Масленникова Ирина Леонидовна – кандидат биологических наук, старший научный сотрудник
614081, г. Пермь, ул. Голева, 13
Irina L. Maslennikova, PhD (Biology), Senior Research Associate
13 Golev St Perm 614081
Некрасова Ирина Валерьевна – кандидат биологических наук, научный сотрудник
Пермь
Irina V. Nekrasova, PhD (Biology), Senior Research Associate
Perm
Кузнецова Марина Валентиновна – доктор медицинских наук, ведущий научный сотрудник
Пермь
Marina V. Kuznetsova, PhD, MD (Medicine), Leading Research Associate
Perm
Развитие рецидивирующих инфекций мочевыводящих путей (ИМП) связано, в первую очередь, со способностью Escherichia coli образовывать биопленки. Взаимодействие нейтрофилов, факторов врожденного иммунитета с микроорганизмами в биопленках затруднено по сравнению с планктонными формами из-за отсутствия прямого контакта, а также из-за антифагоцитарного действия внеклеточного матрикса биопленок. Цель данного исследования – оценка фагоцитарной и окислительной активности нейтрофилов при взаимодействии с биопленками уропатогенных E. coli (UPEC) DL82 и R44. Нейтрофилы периферической крови здоровых мужчин выделяли с помощью двухградиентного фиколла-урографина, инкубировали в течение 1 ч с клетками бактерий из биопленок или их супернатантами, после чего оценивали функциональную активность лейкоцитов. Фагоцитарную активность нейтрофилов определяли по степени гашения биолюминесценции светящегося штамма E. coli K12 TG1 lux+ (pXen) при их поглощении нейтрофилами. Продукцию внеклеточных активных форм кислорода (АФК) анализировали по интенсивности люминолзависимой хемилюминесценции в спонтанном и стимулированном клетками E. coli K12 вариантах. Достоверность различий определяли с помощью критерия Стьюдента при р < 0,05. Установлено, что взаимодействие нейтрофилов с клетками или супернатантами биопленки UPEC не влияло на фагоцитарную активность. Супернатанты E. coli DL82 снижали спонтанную продукцию АФК нейтрофилами по сравнению с контролем и клетками биопленок. Супернатанты E. coli R44 с низким вирулентным потенциалом не влияли на продукцию АФК нейтрофилами, в то время как клетки биопленки ее стимулировали. При оценке стимулированной продукции АФК воздействие супернатантов штамма R44 не вызывало снижения способности нейтрофилов к активации в ответ на внешний раздражитель (клетки E. coli К12). Предварительный контакт нейтрофилов с бактериями E. coli R44 приводил к высокому и длительному уровню продукции АФК по сравнению с контролем. Взаимодействие нейтрофилов с клетками DL82 приводило к более высокому уровню АФК по сравнению с супернатантами, однако наблюдалось последующее быстрое истощение окислительного потенциала нейтрофилов. Таким образом, клетки и супернатанты биопленок UPEC могут определять активацию нейтрофилов.
Recurrent urinary tract infections (UTIs) are associated primarily with the ability of Escherichia coli to form biofilms. The interaction of neutrophils, factors of innate immunity, with microorganisms in biofilms is difficult compared to planktonic forms due to the lack of direct contact, as well as due to the antiphagocytic action of the extracellular matrix of biofilms. The purpose of this study was evaluation of neutrophils phagocytic and oxidative activity during interaction with biofilms of uropathogenic E. coli (UPEC) DL82 and R44. Peripheral blood neutrophils from healthy men were isolated using ficoll-urographin double gradient, incubated for 1 h with bacterial cells from biofilms or their supernatants, then leukocytes functional activity was evaluated. Phagocytic activity of neutrophils was determined by the degree of bioluminescence inhibition of bioluminescent strain E. coli K12 TG1 lux+ (pXen) upon their absorption by neutrophils. Production of extracellular reactive oxygen species (ROS) was analyzed by the intensity of luminol-dependent chemiluminescence in spontaneous and stimulated by E. coli K12 variants. Significance of differences was determined using Student’s t-test at p < 0.05. It was found that neutrophils interaction with UPEC biofilm cells or supernatants did not affect the phagocytic activity. E. coli DL82 supernatants reduce neutrophils spontaneous ROS production compared to control and biofilm cells. E. coli R44 supernatants with a low virulence potential did not affect ROS production, while biofilm cells stimulated it. When assessing stimulated ROS production, exposure to R44 strain supernatants did not cause a decrease in neutrophils activation in response to an external stimulus (E. coli K12 cells). Preliminary contact of neutrophils with E. coli R44 bacteria resulted in a high and prolonged level of ROS production compared to the control. Neutrophils interaction with DL82 cells resulted in a higher level of ROS compared to supernatants, however a subsequent rapid depletion of neutrophils oxidative potential was observed. Thus, cells and supernatants of UPEC biofilms can determine the activation of neutrophils.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.