Journal of microbiology, epidemiology and immunobiologyJournal of microbiology, epidemiology and immunobiologyЖурнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии0372-93112686-7613Central Research Institute for Epidemiology5710.36233/0372-9311-2016-3-104-112REVIEWSОБЗОРЫSPECIFICITY OF IMMUNE MODULATING EFFECT OF YERSINIA PESTIS ENDOTOXINСПЕЦИФИЧНОСТЬ ИММУНОМОДУЛИРУЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ ЭНДОТОКСИНА YERSINIA PESTISTynyanovaV. I.ТыняноваВ. И.
Russian Federation
ZyuzinaV. P.ЗюзинаВ. П.
Russian Federation
DemidovaG. V.ДемидоваГ. В.
Russian Federation
SokolovaE. P.СоколоваЕ. П.
Russian Federation
Rostov-on-Don Institute for Plague ControlРостовский-на-Дону противочумный институт2806201693310411210042019Copyright ©; 2016, Tynyanova V.I., Zyuzina V.P., Demidova G.V., Sokolova E.P.Copyright ©; 2016, Тынянова В.И., Зюзина В.П., Демидова Г.В., Соколова Е.П.2016Tynyanova V.I., Zyuzina V.P., Demidova G.V., Sokolova E.P.Тынянова В.И., Зюзина В.П., Демидова Г.В., Соколова Е.П.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://microbiol.crie.ru/jour/article/view/57

Literature and own data on mechanisms of realization of lipopolysaccharide (LPS) toxic potential of Yersinia pestis in the conditions of a macroorganism are analyzed. 2 modifications of LPS are examined - temperature dependent changes of chemical structure of polymers and a change in their conformation under the effect of micro- and macroorganism factors. A special attention is paid to comparative study of toxic and immune modulating properties of the specified LPS forms. Both LPS forms are concluded to activate TLR4/MD2 receptor, inducing synthesis of 2 types of cytokines - pro-inflammatory and interferons. However, dominance of their signal pathways and cross-regulation of the transduced signal are mirrored, and as a result the initial form of LPS initiates interferon synthesis, and conformationally changed - pro-inflammatory cytokines. Results of the experiments are summarized in 2 schemes of signal transfer by TLR4/MD2 receptor under the effect of 2 forms of Y. pestis LPS. Variations of cytokine-inducing properties of the initial and conformationally-altered forms of Y. pestis LPS corresponds to the immune response of the organism at each stage of the infectious process: late inflammatory response by interferon type is characteristic for intra-cellular cycle of plague development, and pro-inflammatory cytokine hyper-production is observed at the terminal stage of infection-toxic shock.

Проанализированы собственные и данные литературны о механизмах реализации токсического потенциала липополисахарида (ЛПС) Yersinia pestis в условиях макроорганизма. Рассматриваются две формы модификации ЛПС - температурозависимые изменения химической структуры полимеров и изменение их конформации под влиянием факторов микро- и макроорганизмов. Особое внимание уделено сравнительному изучению токсических и иммуномодулирующих свойств указанных форм ЛПС. Сделан вывод, что обе формы ЛПС активируют рецептор TLR4/MD2, индуцируя синтез цитокинов двух типов - провоспалительных и интерферонов. Однако доминантность их сигнальных путей и кросс-регуляция проводимого сигнала зеркально противоположны, в результате чего исходная форма ЛПС инициирует синтез интерферонов, а конформационно измененная - провоспалительных цитокинов. Результаты экспериментов обобщены в виде схем передачи сигнала рецептором TLR4/MD2 под воздействием двух форм Л ПС Y. pestis. Вариации цитокининдуцирующих свойств исходной и конформационно измененной формы ЛПС Y. pestis соответствуют иммунному ответу организма на каждой стадии инфекционного процесса: поздний воспалительный ответ по интерфероновому типу характерен для внутриклеточного цикла развития чумы, а гиперпродукция воспалительных цитокинов наблюдается на терминальной стадии инфекционно-токсического шока.

Yersinia pestisYersinia pestislipopolysaccharidemodified LPS formscytokinesлипополисахаридмодифицированные формы ЛПСцитокиныДемидова Г. В., Зюзина В. П., Соколова Е. П., Пасюкова Н. И., Беспалова И. А., Бородина Т. Н., Тынянова В. И. Эндотоксиновая толерантность к липополисахаридам вакцинного и вирулентного штаммов Yersinia pestis в условиях in vivo. Проблемы ООП. 2012, 3(313): 61-63.Зюзина В.П., Демидова Г.В., Соколова Е.П., Пасюкова Н.И., Беспалова И.А. Бородина Т.Н., Тынянова В.И. Эндотоксиновая толерантность белых мышей к действию липо-полисахарида и комплекса липополисахарид-«мышиный» токсин вирулентного штамма Yersinia pestis 231. Журн. микробиол. 2013, 5: 74-80.Кравцов А.Н., Тынянова В. И., Зюзина В.П. Повышение вирулентности бактерий Yersinia pestis при инкубации клеток в гемолизированных эритроцитах крови человека. Журн. микробиол. 1993, 4: 3-6.Соколова Е.П., Марченков В.И., Демидова ЕВ. и др. Комплексы «мышиного» токсина чумного микроба с модифицированными формами липополисахарида Yersinia pestis и с липополисахаридами других бактерий. Биотехнология. 2001, 4: 53-58.Соколова Е.П., Демидова Г.В., Зюзина В.П. и др. Токсичность и цитокининдуцирующая активность ЛПС вирулентного штамма Y.pestis 231. Журн. микробиол. 2011, 6: 20-26.Соколова Е.П., Демидова Г.В., Зюзина В.П., и др. Динамика синтеза TNF-a и INF-y моноцитами человека под действием липополисахаридов Yersinia pestis EV 76 с различной степенью токсичности. Журн. микробиол. 2010, 4: 59-64.Соколова Е. П., Демидова Г. В., Зюзина В. П. и др. Исследование цитокининдуцирующей активности различных форм липополисахаридов Yersinia pestis EV76 моноцитами человека. Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Естеств. науки. 2012, 2: 75-78.Таболин В.А., Яковлев М.Ю., Ильина А.Я. и др. Патогенетические механизмы и клинические аспекты действия термостабильного эндотоксина кишечной микрофлоры. Русский медицинский журнал. 2003, 1: 126-128.Тынянова В.И., Зюзина В.П., Демидова Г.В. и др. Еликолипид - биоактиватор токсических субстанций чумного микроба. Биотехнология. 1999, 2: 28-33.Huber М., Kalis С., 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 of the structure of the lipopolysaccharides of Yersinia pestis. Biochemistry. 2005, 44: 1731-1743.Knirel Y. A., Anisimov A. P. Lipopolysaccharide of Yersinia pestis, the cause of plage: structure, genetics, biological properties. Acta Nature. 2012, 4 (13): 45-58.Matsuura M., Takahashi H., Watanabe H. et al. Immunomodulatory properties of Yersinia pestis lipopolysaccharides on human macrophages. Clin. Vaccine Immunol. 2010, 17 (1): 49-55.Montminy S., Khan N., McGrath S. et al. Virulenct factors of Yersinia pestis are overcove by a strong lipopolysaccharide response. Nature Immun. 2006, 7 (10): 1066-1073.Sato S., Nomura F., Kawai T. et al. Synergy and cross-tolerance between toll-like receptor (TLR) 2-and TLR4-mediated signaling pathways. J. Immunol. 2000, 165: 7096-7101.Schromm A., Brandenburg K., Loppnow H. et al. The change of endotoxin molecules influences their formation and IL-6 inducing capacity. J. Immunol. 1998, 161: 5464-5471.Silverstein R. D-galactosamine lethality model scope and limitations. J. Endotoxin Res. 2004, 10(3): 147-162.Rebeil R., Ernst К. E., Clayton O. J. et al. Characterization of late acyltransferase genes of Yersinia pestis and their role in temperature-dependent lipid A variation. J. Bacteriol. 2006, 188 (4): 1381-1388.Telepnev M. V., Klimpel G. R., Haithcoat J. et al. Tetraacylated lipopolysaccharide of Yersinia pestis can inhibit multiple toll-like receptor mediated signaling path ways in human dendric cells. J. Infect. Dis. 2009, 200: 1694-1702.Zughaier S. M., Zimmer S. M., Datta A. et al. Differential induction of the Toll-like receptor 4-MyD88-dependent and -independent signaling pathways by endonoxins. Infect. Immun. 2005, 73 (5): 2940-2950.