microbeПроблемы особо опасных инфекцийProblems of Particularly Dangerous Infections0370-10692658-719XRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”10.21055/0370-1069-2020-4-70-74microbe-1407Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESФормирование нейтрофильных внеклеточных ловушек при моделировании чумной инфекции у мышей, иммунизированных Yersinia pestis EV НИИЭГFormation of Neutrophil Extracellular Traps when Modeling Plague Infection in Mice Immunized with Yersinia pestis EV NIIEGhttps://orcid.org/0000-0002-9016-6578КравцовА. Л.KravtsovA. L.

410005, Саратов, ул. Университетская, 46

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005

rusrapi@microbe.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9994-7936ГончароваА. Ю.GoncharovaA. Yu.

410005, Саратов, ул. Университетская, 46

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005

https://orcid.org/0000-0001-7548-4845БугорковаС. А.BugorkovaS. A.

410005, Саратов, ул. Университетская, 46

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005

ДевдарианиЗ. Л.DevdarianiZ. L.

410005, Саратов, ул. Университетская, 46

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005

https://orcid.org/0000-0001-7267-7027КожевниковВ. А.KozhevnikovV. A.

410005, Саратов, ул. Университетская, 46

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005

ФКУЗ «Российский научно-исследовательский противочумный институт «Микроб»РоссияRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”Russian Federation202005022021047074Copyright © Кравцов А.Л., Гончарова А.Ю., Бугоркова С.А., Девдариани З.Л., Кожевников В.А., 20212021Кравцов А.Л., Гончарова А.Ю., Бугоркова С.А., Девдариани З.Л., Кожевников В.А.Kravtsov A.L., Goncharova A.Y., Bugorkova S.A., Devdariani Z.L., Kozhevnikov V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.microbe.ru/jour/article/view/1407

Цель исследования – определить влияние Yersinia pestis EV НИИЭГ на процесс формирования нейтрофильных внеклеточных ловушек in vivo при моделировании чумной инфекции и оценить их вклад в противочумную защиту.

Материалы и методы

Материалы и методы. В работе использовали мышей линии ВАLB/c, которых подкожно иммунизировали культурой вакцинного штамма Y. pestis EV НИИЭГ. Заражали животных вирулентным штаммом Y. pestis 231 в дозе 20 LD50 (103  КОЕ). Для оценки вклада нейтрофильных внеклеточных ловушек (НВЛ) в антибактериальную защиту применяли экспериментальную модель, основанную на расщеплении НВЛ в брюшной полости мышей нуклеазой. Для подсчета числа НВЛ в перитонеальном экссудате (ПЭ) использовали люминесцентную микроскопию. Фагоцитарную активность клеток ПЭ определяли с помощью проточной цитометрии. Бактериологическим методом регистрировали бактерицидный эффект НВЛ.

Результаты и выводы

Результаты и выводы. У предварительно иммунизированных мышей процесс формирования НВЛ в ответ на повторное введение живых клеток чумного микроба был в 5 раз интенсивнее, чем у интактных животных и сопровождался существенным усилением киллинга клеток Y. pestis в ПЭ. Применение в эксперименте для расщепления образующихся в организме иммунизированных животных НВЛ микрококковой нуклеазы позволило получить доказательства участия НВЛ в обеспечении антиинфекционной защиты от чумной инфекции. Таким образом, установленный факт формирования НВЛ при заражении Y. pestis мышей, иммунизированных вакцинным штаммом Y. pestis EV НИИЭГ, и влияния этого процесса на эффективность защиты от чумы является основанием для дальнейшего уточнения иммунопатогенетической роли нейтрофильных гранулоцитов при чуме. 

The purpose of the study was to determine the effect of Yersinia pestis EV NIIEG on the process of neutrophil extracellular traps formation in vivo when modeling plague infection and assess their contribution to antiplague protection.

Materials and methods

Materials and methods. BALB/c mice, which were immunized subcutaneously with the Y. pestis EV NIIEG vaccine strain, were used in the study. Animals were infected with a virulent strain Y. pestis 231 at a dose of 20 LD50 (103 CFU). To evaluate the contribution of neutrophil extracellular traps (NETs) to antibacterial protection, an experimental model was used based on fermenting NETs in the abdominal cavity of mice with nuclease. To calculate the number of NETs in peritoneal exudate (PE) fluorescent microscopy was applied. Phagocytic activity of PE cells was determined by flow cytometry. Bactericidal effect of NETs was recorded using bacteriological method.

Results and discussion

Results and discussion. In pre-immunized mice, the process of NETs formation in response to the reintroduction of plague microbe living cells was 5 times more intense than in intact animals and was accompanied by a significant increase in the killing of Y. pestis cells in PE. The use of micrococcus nuclease in the experiment for fermentation of the NETs, produced in the body of immunized animals, provided evidence of NET participation in conferring anti-infective protection against plague infection. Thus, the established fact of the NET formation in case of Y. pestis infection of mice immunized with Y. pestis EV NIIEG vaccine strain and the influence of this process on the effectiveness of protection against plague is the basis for further clarifying the immunopathogenetic role of neutrophil granulocytes in plague. 

чумная инфекциявакцинный штамм Yersinia pestis EV НИИЭГнейтрофильные внеклеточные ловушкибактерицидностьplague infectionvaccine strain Yersinia pestis EV NIIEGneutrophil extracellular trapsbactericidal activityReferencesИсачкова Л.М., Плехова Н.Г. К развитию представлений об антиинфекционной резистентности. Эпидемиология и инфекционные болезни. 2002; 1:11–5.Isachkova L.M., Plekhova N.G. [To the development of ideas about anti-infective resistance]. Epidemiologiya i infektsionnye bolezni [Epidemiology and Infectious Diseases]. 2002; 1:11–5.Нестерова И.В., Колесникова Н.В., Чудилова Г.А., Ломтатидзе Л.В., Ковалева С.В., Евглевский А.А. Нейтрофильные гранулоциты: новый взгляд на «старых игроков» на иммунологическом поле. Иммунология. 2015; 4:257–265.Nesterova I.V., Kolesnikova N.V., Chudilova G.A., Lomtatidze L.V., Kovaleva S.V., Evglevsky A.A. [Neutrophilic granulocytes: a new look at “old players” on the immunological field]. Immunologiya [Immunology]. 2015; 4:257–65.Mayadas T.N., Cullere X., Lowell C.A. The multifaceted functions of neutrophils. Annu Rev. Pathol. 2014; 9:181–218. DOI: 10.1146/annurev-pathol-020712-164023.Mayadas T.N., Cullere X., Lowell C.A. The multifaceted functions of neutrophils. Annu Rev. Pathol. 2014; 9:181–218. DOI: 10.1146/annurev-pathol-020712-164023.Кравцов А.Л. Роль нейтрофильных внеклеточных ловушек при особо опасных бактериальных инфекциях. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2016; 4:95–104. DOI: 10.36233/0372-9311-2016-4-95-104.Kravtsov A.L. [Role of neutrophil extracellular traps in especially dangerous bacterial infections]. Zhurnal Mikrobiologii, Epidemiologii i Immunobiologii [Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology] 2016; 4:95–104. DOI: 10.36233/0372-9311-2016-4-95-104.Матосова Е.В., Андрюков Б.Г. Морфофункциональная характеристика защитных механизмов нейтрофилов при бактериальных инфекциях и их вклад в патогенез провоспалительных реакций. Российский иммунологический журнал. 2018; 21(1):17– 27. DOI: 10.7868/81028722118010021.Matosova E.V., Andryukov B.G. [Morphofunctional characteristics of the protective mechanisms of neutrophils against bacterial infections and their contribution in the pathogenesis of pro-inflammatory reactions]. Rossijsky Immunologichesky Zhurnal [Russian Immunological Journal]. 2018; 21(1):17–27. DOI: 10.7868/81028722118010021.Долгушин И.И., Савочкина А.Ю., Курносенко И.В., Долгушина В.Д., Савельева А.А., Самусева И.В., Маякова В.Б. Участие внеклеточных ДНК-ловушек в защитных и патологических реакциях организма. Российский иммунологический журнал. 2015; 9(2):164–70.Dolgushin I.I., Savochkina A.U., Kurnosenko I.V., Dolgushina V.F., Saveleva A.A., Samuseva I.V., Majakova V.B. [Participation of extracellular DNA traps in protection and pathological reactions of the organism]. Rossijsky Immunologichesky Zhurnal [Russian Immunological Journal]. 2015; 9(2):164–70.Eisele N.A., Lee-Lewis H., Besch-Williford C., Brown C.R., Anderson D.M. Chemokine receptor CXCR2 mediates bacterial clearance rather than neutrophil recruitment in a murine model of pneumonic plague. Am. J. Pathol. 2011; 178(3):1190–200. DOI: 10.1016/j.ajpath.2010.11.067.Eisele N.A., Lee-Lewis H., Besch-Williford C., Brown C.R., Anderson D.M. Chemokine receptor CXCR2 mediates bacterial clearance rather than neutrophil recruitment in a murine model of pneumonic plague. Am. J. Pathol. 2011; 178(3):1190–200. DOI: 10.1016/j.ajpath.2010.11.067.Aleman O.R., Mora N., Cortes-Vieyra R., Uribe-Querol E., Rosales C. Differential use of human neutrophil Fcγ receptors for inducing neutrophil extracellular traps formation. J. Immunology Research. 2016; 2016:2908034. DOI: 10.1155/2016/2908034.Aleman O.R., Mora N., Cortes-Vieyra R., Uribe-Querol E., Rosales C. Differential use of human neutrophil Fcγ receptors for inducing neutrophil extracellular traps formation. J. Immunology Research. 2016; 2016:2908034. DOI: 10.1155/2016/2908034.Martinelli S., Urosevic M., Daryadel A., Oberholzer P.A., Baumann C., Fey M.F., Dummer R., Simon H.-U., Yousefi S. Induction of genes mediating interferon-dependent extracellular trap formation during neutrophil differentiation. J. Biol. Chem. 2004; 279(42):44123–32. DOI: 10.1074/jbc.M405883200.Martinelli S., Urosevic M., Daryadel A., Oberholzer P.A., Baumann C., Fey M.F., Dummer R., Simon H.-U., Yousefi S. Induction of genes mediating interferon-dependent extracellular trap formation during neutrophil differentiation. J. Biol. Chem. 2004; 279(42):44123–32. DOI: 10.1074/jbc.M405883200.Branzk N., Lubojemska A.. Hardison S.E., Wang Q., Guttierrez M.G., Brown G.D., Papayannopoulos V. Neutrophil sense microbial size and selectively release neutrophil extracellular traps in response to large pathogens. Nat. Immunol. 2014; 15(11):1017–25. DOI: 10.1038/ni.2987.Branzk N., Lubojemska A.. Hardison S.E., Wang Q., Guttierrez M.G., Brown G.D., Papayannopoulos V. Neutrophil sense microbial size and selectively release neutrophil extracellular traps in response to large pathogens. Nat. Immunol. 2014; 15(11):1017–25. DOI: 10.1038/ni.2987.МсDonald B., Urrutia R., Yipp B.G., Jenne C.N., Kubes P. Intravascular neutrophil extracellular traps capture bacteria from bloodstream during sepsis. Cell Host Microbe. 2012; 12(3):324–33. DOI: 10.1016/j.chom.2012.06.011.МсDonald B., Urrutia R., Yipp B.G., Jenne C.N., Kubes P. Intravascular neutrophil extracellular traps capture bacteria from bloodstream during sepsis. Cell Host Microbe. 2012; 12(3):324–33. DOI: 10.1016/j.chom.2012.06.011.Landoni V.I., Chiarella P., Martire-Greco D., Schierloh P., van-Rooijen N., Rearte B., Palermo M.S., Isturiz M.A., Fernandez G.C. Tolerance to lipopolysaccharide promotes an enhanced neutrophil extracellular traps formation leading to a more efficient bacterial clearance in mice. Clin. Exp. Immunol. 2012; 168(1):153– 63. DOI: 10.1111/j.1365-2249.2012.04560.x.Landoni V.I., Chiarella P., Martire-Greco D., Schierloh P., van-Rooijen N., Rearte B., Palermo M.S., Isturiz M.A., Fernandez G.C. Tolerance to lipopolysaccharide promotes an enhanced neutrophil extracellular traps formation leading to a more efficient bacterial clearance in mice. Clin. Exp. Immunol. 2012; 168(1):153–63. DOI: 10.1111/j.1365-2249.2012.04560.x.Miliukienë V., Šiaurys A., Pilinkienë A., Chaustova L. Flow cytometry measurement of Saccharomyces cerevisiae phagocytosis by neutrophils in mouse blood. Biologiya. 2005; 3:69–73.Miliukienë V., Šiaurys A., Pilinkienë A., Chaustova L. Flow cytometry measurement of Saccharomyces cerevisiae phagocytosis by neutrophils in mouse blood. Biologiya. 2005; 3:69–73.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.