Сальмонелa-індуковані зміни кишкової мікробіоти та транскриптома генів імунної відповіді на тлі введення ванкоміцину й Вacteroides fragilis

Yu. V. Bukina, A. M. Kamyshnyi, N. N. Polishchuk, I. A. Topol

Анотація


Мета роботи – вивчити сальмонела-індуковані зміни пристінкової кишкової мікробіоти, експресії ефекторних білків сальмонел SірA, SopB, SopE2 й транскрипційної активності генів FFAR2, Foxp3, RORγt у кишково-асоційованій лімфоїдній тканині (КАЛТ) щурів на тлі введення ванкоміцину та B. fragilis.

Матеріали та методи. Здійснили дослідження кількісного та якісного складу пристінкової мікробіоти тонкого кишечника й визначили рівень експресії генів щурів Foxp3, RORC (Royt), FFAR2 та ефекторних білків сальмонел SірA, SopB і SopE2 методом ПЛР-РЧ, встановили взаємозв'язки між групами мікроорганізмів.

Результати. Введення B. fragilis на тлі передобробки ванкоміцином та інфікування сальмонелами змінює кількісний склад мікробіоти у пристінковому вмісті тонкого кишечника. Спостерігається зменшення Salmonella spp., E. coli, P. aeruginosa, Proteus sрр., Enterobacter sрр., Klebsiella spp. і Shigella spp., а також збільшення Bacteroides spp., E. faecalis, E. faecium і Peptostreptococcus anaerobius. Рівень експресії ефекторних білків сальмонел у тварин при одночасному введенні ванкоміцину та S. enteritidis (I група), S. typhimurium (II група) збільшився: SopB – y 101 і 20 разів; SopE2 – y 80 і 2 рази; SipA – y 613 разів (II група), а також відзначалось зменшення в 5 разів у I групі. Відноснa нормалізованa кількість мРНК генів FFAR2, Foxp3, RORγt у КАЛТ щурів в III і IV групах збільшувалася: FFAR2 – y 2,7 і 5,4 раза; Foxp3 – y 2,5 і 85 pазів, рівень RORγt знизився на 70 % і тільки в IV групі.

Висновки. Використання B. fragilis створює умови для корекції сальмонела-індукованих змін кишкового мікробіома. Передобробка тварин ванкоміцином викликає посилення транскрипційної активності генів SірA, SopB і SopE2, за винятком SірA після введення S. enteritidis. Уведення B. fragilis підвищує рівень мРНК генів FFAR2 та Foxp3 в КАЛТ, а також знижує RORγt після інфікування S. Typhimurium.


Ключові слова


мікробіом; ванкоміцин; сальмонела; бактероїди; експресія; ПЛР-РВ

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Purchiaroni, F., Tortora, A., Gabrielli, M., Bertucci, F., Gigante, G., Ianiro, G., et al. (2013) Role of the intestinal microbiota and the immune system. Medical Pharmacology Science, 17, 323–333.

Kamada, N., Seo, S-U., Chen, G. Y., & Núñez, G. (2013) Role of the gut microbiota in immunity and inflammatory disease. Nature Reviews Immunoljgy, 13, 321–335. doi:10.1038/nri3430.

Bukina, Y. V., Kamyshny, A. M., & Polishchuck, N. N. (2016) Оpredelenie spektra genov rezistentnosti k antibiotikam u fenotipicheski rezistentnykh shtammov pristenochnoj kishechnoj mikrobioty u krys metodom PCR-RV [Determination of the spectrum of antibiotic resistance genes have phenotypic resistant strains of parietal intestinal microbiota in rats by RT-PCR]. Annaly Mechnikovskogo instituta, 2, 21–27. [in Russian].

Bukina, Yu. V., Kamyshnyi, O. M., & Polishchuck, N. M. (2016) Vyznachennia kilkisnoho skladu mikrobioty u prystinkovomu vmisti kyshkivnyka u shchuriv metodom PLR-RCh [Determination quantitative composition of the microbiota in parietal intestinal surface in rats by PCR real-time]. Infektsiini khvoroby, 3, 78–81. [in Ukrainian].

Agbor, T. A., & McCormick, B. A. (2011) Salmonella effectors: important players modulating host cell function during infection. Cell Microbiology, 13, 1858–69. doi: 10.1111/j.1462-5822.2011.01701.x.

Behnsen, J., Perez-Lopez, A., Nuccio, S. P., & Raffatellu, M. (2015) Exploiting host immunity: the Salmonella paradigm. Trends Immunology, 36, 112–20. doi: 10.1016/j.it.2014.12.003.

Keestra-Gounder, A. M., Tsolis, R. M., & Bäumler, A. J. (2015) Now you see me, now you don't: the interaction of Salmonella with innate immune receptors. Natura Review Microbiology, 13, 206–16. doi: 10.1038/nrmicro3428.

Blacher, E., Levy, M., Tatirovsky, E., & Elinav, E. (2017) Microbiome-Modulated Metabolites at the Interface of Host Immunity. Immunology, 15, 572–580. doi: 10.4049/jimmunol.1601247.

Kim, M. H., Kang, S. G., Park, J. H., Yanagisawa, M., & Kim, C. H. (2013) Short-chain fatty acids activate GPR41 and GPR43 on intestinal epithelial cells to promote inflammatory responses in mice. Gastroenterology, 145, 396–410. doi: 10.1053/j.gastro.2013.04.056.

Smith, P. M., Howitt, M. R., Panikov, N., Michaud, M., Gallini, C. A., Bohlooly, Y. M., et al. (2013) The microbial metabolites, short-chain fatty acids, regulate colonic Treg cell homeostasis. Science, 341, 569–573. doi: 10.1126/science.1241165.

Sheikh, A., Charles, R. C., Sharmeen, N., Rollins, S. M., Harris, J. B., Bhuiyan, M. S., et al. (2011) In Vivo Expression of Salmonella enterica Serotype Typhi Genes in the Blood of Patients with Typhoid Fever in Bangladesh. PLoS Neglected Tropical Diseases, 5, e1419. doi: 10.1371/journal.pntd.0001419.

Ma, J., Zhang, Y. G., Xia, Y., & Sun, J. (2010) The inflammatory cytokine tumor necrosis factor modulates the expression of Salmonella typhimurium effector proteins. Inflammation, 12, 42. doi: 10.1186/1476-9255-7-42.

Que, F., Wu, S., & Huang, R. (2013) Salmonella pathogenicity island 1 (SPI-1) at work. Curr Microbiology, 66, 582–7. doi: 10.1007/s00284-013-0307-8.

LaRock, D. L., Chaudhary, A., & Miller, S. I. (2015) Salmonellae interactions with host processes. Nature Review Microbiology, 13, 191–205. doi: 10.1038/nrmicro3420.

Keestra, A. M., & Bäumler, A. J. (2014) Detection of enteric pathogens by the nodosome. Trends Immunology, 35, 123–130. doi: 10.1016/j.it.2013.10.009.

Keestra, A. M., Winter, M. G., Auburger, J. J., Frässle, S. P., Xavier, M. N., Winter, S. E., et al. (2013) Manipulation of small Rho GTPases is a pathogen-induced process detected by NOD1. Nature, 496, 233–237. doi: 10.1038/nature12025.

Narayanan, L. A., & Edelmann, M. J. (2014) Ubiquitination as an efficient molecular strategy employed in salmonella infection. Frontiers Immunology, 25, 558. doi: 10.3389/fimmu.2014.00558.

Hapfelmeier, S. (2004) Role of the Salmonella pathogenicity island 1 effector proteins SipA, SopB, SopE, and SopE2 in Salmonella enterica subspecies 1 serovar Typhimurium colitis in streptomycin-pretreated mice. Infection Immunology, 72, 795–809.

Miki, T., Goto, R., Fujimoto, M., Okada, N., & Hardt, W. D. (2017) The Bactericidal Lectin RegIIIβ Prolongs Gut Colonization and Enteropathy in the Streptomycin Mouse Model for Salmonella Diarrhea. Cell Host Microbe, 21(2), 130–131.

Corrêa-Oliveira, R., Fachi, J. L., Vieira, A., Sato, F. T., & Vinolo, M. A. (2016) Regulation of immune cell function by short-chain fatty acids. Clinical & Translational Immunology, 22, 73. doi: 10.1038/cti.2016.17.

Maslowski, K. M., Vieira, A. T., Ng, A., Kranich, J., Sierro, F., Yu, D., et al. (2009) Regulation of inflammatory responses by gut microbiota and chemoattractant receptor GPR43. Natur, 29, 1282–6. doi: 10.1038/nature08530.

Sun, M., Wu, W., Liu, Z., & Cong, Y. (2017) Microbiota metabolite short chain fatty acids, GPCR, and inflammatory bowel diseases. Gastroenterology, 52, 1–8. doi:10.1007/s00535-016-1242-9.

Surana, N. K., & Kasper, D. L. (2012) The yin yang of bacterial polysaccharides: lessons learned from B. fragilis PSA. Immunology Review, 245, 13–26. doi: 10.1111/j.1600-065X.2011.01075.x.

Zeng, H., & Chi, H. (2015) Metabolic control of regulatory T cell development and function. Trends Immunology, 36, 3–12. doi: 10.1016/j.it.2014.08.003




DOI: https://doi.org/10.14739/2310-1237.2017.1.97504

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


ПАТОЛОГІЯ   Лицензия Creative Commons
Запорізький державний медичний університет