Perm Medical JournalPerm Medical JournalПермский медицинский журнал (сетевое издание "Perm medical journal")0136-14492687-1408Eco-Vector5819110.17816/pmj3826-13Original studiesОригинальные исследованияResearch ArticleStaphylococcus aureus as a target of peripheral blood microbicidal factors from healthy donorsStaphylococcus aureus как мишень микробицидных факторов периферической крови практически здоровых доноровhttps://orcid.org/0000-0002-5112-20034482-4378GodovalovAnatoliy P.ГодоваловАнатолий Петрович
Russian Federation

Candidate of Medical Sciences, leading researcher of Central Scientific Research Laboratory, Associate Professor of Department of Microbiology and Virology

кандидат медицинских наук, ведущий научный сотрудник ЦНИЛ, доцент кафедры микробиологии и вирусологии

AGodovalov@gmail.com3855-0045BoevIosif A.БоевИосиф Александрович
Russian Federation

student of dentistry faculty, Acad. E.A. Wagner Perm State Medical University

студент 5-го курса стоматологического факультета ПГМУ им. акад. Е.А. Вагнера

iosifboev@gmail.comE.A. Vagner Perm State Medical UniversityПермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. ВагнераCity Dental Clinic № 3Городская стоматологическая поликлиника № 31503202138261328012021Copyright ©; 2021, Godovalov A.P., Boev I.A.Copyright ©; 2021, Годовалов А.П., Боев И.А.2021Godovalov A.P., Boev I.A.Годовалов А.П., Боев И.А.http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0https://permmedjournal.ru/PMJ/article/view/58191

Objective. The aim of investigation was to evaluate the bacteriolytic activity of the peripheral blood of healthy donors against S. aureus. Currently, much attention is paid to the involvement of opportunistic microorganisms in the development of infectious and inflammatory diseases, among which one of the leading places is occupied by the processes of staphylococcal etiology. Staphylococcus aureus possesses a unique spectrum of pathogenic factors, which, together with intracellular persistence, allow staphylococci to avoid exposure to immune factors and other agents.

Materials and methods. The bacteriolytic activity of the peripheral blood of 32 healthy donors, as well as the ability of the whole blood and serum to destroy biofilms, were evaluated. The phagocytic activity of peripheral blood monocytes and neutrophils and the ability to produce hydroxyl radicals were analyzed. For opsonization of S. aureus, a commercial immunoglobulin G or donor serum was used.

Results. It was shown that the whole peripheral blood practically does not have a significant effect on the number of viable cells of S. aureus. However, freshly obtained blood serum significantly destroys the biofilm. It has been established that a fifth part of peripheral blood leukocytes is absorbed by S. aureus. After opsonization of microbial cells with immunoglobulin G, the indices of phagocytic activity of monocytes and neutrophils did not change significantly. When using freshly obtained serum for opsonization of objects, a stimulating effect on the production of hydroxyl radicals by leukocytes was revealed (2758.7 ± 725.3 and 870.6 ± 197.4 related light units, respectively; p < 0.05). After heating the serum at 56 °C, the stimulating effect was leveled (1091.1 ± 234.7 related light units; p > 0.05 for samples with non-opsonized objects). In general, the obtained data indicate that the complement components can be recognized as the most effective system for the elimination of S. aureus.

Conclusions. Thus, S. aureus uniquely adapted to the human body that allows staphylococci to persist for a long time without clinical manifestations. It can be assumed that among the factors of the immune system, the proteins of the complement system, which destroy both S. aureus cells and the biofilm matrix, probably have the most effective bactericidal action. However, the effectiveness of this system depends on the protein-synthesizing function of the liver, the availability of microorganisms to the action of complement.

Цель. Оценить бактериолитическую активность периферической крови здоровых доноров против S. aureus. В настоящее время большое внимание уделяется участию условно патогенных микроорганизмов в развитии инфекционно воспалительных заболеваний, среди которых одно из лидирующих мест занимают процессы стафилококковой этиологии. Staphylococcus aureus обладает уникальным спектром факторов патогенности, которые вместе с внутриклеточной персистенцией позволяют стафилококкам избегать воздействия факторов иммунной системы и других агентов.

Материалы и методы. Оценивали бактериолитическую активность периферической крови 32 практически здоровых доноров, а также способность цельной крови и сыворотки разрушать биопленки. Дифференцировано анализировали поглотительную активность моноцитов и нейтрофилов периферической крови, а также способность к продукции гидроксильных радикалов. Для опсонизации S. aureus использовали коммерческий препарат иммуноглобулина G или сыворотку доноров.

Результаты. Показано, что цельная периферическая кровь практически не обладает существенным влиянием на численность жизнеспособных клеток S. aureus. Однако свежеполученная сыворотка крови значительно разрушает биопленку. Установлено, пятая часть лейкоцитов периферической крови поглощают клетки S. aureus. После опсонизации микробных клеток препаратом иммуноглобулина G показатели фагоцитарной активности моноцитов и нейтрофилов существенно не изменились. При использовании свежеполученной сыворотки для опсонизации объектов выявлено стимулирующее влияния на продукцию гидроксильных радикалов лейкоцитами (2758,7 ± 725,3 и 870,6 ± 197,4 RLU соответственно; p < 0,05). После прогревания сыворотки при 56оС стимулирующий эффект нивелировался (1091,1 ± 234,7 RLU; p > 0,05 к пробам с неопсонизированными объектами). В целом полученные данные указывают, что наиболее эффективной системой элиминации S. aureus можно признать компоненты комплемента.

Выводы. Таким образом, S. aureus уникально адаптировался к организму человека, что позволяет стафилококкам персистировать длительное время без клинических проявлений. Можно предположить, что среди факторов иммунной системы, вероятно, наиболее эффективным бактерицидным действием обладают белки системы комплемента, разрушающие как клетки S. aureus, так и матрикс биопленки. Однако эффективность этой системы находится в зависимости от белоксинтезирующей функции печени, доступности микроорганизмов действию комплемента.

Staphylococcus aureus, bactericidal activity, peripheral blood, complement components, immunoglobulins, phagocytic activityStaphylococcus aureusбактерицидная активностьпериферическая кровькомпоненты комплементаиммуноглобулиныфагоцитарная активностьPestov A.Ju., Panchenko A.V. Colonization of the oral cavity with staphylococci with periodontitis. Vestnik Volgogradskogo gosudarstvennogo medicinskogo universiteta 2011; 4 (40): 62–65 (in Russian).Пестов А.Ю., Панченко А.В. Колонизация полости рта стафилококками при пародонтите. Вестник Волгоградского государственного медицинского университета 2011; 4 (40): 62–65.Men'shikova E.D., Chernen'kaja T.V., Men'shikov D.D., Kiselevskaja-Babinina I.V., Godkov M.A. Etiological role and ecology of Staphylococcus aureus in patients of specialized hospital departments with mono- and mixed wound infections. Infekcii v hirurgii 2014; 12(2): 35–39 (in Russian).Меньшикова Е.Д., Черненькая Т.В., Меньшиков Д.Д., Киселевская-Бабинина И.В., Годков М.А. Этиологическая роль и экология Staphylococcus aureus у больных специализированных отделений стационара при моно- и смешанных раневых инфекциях. Инфекции в хирургии 2014; 12(2): 35–39.Bondareva G.P., Turovskij A.B., Semkina O.V. The role of Staphylococcus aureus in polyposis sinusitis. Rossijskij allergologicheskij zhurnal 2013; 6: 5–8 (in Russian).Бондарева Г.П., Туровский А.Б., Семкина О.В. Роль золотистого стафилококка при полипозном синусите. Российский аллергологический журнал 2013; 6: 5–8.Zajkina O.N., Bondarenko A.P., Goncharova N.I. Nasopharyngeal carriage of bacterial pathogens in frequently ill children and adults. Dal'nevostochnyj zhurnal infekcionnoj patologii 2010; 17(17): 104–110 (in Russian).Зайкина О.Н., Бондаренко А.П., Гончарова Н.И. Носоглоточное носительство бактериальных патогенов у часто болеющих детей и взрослых. Дальневосточный журнал инфекционной патологии 2010; 17 (17): 104–110.Baksheeva S.S., Sergeeva I.V. Staphylococcal bacteria carrier as a criterion of ecological ill-being of the human environment. Sovremennye problemy nauki i obrazovanija 2015; 6: 577 (in Russian).Бакшеева С.С., Сергеева И.В. Стафилококковое бактерионосительство, как критерий экологического неблагополучия среды обитания человека. Современные проблемы науки и образования 2015; 6: 577.Molne L., Verdrengh M., Tarkowski A. Role of neutrophil leukocytes in cutaneous infection caused by Staphylococcus aureus. Infection and immunity 2000; 68(11): 6162–6167.Molne L., Verdrengh M., Tarkowski A. Role of neutrophil leukocytes in cutaneous infection caused by Staphylococcus aureus. Infection and immunity 2000; 68 (11): 6162–6167.Shmagel' K.V., Slobodchikova S.V. Opsonizing properties of commercial antistaphylococcal immunoglobulin. Medicinskaja immunologija 2012; 14 (1–2): 95–102 (in Russian).Шмагель К.В., Слободчикова С.В. Опсонизирующие свойства коммерческого антистафилококкового иммуноглобулина. Медицинская иммунология 2012; 14 (1–2): 95–102.Derjabin D.G., Karimov I.F. Features of the reaction of recombinant luminescent bacteria with various Lux-operons in the phagocytic system. Vestnik OGU 2007; 12: 4–7 (in Russian).Дерябин Д.Г., Каримов И.Ф. Особенности реагирования рекомбинантных люминесцирующих бактерий с различными Lux-оперонами в фагоцитарной системе. Вестник ОГУ 2007; 12: 4–7.Shestakova A.V., Kadyraliev B.K., Godovalov A.P., Bykova L.P. Opsonization of Candida albicans with immunoglobulin for intravenous administration. Medicinskaja immunologija 2015; S: 434 (in Russian).Шестакова А.В., Кадыралиев Б.К., Годовалов А.П., Быкова Л.П. Опсонизация Candida albicans иммуноглобулином для внутривенного введения. Медицинская иммунология 2015; S: 434.O’Toole G.A. Microtiter dish biofilm formation assay. J vis exper 2011; 47(4): 2437.Shilov J.I., Orlova E.G. Role of adrenergic mechanisms in regulation of phagocytic cell functions in acute stress response. Immunology Letters 2003; 86: 229–233.Shilov S.Ju., Shilov Ju.I., Barkov S.Ju. Effect of dehydroepianrosterone on luminol-dependent chemiluminescence indices in zymosan peritonitis in old rats. Rossijskij immunologicheskij zhurnal 2017; 11(20): 570–572 (in Russian).Шилов С.Ю., Шилов Ю.И., Барков С.Ю. Влияние дегидроэпианростерона на показатели люминолзависимой хемилюминисценции при зимозановом перитоните у старых крыс. Российский иммунологический журнал 2017; 11(20): 570–572.Goldmann O., Medina E. Staphylococcus aureus strategies to evade the host acquired immune response. Int J Med Microbiol 2018; 308(6): 625–630.Goldmann O., Medina E. Staphylococcus aureus strategies to evade the host acquired immune response. Int J Med Microbiol 2018; 308 (6): 625–630.Strobel M., Pfortner H., Tuchscherr L., Volker U., Schmidt F., Kramko N., Schnittler H.J., Fraunholz M.J., Loffler B., Peters G., Niemann S. Post invasion events after infection with Staphylococcus aureus are strongly dependent on both the host cell type and the infecting S. aureus strain. Clin Microbiol Infect 2016; 22: 799–809.Hayes S.M., Howlin R., Johnston D.A., Webb J.S., Clarke S.C., Stoodley P., Harries P.G., Wilson S.J., Pender S.L., Faust S.N., Hall-Stoodley L., Salib R.J. Intracellular residency of Staphylococcus aureus within mast cells in nasal polyps: a novel observation. J Allergy Clin Immunol 2015; 135: 1648–1651.Clement S., Vaudaux P., Francois P., Schrenzel J., Huggler E., Kampf S., Chaponnier C., Lew D., Lacroix J.S. Evidence of an intracellular reservoir in the nasal mucosa of patients with recurrent Staphylococcus aureus rhinosinusitis. J Infect Dis 2005; 192: 1023–1028.Hanssen A.M., Kindlund B., Stenklev N.C., Furberg A.S., Fismen S., Olsen R.S., Johannessen M., Sollid J.U. Localization of Staphylococcus aureus in tissue from the nasal vestibule in healthy carriers. BMC Microbiol 2017; 17: 89.Proctor R.A., von Eiff C., Kahl B.C., Becker K., McNamara P., Herrmann M., Peters G. Small colony variants: a pathogenic form of bacteria that facilitates persistent and recurrent infections. Nat Rev Microbiol 2006; 4: 295–305.Kalinka J., Hachmeister M., Geraci J., Sordelli D., Hansen U., Niemann S., Oetermann S., Peters G., Loffler B., Tuchscherr L. Staphylococcus aureus isolates from chronic osteomyelitis are characterized by high host cell invasion and intracellular adaptation, but still induce inflammation. Int. J Med Microbiol 2014; 304: 1038–1049.Kalinka J., Hachmeister M., Geraci J., Sordelli D., Hansen U., Niemann S., Oetermann S., Peters G., Loffler B., Tuchscherr L. Staphylococcus aureus isolates from chronic osteomyelitis are characterized by high host cell invasion and intracellular adaptation, but still induce inflammation. Int J Med Microbiol 2014; 304: 1038–1049.Krut O., Sommer H., Kronke M. Antibiotic-induced persistence of cyto-toxic Staphylococcus aureus in non-phagocytic cells. J Antimicrob Chemother 2004; 53: 167–173.