Effect of antiplague vaccination on phagocytic activity of human blood granulocytes

Cover Page

Cite item

Abstract

Anti-plague vaccination stimulates phagocytosis of Yersinia pestis cells by blood leukocytes of laboratory animals. However its effect on the phagocytic activity of human white blood cells towards plague microbes has not been studied. In this work, flow cytometry was used to study phagocytic activity of blood granulocytes towards Y. pestis, Escherichia coli and Staphylococcus aureus in the people vaccinated, or not vaccinated against plague. These persons inhabited the territories of natural plague foci in Russian Federation. The results of phagocytic activity were evaluated in microvolumes of whole blood. The induced IFNγ production was evaluated in blood by enzyme immunoassay technique, and the titers of specific antibodies to plague-specific F1 antigen were determined in blood serum samples. It was found, that the subjects who have never been vaccinated against plague had 3-fold lower granulocyte phagocytic activity towards Y. pestis than the persons repeatedly vaccinated with live plague vaccine, and 5-fold lower than phagocytosis of E. coli and S. aureus. The next annual revaccination caused additional stimulation of in vitro phagocytic capacity of blood leukocytes with respect to plague microbes. Individual values of phagocytic indices correlated with serum antibody titers (r = 0.65, p = 0.0004), and with levels of IFNγ production (r = 0.73, p = 0.0004). Thus, the obtained data confirmed dependence between phagocytic activity of human blood leukocytes and the pathogen type, thus allowing to demonstrate a connection between activated phagocytic response to Y. pestis cells in live plague-vaccinated individuals with other immune indexes of vaccine efficiency (specific antibodies to F1, induced IFNγ production). Further research in this direction will bring us closer to development of an informative test for assessing the intensity of antiplague immunity.

About the authors

A. L. Kravtsov

Russian Research Anti-Plague Institute “Microbe”

Email: rusrapi@microbe.ru
ORCID iD: 0000-0002-9016-6578

Kravtsov Aleksandr L., PhD, MD (Biology), Leading Research Associate, Department of Immunology

Saratov

Russian Federation

S. N. Klyueva

Russian Research Anti-Plague Institute “Microbe”

Author for correspondence.
Email: klyueva.cvetlana@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5550-6063

Klyueva Svetlana N.., PhD (Biology), Research Associate, Department of Immunology

410005, Saratov, Universitetskaya str., 46

V. A. Kozhevnikov

Russian Research Anti-Plague Institute “Microbe”

Email: rusrapi@microbe.ru
ORCID iD: 0000-0001-7267-7027

Kozhevnikov Vitaliy A., Junior Research Associate, Department of Immunology

Saratov

O. M. Kudryavtseva

Russian Research Anti-Plague Institute “Microbe”

Email: rusrapi@microbe.ru
ORCID iD: 0000-0002-9894-3394

Kudryavtseva Ol'ga M., PhD (Biology), Senior Research Associate, Department of Immunology

Saratov

S. A. Bugorkova

Russian Research Anti-Plague Institute “Microbe”

Email: rusrapi@microbe.ru
ORCID iD: 0000-0001-7548-4845

Bugorkova Svetlana A., PhD, MD (Medicine), Head, Department of Immunology

Saratov

References

  1. Балахонов С.В., Попова А.Ю., Мищенко А.И., Михайлов Е.П., Ежлова Е.Б., Демина Ю.В., Денисов А.В., Рождественский Е.Н., Базарова Г.Х., Щучинов Л.В., Зарубин И.В., Семенова Ж.Е., Маденова Н.М., Дюсенбаев Д.К., Ярыгина М.Б., Чипанин Е.В., Косилко С.А., Носков А.К., Корзун В.М. Случай заболевания человека чумой в Кош-Агачском районе Республики Алтай в 2015 г. Сообщение 1. Клинико-эпидемиологические и эпилоотологические аспекты // Проблемы особо опасных инфекций, 2016, № 1. С. 55-60.
  2. Бугоркова С.А., Щуковская Т.Н., Микшис Н.И., Клюева С.Н., Кудрявцева О.М., Кравцов А.Л., Гончарова А.Ю., Кожевников В.А., Санджиев Д.Н., Конушева С.В., Савченко С.П., Бембеева Е.С., Щербакова С.А.. Кутырев В.В. Комплексное иммунологическое исследование вакцинированных живой чумной вакциной лиц, проживающих на территории Прикаспийского песчаного очага чумы в Республике Калмыкия // Эпидемиология и вакцинопрофилактика, 2018. Т. 17, № 3. С. 38-49.
  3. Долгушин И.И., Мезенцева Е.А., Савочкина А.Ю., Кузнецова Е.К. Нейтрофил как «многофункциональное устройство» иммунной системы // Инфекция и иммунитет, 2019. Т. 9, № 1. С. 9-38.
  4. Исачкова Л.М., Плехова Н.Г. К развитию представлений об антиинфекционной резистентности // Эпидемиология и инфекционные болезни, 2002. № 1. С. 11-15.
  5. Каральник Б.В., Дерябин П.Н., Денисова Т.Г., Пономарева Т.С., Жунусова Г.Б., Закарян С.Б., Мухамедьярова Р.Б. Выявление иммунной памяти на первом этапе антигенспецифического клеточного ответа при повторном введении живой чумной вакцины // Эпидемиология и вакцинопрофилактика, 2019. Т. 18, № 6. С. 26-33.
  6. Клюева С.Н., Кравцов А.Л., Бугоркова С.А., Щуковская Т.Н., Кожевников В.А., Гончарова А.Ю. Фагоцитарная и цитокин-продуцирующая активность лейкоцитов крови мышей линии ВALB/c, привитых против чумы на фоне иммуномодуляции полиоксидонием // Российский иммунологический журнал, 2019. Т. 13 (22), № 4. С. 1412-1420.
  7. Корытов К.М., Войткова В.В., Дубровина В.И., Носков А.К., Мищенко А.И., Михайлов Е.П., Балахонов С.В., Щучинов Л.В. Оценка иммунологической эффективности вакцинации населения против чумы в Горно-Алтайском высокогорном природном очаге // Эпидемиология и вакцинопрофилактика, 2018. Т. 17 (6). С. 87-97.
  8. Кравцов А.Л., Кожевников В.А., Клюева С.Н., Кудрявцева О.М., Щуковская Т.Н., Микшис Н.И., Бугоркова С.А. Характеристика показателей клеточного иммунитета у вакцинированных против чумы лиц, проживающих на территории Прикаспийского песчаного природного очага чумы // Эпидемиология и вакцинопрофилактика, 2019. Т. 18 (3). С. 67-74.
  9. Нестерова И.В., Колесникова Н.В., Чудилова Г.А., Ломтатидзе Л.В., Ковалева С.В., Евглевский А.А., Нгуен Т.З.Л. Новый взгляд на нейтрофильные гранулоциты: переосмысление старых догм. Часть 1 // Инфекция и иммунитет, 2017. Т. 17 (3). С. 219-230.
  10. Олиферук Н.С., Пинегин Б.В. Определение фагоцитарного числа лейкоцитов крови по отношению к Staphylococcus aureus с помощью проточной цитометрии // Иммунология, 2007. № 4. С. 236-240.
  11. Уткин Д.В., Киреев М.Н., Гусева Н.П., Каплун Г.А., Куклев В.Е., Осина Н.А. Разработка биологического микрочипа для выявления антител к антигенам возбудителя чумы // Инфекция и иммунитет, 2019. Т. 9, № 2. С. 393-398.
  12. Фирстова В.В., Калмантаева О.В., Горбатов А.А., Кравченко Т.Б., Тюрин Е.А., Бондаренко Н.Л., Дятлов И.А., Караулов А.В. Оценка специфического гуморального и клеточного иммунитета у людей, периодически вакцинирующихся против чумы // Иммунология, аллергология, инфектология, 2015. № 3. С. 62-68.
  13. Cornelius C.A., Quenee L.E., Elli Р., Ciletti N.A., Schneewind O. Yersinia pestis IS1541 transposition provides for escape from plague immunity. Infect. Immunity, 2009, Vol. 77, no. 5, pp. 1807-1816.
  14. Cowan C., Philipovskiy A.V., Wulff-Strobel C., Ye Z., Straley S.C. Anti-LcrV antibody inhibits delivery of Yops by Yersinia pestis KIM 5 by directly promoting phagocytosis. Infect. Immunity, 2005, Vol. 73, no. 9, pp. 6127-6137.
  15. Dudte S.C., Hinnebusch B.J., Shannon J.G. Characterization of Yersinia pestis interactions with human neutrophils in vitro. Front Cell Infect. Microbiol., 2017, no. 7, pp. 358-365.
  16. Gupta-Wright A., Tembo D., Jambo K., Chimbayo E., Mvaya L., Caldwell S., Russell D.G., Mwandumba H.C. Functional analysis of phagocyte activity in whole blood from HIV/Tuberculosis – infected individuals using a novel flow cytometry-based assay. Front Immunol., 2017, no. 8, 1222. doi: 10.3389/fimmu.2017.01222.
  17. Hasui M., Hirabayashi Y., Kobayashi Y. Simultaneous measurement by flow cytometry of phagocytosis and hydrogen peroxide production of neutrophils in whole blood. J. Immunol. Methods, 1989, Vol. 117, pp. 53-58.
  18. Heinzelmann M., Gardner S.A., Mercer-Jones M., Roll A.J., Polk H. Quantitation of phagocytosis in human neutrophils by flow cytometry. Microbiol. Immunol., 1999, Vol. 43, no. 6, pp. 505-512.
  19. Ison C.A. Whole-blood model. Methods Mol. Med., 2001, Vol. 66, pp. 317-329.
  20. Jansen W.T.M., Väkeväinen-Anttila M., Käyhty H., Nahm M., Bakker N., Verhoef J., Snippe H., Verheul A.F. Comparison of a classical phagocytosis assay and a flow cytometry assay for assessment of the phagocytic capacity of sera from adults vaccinated with pneumococcal conjugate vaccine. Clin. Diag. Lab. Immunol., 2001, Vol. 8, no. 2, pp. 245-250.
  21. Kummer L.W., Szaba F.M., Parent M.A., Adamovicz J.A., Hill J., Johnson L.L., Smiley S.T. Antibodies and cytokines independently protect against pneumonic plague. Vaccine, 2008, Vol. 26, no. 52, pp. 6901-6907.
  22. Miliukienë V., Šiaurys A., Pilinkienë A., Chaaustova L. Flow cytometry measurement of Saccharomyces ceverisiae phagocytosis by neutrophils in mouse blood. Biologya, 2005, no. 3, pp. 69-73.
  23. Rosales C., Uribe-Querol E. Fc receptors: cell activators of antibody functions. Adv. Biosci. Biotechnol., 2013, Vol. 4, no. 4, pp. 21-33.
  24. Shannon J.G., Hasenkrug A.M., Dorward D.W., Nair V., Carmody A.B., Hinnebusch B.J. Yerinia pestis subverts the dermal neutrophil response in a mouse model of bubonic plague. mBio, 2013, Vol. 4, no. 5, e00170-13. doi: 10.1128/mBio.00170-13.
  25. Spinner J.L., Cundiff J.A., Kobayashi S.D. Yersinia pestis type III secretion system-dependent inhibition of human polymorphonuclear leukocyte function. Infect. Immun., 2008, Vol. 76, no. 8, pp. 3754-3760.
  26. White-Owen C., Alexander J.W., Sramkoski R.M., Babcock G.F. Rapid whole-blood microassay using flow cytometry for measuring neutrophil phagocytosis. J. Clin. Microbiol., 1992, Vol. 30, no. 8, pp. 2071-2076.

Supplementary files

There are no supplementary files to display.


Copyright (c) 2021 Kravtsov A.L., Klyueva S.N., Kozhevnikov V.A., Kudryavtseva O.M., Bugorkova S.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Свидетельство о регистрации СМИ ПИ № 77 - 11525 от 04.01.2002 выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).


This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies