ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИРОДЫ ЦИТОКИНОПОДОБНЫХ ВЕЩЕСТВ, ВЫЯВЛЯЕМЫХ ИММУНОХИМИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ В СУПЕРНАТАНТАХ КУЛЬТУР STAPHYLOCOCCUS AUREUS
- Авторы: Горбунов Н.П.1,2, Ищенко А.М.1,2, Жахов А.В.1,2, Трофимов А.В.2, Елисеев И.Е.3, Зурочка А.В.4, Фомина Л.О.4, Файзулина А.И.4, Гриценко В.А.5, Симбирцев А.С.1,2
-
Учреждения:
- ФБУН НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Пастера Роспотребнадзора, Санкт-Петербург, Россия
- ФГУП "Гос.НИИ особо чистых биопрепаратов" ФМБА России, Санкт-Петербург, Россия
- Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», Школа информатики, физики и технологий
- ФГБУН Институт иммунологии и физиологии УрО РАН, Екатеринбург, Россия
- ФГБУН Оренбургский федеральный исследовательский центр УрО РАН (Институт клеточного и внутриклеточного симбиоза УрО РАН), Оренбург, Россия
- Раздел: ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
- Дата подачи: 18.07.2025
- Дата принятия к публикации: 23.07.2025
- URL: https://iimmun.ru/iimm/article/view/17972
- DOI: https://doi.org/10.15789/2220-7619-IDS-17972
- ID: 17972
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Резюме
Цитокины регулируют взаимодействие между клетками разного происхождения у высших животных и человека, однако, близкие им по структуре молекулы – цитокиноподобные вещества (ЦПВ), обнаружены и у более примитивных организмов. С использованием методов иммунохимического анализа ЦПВ, напоминающие ряд цитокинов человека, обнаружены в супернатантах, полученных после культивировании бактерий разной видовой принадлежности, в том числе в супернатантах бульонных культур бактерий вида Staphylococcus aureus. Целями настоящей работы являлись изучение специфичности иммунохимического определения, и молекулярная характеристика ЦПВ из супернатантов культур различных штаммов стафилококков. Поскольку наиболее продуктивным источником ЦПВ являлся штамм Staphylococcus aureus АТСС 25923, а в супернатантах культур стафилококков максимальные концентрации регистрировались с помощью антител к рецепторному антагонисту интерлейкина-1 человека (IL-1rа), была изучена специфичность иммуноферментных методов, используемых для определения именно этого цитокина. Результаты экспериментов показали, что супернатанты Staphylococcus aureus АТСС 25923 содержат вещества, отличные от IL-1ra, поскольку с ними связывались не только специфические к IL-1ra антитела, но и антитела другой направленности (например, к супероксиддисмутазе человека), характеризуя тем самым неспецифичность регистрируемого взаимодействия. При этом супернатант штамма S. aureus АТСС 25923 не оказывал конкурирующего эффекта на взаимодействие с иммобилизованным IL-1rа, что свидетельствовало об отсутствии специфического антигена в тестируемой пробе. Для идентификации ЦПВ их выделяли из супернатанта культуры Staphylococcus aureus АТСС 25923 посредством иммуноаффинной хроматографии на колонке с Сефарозой, нагруженной антителами против IL-1ra. При анализе методом электрофореза в полиакриламидном геле в присутствии додецилсульфата натрия элюат адсорбированных на антителах к IL-1ra ЦПВ был гетерогенен и характеризовался 4 мажорными зонами в области молекулярных масс 50-60 кДа и 35 кДа, причем в спектре отсутствовал компонент с ММ 20 кДа, характерный для белка IL-1ra. Во фракциях разделенных компонентов элюата, вырезанных из геля и подвергнутых обработке трипсином для последующего исследования при помощи масс-спектрометрии, обнаружены триптические пептиды, гомологичные производным стафилококкового белка А (SpA). Результаты этого анализа позволили идентифицировать белок А как основной компонент исследованных образцов элюата. Таким образом, с большой долей вероятности можно полагать, что иммуноглобулины из иммуноферментных тест-систем для определения цитокинов могут реагировать с секреторными производными иммуноглобулин-связывающих белков стафилококков, которые регистрируются как ЦПВ. Следовательно, так называемые ЦПВ, выявляемые методом ИФА в супернатантах культивируемых стафилококков, отличаются от истинных цитокинов человека, а их взаимодействие с антителами носит «неспецифический» характер.
Об авторах
Николай П. Горбунов
ФБУН НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Пастера Роспотребнадзора, Санкт-Петербург, Россия;ФГУП "Гос.НИИ особо чистых биопрепаратов" ФМБА России, Санкт-Петербург, Россия
Email: niko_laygo@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4636-0565
SPIN-код: 6289-7281
Scopus Author ID: 57202437768
младший научный сотрудник лаборатории гибридомных технологий
РоссияАлександр Митрофанович Ищенко
ФБУН НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Пастера Роспотребнадзора, Санкт-Петербург, Россия;ФГУП "Гос.НИИ особо чистых биопрепаратов" ФМБА России, Санкт-Петербург, Россия
Email: amischenko1946@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6661-6145
кандидат биологических наук, заведующий лабораторией гибридомных технологий
РоссияАлександр В. Жахов
ФБУН НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Пастера Роспотребнадзора, Санкт-Петербург, Россия;ФГУП "Гос.НИИ особо чистых биопрепаратов" ФМБА России, Санкт-Петербург, Россия
Email: zhs2003@list.ru
научный сотрудник лаборатории гибридомных технологий
РоссияАлександр В. Трофимов
ФГУП "Гос.НИИ особо чистых биопрепаратов" ФМБА России, Санкт-Петербург, Россия
Email: trof1954@gmail.com
руководитель группы
РоссияИгорь Е. Елисеев
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», Школа информатики, физики и технологий
Email: ieliseev@hse.ru
кандидат биологических наук, старший научный сотрудник
РоссияАлександр В. Зурочка
ФГБУН Институт иммунологии и физиологии УрО РАН, Екатеринбург, Россия
Email: av_zurochka@mail.ru
д.м.н., профессор, ведущий научный сотрудник лаборатории иммунопатофизиологии
РоссияЛюдмила О. Фомина
ФГБУН Институт иммунологии и физиологии УрО РАН, Екатеринбург, Россия
Email: fomina454@yandex.ru
аспирант лаборатории иммунопатофизиологии
РоссияАнастасия И. Файзулина
ФГБУН Институт иммунологии и физиологии УрО РАН, Екатеринбург, Россия
Email: anafaz@mail.ru
аспирант лаборатории иммунопатофизиологии
РоссияВиктор А. Гриценко
ФГБУН Оренбургский федеральный исследовательский центр УрО РАН (Институт клеточного и внутриклеточного симбиоза УрО РАН), Оренбург, Россия
Email: vag59@mail.ru
д.м.н., профессор, Ученый секретарь Оренбургского федерального, исследовательского центра УрО РАН (ОФИЦ УрО РАН), главный научный сотрудник ИКВС УрО РАН.
РоссияАндрей С. Симбирцев
ФБУН НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Пастера Роспотребнадзора, Санкт-Петербург, Россия;ФГУП "Гос.НИИ особо чистых биопрепаратов" ФМБА России, Санкт-Петербург, Россия
Автор, ответственный за переписку.
Email: simbas@mail.ru
научный руководитель, д.мед. н., профессор, чл.-корр. РАН
РоссияСписок литературы
- Гриценко В.А., Мавзютов А.Р., Пашкова Т.М., Карташова О.Л., Тяпаева Я.В., Белозерцева Ю.П. Генетический профиль Staphylococcus aureus, выделенных от бактерионосителей и больных с инфекционно-воспалительной патологией // Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. 2018, Т.95. № 4, С. 56-62. doi: 10.36233/0372-9311-2018-4-56-62. [V. A .Gritsenko, A.R.Mavzyutov, T.M.Pashkova, O.L.Kartashova, Ya.V.Tyapaeva, Yu.P.Belozertseva Genetic profile Staphylococcus aureus, isolated from bacterial carriers and patients with infectious inflammatory pathology. Zh. Mikrobiol. (Moscow), 2018, no. 4, pp. 56—62]
- Зурочка А.В., Дукардт В.В., Зурочка В.А., Добрынина М.А., Зуева Е.Б., Тяпаева Я.В., Гриценко В.А. Стафилококки как продуценты цитокиноподобных веществ // Российский иммунологический журнал. 2017. Т. 20, №.2. С. 134-136. [Zurochka A. V., Dukardt V. V., Zurochka V. A., Dobrynina M. A., Zueva E. B., Tyapaeva Y. V., Gritsenko V. A. Staphylococcus as producers of cytokine-like substances. Russ.J.Immunol. 2017. vol. 20, no. 2, pp. 134-136]
- Зурочка А.В., Дукардт В.В., Зурочка В.А., Добрынина М.А., Зуева Е.Б., Тяпаева Я.В., Гриценко В.А. Бактерии как продуценты цитокиноподобных веществ // Российский иммунологический журнал. 2017. Т. 20, №.3. С. 374-376. [Zurochka A. V., Dukardt V. V., Zurochka V. A., Dobrynina M. A., Zueva E. B., Tyapaeva Y. V., Gritsenko V. A. Bacteria as producers of cytokine-like substances. Russ.J.Immunol. 2017. vol. 20, no. 3, pp. 374-376]
- Зурочка А.В., Зурочка В. А., Фомина Л.О., Файзуллина А.И., Добрынина М.А., Гриценко В.А. Оценка цитокиноподобной активности Staphylococcus aureus в зависимости от наличия генетических детерминант стафилококкового белка А // Российский иммунологический журнал. 2019. Т. 22, №. 3. С.1162-1167. doi: 10.31857/S102872210007247-6. [A. V. Zurochka, V. A. Zurochka, L. O. Fomina, A. I. Fayzullina, M. A. Dobrynina, V. A. Gritsenko Estimation of cytokine-like activity of staphylococcus aureus depending on the availability of genetic determinant of Styphylococcal protein A. Russ.J.Immunol., 2019. vol. 22, no. 3, pp. 1162-1167]
- Симбирцев А.С. Цитокины в патогенезе и лечении заболеваний человека. - СПб: Фолиант, 2018. 512 С. [Simbirtsev A.S. Cytokines in human illness pathogenesis and therapy. St.Petersburg, Foliant. 2018. 512 P.]
- Система цитокинов: Теоретические и клинические аспекты / Под ред. В.А. Козлова, С.В. Сенникова. - Новосибирск: Наука, 2004. 324. С. [Kozlov V.A., Sennikov S.V. (red.) Cytokine system: theoretic and clinical aspects. Novosibirsk. Nauka. 2004. 324 P.]
- Файзуллина А.И., Зурочка А.В. Сравнительная оценка неспецифической активности цитокинпродуцирующих штаммов Staphylococcus aureus, имеющих и не имеющих ген белка А, при иммуноферментном анализе // Российский иммунологический журнал. 2020. Т. 23, № 2. С.163-168. doi: 10.46235/1028-7221-270-ECA. [A.I. Fayzullina, A.V. Zurochka ELISA-based comparative analysis of non-specific activity for cytokine-producing protein a gene-positive and negative Staphylococcus aureus strains, Russian Journal of Immunology/Rossiyskiy Immunologicheskiy Zhurnal, 2020, vol. 23, no. 2, pp. 163-168. doi: 10.46235/1028-7221-270-ECA]
- Фомина Л.О., Зурочка В.А., Симбирцев А.С., Гриценко В.А. Влияние времени культивирования Staphylococcus aureus на продукцию ими цитокино-подобных веществ, детектируемых методом иммуноферментного анализа // Российский иммунологический журнал. 2018. Т. 21. № 3. С. 454-459. doi: 10.31857/S102872210002427-4. [L. O. Fomina, A. V. Zurochka, A. S.Simbirtsev , V. A. Gritsenko. Influence of time of cultivation of Staphylococcus aureus on the production of cytokine-like substances detected by ELISA. Russian Journal of Immunology/Rossiyskiy Immunologicheskiy Zhurnal, 2018, vol. 21, no. 3, pp. 454-459]
- Фомина Л.О., Файзуллина А.И., Зурочка В.А., Добрынина М.А., Симбирцев А.С., Гриценко В.А. Сравнительная оценка цитокиноподобной активности Staphylococcus aureus мультиплексным и иммуноферментным анализом // Российский иммунологический журнал. 2018. Т. 21. № 3. С. 460-465. doi: 10.31857/S102872210002428-5. [L. O. Fomina, A.I. Fayzullina, A. V. Zurochka, M.A.Dobrynina, A. S.Simbirtsev , V. A. Gritsenko. Comparative evaluation cytokine-like activity of Staphylococcus aureus by mrthods multiplex and ELISA. Russian Journal of Immunology/Rossiyskiy Immunologicheskiy Zhurnal, 2018, vol. 21, no. 3, pp. 460-465]
- Ahnlide V.K., de Neergaard T., Sundwall M., Ambjörnsson T., Nordenfelt P. A Predictive Model of Antibody Binding in the Presence of IgG-Interacting Bacterial Surface Proteins. Front Immunol. 2021. V. 12: 629103. doi: 10.3389/fimmu.2021.629103
- Ballarin L., Franchini A., Ottaviani E., Sabbadin A. Morula Cells as the Major Immunomodulatory Hemocytesin Ascidians: evidences From the Colonial Species Botryllus schlosseri. Biol. Bull. 2001, vol. 201, no. 1. pp. 59–64. doi: 10.2307/1543526
- Beck G, Habicht GS. Isolation and characterization of a primitive interleukin-1-like protein from an invertebrate, Asterias forbesi. Proc Natl Acad Sci U S A. 1986;83(19):7429-33. doi: 10.1073/pnas.83.19.7429
- Beck G., O'Brien R.F., Habicht G.S., Stillman D.L., Cooper E.L., Raftos D.A. Invertebrate cytokines III: Interleukin 1-like molecules stimulate phagocytosis by tunicate and echinoderm cells. Cell Immunol. 1993, vol. 146, no. 2, pp. 284-99. doi: 10.1006/cimm.1993.1027
- Beck G. Macrokines: invertebrate cytokine-like molecules? Frontiers in Bioscience. 1998, vol. 3, no. 4, pp. 559–569; doi.org/10.2741/A303
- Becker S, Frankel MB, Schneewind O, Missiak as D. Release of protein A from the cell wall of Staphylococcus aureus. Proc. Natl Acad. Sci. USA, 2014, vol. 111, no. 4, pp. 1574–1579. doi: 10.1073/pnas.1317181111
- Björck L., Kronvall G. Purification and some properties of streptococcal protein G, a novel IgG-binding reagent. J Immunol., 1984, vol. 133, issue 2, pp. 969–974. doi.org/10.4049/jimmunol.133.2.969
- Cruz AR, den Boer MA, Strasser J. et al. Staphylococcal protein A inhibits complement activation by interfering with IgG hexamer formation. Proc. Natl Acad. Sci. USA, 2021, vol. 118, no 7: e2016772118. doi: 10.1073/pnas.2016772118
- de Jong NWM, van Kessel KPM, van Strijp JAG. Immune Evasion by Staphylococcus aureus. Microbiol. Spectr., 2019, vol. 7(2): 10.1128/microbiolspec.gpp3-0061-2019. doi: 10.1128/microbiolspec.GPP3-0061-2019.
- Falugi F, Kim HK, Missiakas DM, Schneewind O. Role of protein A in the evasion of host adaptive immune responses by Staphylococcus aureus. mBio. 2013;4(5):e00575-13. doi: 10.1128/mBio.00575-13.
- Guerra S, LaRock C. Group A. Streptococcus interactions with the host across time and space. Curr Opin Microbiol. 2024, 77: 102420. doi: 10.1016/j.mib.2023.102420
- Howden BP, Giulieri SG, Wong Fok Lung T, Baines SL, Sharkey LK, Lee JYH, Hachani A, Monk IR, Stinear TP. Staphylococcus aureus host interactions and adaptation. Nat Rev Microbiol. 2023, vol. 21, no. 6, pp. 380-395. doi: 10.1038/s41579-023-00852-y
- Hurford A, Day T. Immune evasion and the evolution of molecular mimicry in parasites. Evolution. 2013;67(10):2889-904. doi: 10.1111/evo.12171.
- Kolar SL, Ibarra JA, Rivera FE, Mootz JM, Davenport JE, Stevens SM, Horswill AR, Shaw LN.. Extracellular proteases are key mediators of Staphylococcus aureus virulence via the global modulation of virulence-determinant stability. Microbiologyopen. 2013, vol. 2, no.1 pp. 18–34. doi: 10.1002/mbo3.55
- Legas E., Vaugier G.L., Bousquet F., Bajelan M., Leclerc M. Primitive cytokines and cytokine receptors in invertebrates: the sea star Asterias rubens as a model of study. Scand. J. Immunol., 1996, vol. 44, no. 4, pp. 375-380. doi: 10.1046/j.1365-3083.1996.d01-322.x
- Lowy FD. Staphylococcus aureus infections. N. Engl. J. Med. 1998, vol. 339, no. 8. pp. 520–532. doi: 10.1056/NEJM199808203390806
- Martins YC, Jurberg AD, Daniel-Ribeiro CT. Visiting Molecular Mimicry Once More: Pathogenicity, Virulence, and Autoimmunity. Microorganisms, 2023, vol. 11, no. 6, pp.1472. doi: 10.3390/microorganisms11061472
- Nair S.V., Burandt M., Hutchinson A. et al. A C-type lectin from the tunicate, Styelaplicata, that modulates cellular activity. Comp. Biochem. Physiol. C. Toxicol. Pharmacol. 2001. vol. 129, no. 1, pp. 11-24. doi: 10.1016/s1532-0456(01)00179-x
- O’Halloran DP, Wynne K, Geoghegan JA. Protein A is released into the Staphylococcus aureus culture supernatant with an unprocessed sorting signal. Infect. Immun. 2015, vol. 83, №. 4, pp. 1598–1609; doi: 10.1128/IAI.03122-14
- Raftos D.A. Interactions of tunicate immunomodulatory proteins with mammalian cells. Immunol. Cell. Biol. 1996, vol. 74, no. 1, pp. 26-31. doi: 10.1038/icb.1996.3
- Rasquel-Oliveira FS, Ribeiro JM, Martelossi-Cebinelli G, Costa FB, Nakazato G, Casagrande R, Verri WA. Pathogens, 2025, vol. 4, no. 2, pp. 185. doi: 10.3390/pathogens14020185
- Shevchenko, A., Tomas, H., Havli, J. et al. In-gel digestion for mass spectrometric characterization of proteins and proteomes. Nat Protoc. 2006, vol. 1, no. 6, pp. 2856–2860. doi.org/10.1038/nprot.2006.468
- Smith E.J., Visai L., Kerrigan S.W., Speziale P., Foster T.J. The Sbi Protein Is a Multifunctional Immune Evasion Factor of Staphylococcus aureus. Infect Immun. 2011, vol. 79, no. 9, pp. 3801–3809. doi: 10.1128/IAI.05075-11
- Spaan AN, van Strijp JAG, Torres VJ. Leukocidins: staphylococcal bi-component pore-forming toxins find their receptors. Nat. Rev. Microbiol. 2017, vol. 15, no. 7, pp. 435–447. doi: 10.1038/nrmicro.2017.27
- Thammavongsa V, Kim HK, Missiakas D, Schneewind O. Staphylococcal manipulation of host immune responses. Nat. Rev. Microbiol. 2015, vol. 13, no. 9, pp. 529–543). doi: 10.1038/nrmicro3521
- Zhang, J., Xin, L., Shan, B., Chen, W., Xie, M., Yuen, D., Zhang, W., Zhang, Z., Lajoie, G.A. and Ma, B. PEAKS DB: de novo sequencing assisted database search for sensitive and accurate peptide identification. Molecular & cellular proteomics, 2012, vol. 11, no. 4, pp. M111.010587(1-8). doi.org/10.1074/mcp.M111.010587
- Zhang L., Jacobsson K., Vasi J., Lindberg M., Frykberg L. A second IgG-binding protein in Staphylococcus aureus. Microbiology. 1998, vol. 144, Pt 4, pp. 985–991, doi: 10.1099/00221287-144-4-985
- Zhang L., Jacobsson K., Strom K., Lindberg M., Frykberg L. Staphylococcus aureus expresses a cell surface protein that binds both IgG and beta2-glycoprotein I. Microbiology, 1999, vol. 145, Pt 1, pp. 177–183, doi: 10.1099/13500872-145-1-177
Дополнительные файлы
