PhD, MD (Medicine), Senior Researcher, Laboratory of Biochemistry of Microbial Development, Professor, Department of Microbiology and Immunology
д.м.н., ведущий научный сотрудник лаборатории биохимии развития микроорганизмов, профессор кафедры микробиологии и иммунологии
PhD (Biology), Head, Laboratory of Biochemistry of Microbial Development
к.б.н., заведующая лабораторией биохимии развития микроорганизмов
Master’s Student, Department of Microbiology and Immunology, Engineer, Laboratory of Biochemistry of Microbial Development
магистрант кафедры микробиологии и иммунологии, инженер лаборатории биохимии развития микроорганизмов
The aim of this study was to investigate the effect of warnerin and hominin, the lantibiotics isolated from the growth media of Staphylococcus warneri and Staphylococcus hominis, respectively as well as action of nisin and the synthetic polyamino acid poly-L-arginine on the functional activity of innate immune cells in vivo and in vitro. The study concerned the following lantibiotics: warnerin (APD ID: AP02801), obtained from the growth medium of Staphylococcus warneri DSM 16081 bacteria, and hominin, isolated from the growth media of Staphylococcus hominis GISK-284 as well as nisin from Lactococcus lactis (Sigma, USA), along with poly-L-arginine hydrochloride, a polycationic synthetic peptide with known antibacterial properties (molecular weight, 5000-15000 Da, Sigma, USA). The In vivo studies were performed using peritoneal cells of white laboratory Swiss mice weighing 20-22 g. Peripheral blood leukocytes from healthy volunteer donors were used as an object of in vitro studies. The absorption activity of peritoneal cavity cells was assessed by flow cytometry, and the production of reactive oxygen species was measured using luminol-dependent chemiluminescence. It was found that both warnerin and hominin did significantly modulate ROS production in vivo. Both peptides enhanced ROS generation by peritoneal macrophages at the entire dose scale, whereas nisin showed a weaker stimulatory effect, increasing ROS production only at a dose of 0.1 mg/ kg. Warnerin in vivo had a statistically significant inhibitory effect on the absorptive activity of peritoneal cells, while hominin and nisin did not affect the percentage of phagocytosis at the entire dose range. In vitro, the production of active oxygen forms was inhibited by warnerin in both spontaneous and stimulated tests at high concentrations, and its stimulatory effect was seen at low concentrations. On the contrary, hominin enhanced the microbicidal potential in unstimulated cultures, but decreased zymosan-induced ROS production; both peptides decreased the scavenging activity of monocytes and neutrophils in vitro. Nisin and poly-L-arginine had no effect on phagocytic activity and microbicidal potential. The obtained data are in line with a hypothesis that antimicrobial peptides inhibit the growth of competitive microflora and exert a modulatory effect on the cell of innate immunity.
Цель исследования – изучить влияние варнерина и хоминина – лантибиотиков, выделенных из сред роста Staphylococcus warneri и Staphylococcus hominis соответственно, а также низина и синтетической полиаминокислоты поли-L-аргинина на функциональную активность клеток врожденного иммунитета in vivo и in vitro. В работе исследованы лантибиотики варнерин (APD ID: AP02801), полученный из среды роста бактерий Staphylococcus warneri DSM 16081, хоминин, выделенный из сред роста Staphylococcus hominis ГИСК-284 и низин из Lactococcus lactis (Sigma, США), а также поликатионный синтетический пептид с антибактериальными свойствами – поли-L-агринин гирдохлорид с мол. массой 5000-15000 Да (Sigma, США). В исследованиях in vivo объектом служили клетки перитонеальной полости белых лабораторных мышей породы Swiss, массой 20-22 г. Исследуемые пептиды вводили мышам внутрибрюшинно, через 1 ч мышей выводили из эксперимента методом декапитации под эфирным наркозом. В качестве объекта исследований in vitro использовались лейкоциты периферической крови здоровых доноров-добровольцев. Поглотительную активность клеток перитонеальной полости оценивали методом проточной цитометрии, продукцию активных форм кислорода (АФК) оценивали с помощью реакции люминолзависимой хемилюминесценции. Установлено, что варнерин и хоминин достоверно модулировали продукцию АФК in vivo. Оба пептида усиливали генерацию АФК перитонеальными макрофагами во всем диапазоне исследуемых доз, низин демонстрировал более слабое стимулирующее действие, увеличивая продукцию АФК только в дозе 0,1 мг/кг. Варнерин in vivo оказывал статистически значимый угнетающий эффект на поглотительную активность перитонеальных клеток, в то время как хоминин и низин во всем диапазоне исследуемых доз на процент фагоцитоза не влияли. In vitro варнерин как в спонтанных, так и в стимулированных пробах в высоких концентрациях угнетал, а в низких – стимулировал образование АФК. Хоминин, напротив, усиливал микробицидный потенциал в нестимулированных культурах, но снижал зиозаниндуцированную продукцию АФК, оба пептида in vitro снижали поглотительную активность моноцитов и нейтрофилов. Низин и поли-L-аргинин на фагоцитарную активность и микробицидный потенциал влияния не оказывали. Полученные данные подтверждают гипотезу о том, что антимикробные пептиды сдерживают рост конкурентной микрофлоры и оказывают модулирующее действие на врожденный иммунитет.