: 10.1038/nrmicro.2017.27
  34. Thammavongsa V., Kim H.K., Missiakas D., Schneewind O. Staphylococcal manipulation of host immune responses. Nat. Rev. Microbiol., 2015, vol. 13, no. 9, pp. 529–543. doi: 10.1038/nrmicro3521
  35. Zhang J., Xin L., Shan B., Chen W., Xie M., Yuen D., Zhang W., Zhang Z., Lajoie G.A., Ma B. PEAKS DB: de novo sequencing assisted database search for sensitive and accurate peptide identification. Mol. Cell. Proteomics, 2012, vol. 11, no. 4: M111.010587. doi: 10.1074/mcp.M111.010587
  36. Zhang L., Jacobsson K., Vasi J., Lindberg M., Frykberg L. A second IgG-binding protein in Staphylococcus aureus. Microbiology, 1998, vol. 144, no. 4, pp. 985–991. doi: 10.1099/00221287-144-4-985
  37. Zhang L., Jacobsson K., Ström K., Lindberg M., Frykberg L. Staphylococcus aureus expresses a cell surface protein that binds both IgG and beta2-glycoprotein I. Microbiology, 1999, vol. 145, no. 1, pp. 177–183. doi: 10.1099/13500872-145-1-177

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Горбунов Н.П., Ищенко А.М., Афиногенова А.Г., Жахов А.В., Трофимов А.В., Елисеев И.Е., Зурочка А.В., Фомина Л.О., Файзуллина А.И., Гриценко В.А., Симбирцев А.С., 2025

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).