Journal of microbiology, epidemiology and immunobiologyJournal of microbiology, epidemiology and immunobiologyЖурнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии0372-93112686-7613Central Research Institute for Epidemiology13590ArticlesСтатьиResearch ArticleTOXICITY AND CYTOKINE-INDUCING ACTIVITY OF LIPOPOLYSACCHARIDE OF VIRULENT YERSINIA PESTIS 231 STRAINТОКСИЧНОСТЬ И ЦИТОКИНИНДУЦИРУЮЩАЯ АКТИВНОСТЬ ЛИПОПОЛИСАХАРИДА ВИРУЛЕНТНОГО ШТАММА YERSINIA PESTIS 231SokolovaE. PСоколоваЕ. ПDemidovaG. VДемидоваГ. ВZyuzinaV. PЗюзинаВ. ПBorodinaT. NБородинаТ. НBespalovaI. AБеспаловаИ. АAlekseevaL. PАлексееваЛ. ПTinyanovaV. IТыняноваВ. ИResearch Institute for Plague ControlНаучно-исследовательский противочумный институт15122011886NO6 (2011)№6 (2011)202609062023Copyright ©; 2011, Sokolova E.P., Demidova G.V., Zyuzina V.P., Borodina T.N., Bespalova I.A., Alekseeva L.P., Tinyanova V.I.Copyright ©; 2011, Соколова Е.П., Демидова Г.В., Зюзина В.П., Бородина Т.Н., Беспалова И.А., Алексеева Л.П., Тынянова В.И.2011Sokolova E.P., Demidova G.V., Zyuzina V.P., Borodina T.N., Bespalova I.A., Alekseeva L.P., Tinyanova V.I.Соколова Е.П., Демидова Г.В., Зюзина В.П., Бородина Т.Н., Беспалова И.А., Алексеева Л.П., Тынянова В.И.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://microbiol.crie.ru/jour/article/view/13590

Aim. Determine correlation between toxicity and cytokine inducing activity of parent and conformation modified forms of lipopolysaccharides (LPS) ofvirulent Yersinia pestis strain. Materials and methods. LPS was isolated by phenol method from Y.pestis 231 cells grown at 37°C (LPS37). LPS37 was modified by «mice» toxin (MT) Y.pestis. Toxicity was controlled in mice. TNFa and IFNy cytokine production was determined by enzyme immunoassay. The study was performed in human monocytes U-937 cell line. TLR4 restimulation was performed after activation of monocytes by S-LPS and R-LPS of Escherichia coli. Results. LPS37 conformation change of virulent Y.pestis 231 strain during formation of complex with «mice» toxin increases its toxicity for animals by 2 times. LPS37 and LPS37-MT induce TNFa and IFNy synthesis by human monocytes. LPS37 simultaneously activates MyD88-dependent as well as MyD88-independent signal pathways. Modified LPS37-MT form is a strong activator only of MyD88-dependent pathway and thereafter induces synthesis of predominately one of the cytokines - TNFa. Monocyte response to primary and recurrent activation by LPS37 and LPS37-MT corresponds to R- and S-LPS E.coli cytokine response profile. Conclusion. A direct correlation between toxicity of LPS37 and LPS37-MT and their TNFa-inducing activity was demonstrated in the study. LPS37 and LPS37-MT of Y.pestis 231 differentially activates TLR4 signal pathways of human monocytes.

Цель. Определить коррелятивную связь между токсичностью и цитокининдуцирую-щей активностью исходных и конформаци-онно модифицированных форм липополисахарида (ЛПС) вирулентного штамма Yersinia pestis. Материалы и методы. ЛПС выделяли фенольным методом из клеток Y. pestis 231, выращенных при 37°С (ЛПС37). Модифицировали ЛПС37 «мышиным» токсином (МТ) Y pestis. Токсичность проверяли на мышах. Продукцию цитокинов TNFa и IFNy определяли методом иммуноферментного анализа. Работа выполнена на моноцитах человека клеточной линии U-937. Рестимуляцию TLR4 проводили после активации моноцитов S-ЛПС и R-ЛПС Escherichia coli. Результаты. Установлено, что изменение конформации ЛПС37 вирулентного штамма Y pestis 231 при образовании комплекса с «мышиным» токсином усиливает его токсичность для животных в 2 раза. Выяснено, что ЛПС37 и ЛПС37-МТ индуцируют синтез TNFa и IFNy моноцитами человека. При этом ЛПС37 одновременно активирует как MyD88-зависимый, так и MyD88-неза-висимый сигнальные пути. Модифицированная же форма ЛПС37-МТ служит сильным активатором только MyD88-зависимого пути и, соответственно, индуцирует синтез преимущественно одного из цитокинов - TNFa. Ответ моноцитов при первичной и повторной их активации ЛПС37 и ЛПС37-МТ соответствует профилю цитокинового ответа R- и S-ЛПС E. coli. Заключение. В работе показана прямая корреляция между токсичностью ЛПС37 и ЛПС37-МТ и их TNFa-индуцирующей активностью. ЛПС37 и ЛПС37-МТ Y pestis 231 дифференцированно активируют сигнальные пути TLR4 моноцитов человека.

Yersinia pestis 231Yersinia pestis 231lipopolysaccharidestoxicitycytokinesmonocytesлипополисахаридытоксичностьцитокинымоноцитыДентовская С.В., Бахтеева И.В., Титарева Г.М. и др. Структурное разнообразие и эндотоксическая активность липополисахарида Yersinia pestis. Биохимия. 2008, 73 (2): 237-246.Соколова Е.П. Механизмы активации токсических субстанций чумного микроба. Автореф. дис. канд. биол. наук. Ростов-на-Дону, 2002.Соколова Е.П., Демидова Г.В., Зюзина В.П. и др. Динамика синтеза TNFa и INFy моноцитами человека под действием липополисахаридов Yersinia pestis EV76 с различной степенью токсичности. Журн. микробиол. 2010, 4: 59-64.Тынянова В.И., Зюзина В.П., Демидова Г.В. и др. Токсичность препаратов липополисахаридов из культуры Yersinia pestis EV76, выращенной при 28°С и 37°С. Биотехнология. 2003, 6: 10-16.Dalpke A., Lehner M.D., Hartung T., Heeg K. Differential effects ofCpG-DNA in Toll-like receptor-2/-4/-9 tolerance and cross-tolerance. Immunology. 2005, 116: 203-212.Huber M., Kalis C., 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.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.Knirel Y.A., Linder B., Vinogradov E.V. et al. Temperature dependent variations and intraspecies diversity ofthe structure ofthe lipopolysaccharides of Yersinia pestis. Biochemistry. 2005, 44: 1731-1743.Li J., Clinkenbeard K.L. Lipopolysaccharide complex with Pasteurella hemolytica leukotoxin. Infect. Immun. 1999, 67 (6): 2920-2927.Montminy S., Khan N., McGrath S. et al. Virulent factors of Yersinia pestis are overcome by a strong lipopolysaccharide response. Nature Immun. 2006, 7 (10): 1066-1073.Munford R.S. Sensing gram-negative bacterial lipopolysaccharides: a human disease determinant. Infect. Immun. 2008, 76 (2): 454-465.Telepnev M.V., Klimpel G.R., Haithcoat J. et al. Tetraacylated lipopolysaccharide of Yersinia pestis can inhibit multiple Toll-like receptor-mediated signaling pathways in human dendritic cells. J. Infect. Dis. 2009, 200 (11): 1694-1702.Westphal O., Jann K. Bacterial lipopolysaccharides extraction with phenol-water and further applications ofthe procedure. Methods Carbohydr. Chem. 1965, 5: 83-91.Zughaier S.M., Zimmer S.M., Datta A. et al. Differential induction of the Tolllike receptor 4-MyD88-dependent and -independent signaling pathways by endotoxins. Infect. Immun. 2005, 73 (5): 2940-2950.