CC BY
6
И.В. Косарев, РН. Василенко, В.М. Абрамов, В.К. Сакулин, В.С. Хлебников, С.Ю. Пчелинцев, А.В. Мачулин, Т.Н. Абашина, В.А. Самойленко, В.Н. Уверский, А.В. Карлышев «S-белок пробиотического штамма Lactobacillus crispatus 2029 предотвращает рост проницаемости монослоя Caco-2 энтероцитов человека, индуцируемый возбудителями кишечных инфекций»
https://doi/org/10.33647/2074-5982-17-3-79-83
(«О
BY 4.0
S-БЕЛОК ПРОБИОТИЧЕСКОГО ШТАММА LACTOBACILLUS CRISPATUS 2029 ПРЕДОТВРАЩАЕТ РОСТ ПРОНИЦАЕМОСТИ
МОНОСЛОЯ CACO-2 ЭНТЕРОЦИТОВ ЧЕЛОВЕКА, ИНДУЦИРУЕМЫЙ ВОЗБУДИТЕЛЯМИ КИШЕЧНЫХ ИНФЕКЦИЙ
И.В. Косарев1, Р.Н. Василенко1, В.М. Абрамов1, В.К. Сакулин1, В.С. Хлебников1, С.Ю. Пчелинцев1, А.В. Мачулин2*, Т.Н. Абашина2, В.А. Самойленко2, В.Н. Уверский3, А.В. Карлышев4
1 ОАО «Институт инженерной иммунологии» 142380, Российская Федерация, Московская обл., Чеховский р-н, п. Любучаны, ул. Научная, 1
2 ФГБУН «Федеральный исследовательский центр «<Пущинский научный центр биологических исследований РАН» 142290, Российская Федерация, Московская обл., Пущино, просп. Науки, 3
3 Университет Южной Флориды 33620, США, Флорида, Тампа, Охотников Восточный просп., 4202
4 Кингстонский университет в Лондоне KT1 1LQ, Великобритания, Лондон, Кингстон на Темзе, Главная ул., 53-57
Использование биомодели конфлюэнтного монослоя Caco-2 энтероцитов позволило выявить у S-белка, выделенного из штамма LC2029, наличие способности предотвращать индуцированные возбудителями кишечных инфекций (E. coli O157:H7, C. jejuni ATCC 33291, S. enteritidis ATCC 25928) нарушения проницаемости — важной функции кишечного барьера.
Ключевые слова: биомодель, монослой Caco-2 энтероцитов, проницаемость, S-белок, возбудители кишечных инфекций
Конфликт интересов: авторы заявили об отсутствии конфликта интересов.
Для цитирования: Косарев И.В., Василенко Р.Н., Абрамов В.М., Сакулин В.К., Хлебников В.С., Пчелинцев С.Ю., Мачулин А.В., Абашина Т.Н., Самойленко В.А., Уверский В.Н., Карлышев А.В. S-белок пробиотического штамма Lactobacillus crispatus 2029 предотвращает рост проницаемости монослоя Caco-2 энтероцитов человека, индуцируемый возбудителями кишечных инфекций. Биомедицина. 2021;17(3): 79-83. https://doi/org/10.33647/2074-5982-17-3-79-83
Поступила 08.04.2021
Принята после доработки 23.07.2021
Опубликована 10.09.2021
S-PROTEIN OF THE PROBIOTIC STRAIN LACTOBACILLUS CRISPATUS 2029 PREVENTS THE GROWTH OF PERMEABILITY OF THE CACO-2 MONOLAYER OF HUMAN ENTEROCYTES INDUCED BY INTESTINAL INFECTIONS
Igor V. Kosarev1, Raisa N. Vasilenko1, Vyacheslav M. Abramov1, Vadim K. Sakulin1, Valentin S. Khlebnikov1, Sergey Yu. Pchelintsev1, Andrey V. Machulin2*, Tatiana N. Abashina2, Vladimir A. Samoilenko2, Vladimir N. Uversky3, Andrey V. Karlyshev4
11nstitute of Immunological Engineering 142380, Russian Federation, Moscow Region, Chekhov District, Lyubuchany, Nauchnaya Str., 1
2 Federal Research Center
"Pushchino Scientific Center for Biological Research of the Russian Academy of Sciences" 142290, Russian Federation, Moscow region, Pushchino, Science Avenue, 3
3 University of South Florida
33620, USA, Florida, Tampa, E. Fowler Avenue, 4202
4 Kingston University London
KT1 1LQ, Great Britain, London, Surrey, Kingston upon Thames, High Str., River House, 53-57
■ The use of a biomodel of the confluent monolayer Caco-2 of enterocytes allowed us to reveal the ability of the S-protein isolated from strain LC2029 to prevent permeability disorders resulting from intestinal infections induced by pathogens (E. coli O157: H7, C. jejuni ATCC 33291, S. enteritidis ATCC 25928). This is important for maintaining the efficiency of the intestinal barrier.
I Keywords: biomodel, monolayer of Caco-2 enterocytes, permeability, S-protein, causative agents of intestinal infections
Conflict of interest: the authors declare no conflict of interest.
For citation: Kosarev I.V., Vasilenko R.N., Abramov V.M., Sakulin V.K., Khlebnikov V.S., Pchelintsev S.Yu., Machulin A.V., Abashina T.N., Samoilenko V.A., Uversky V.N., Karlyshev A.V. S-Protein of the Probiotic Strain Lactobacillus crispatus 2029 Prevents the Growth of Permeability of the Caco-2 Monolayer of Human Enterocytes Induced by Intestinal Infections. JournalBiomed. 2021;17(3):79-83. https://doi/ org/10.33647/2074-5982-17-3-79-83
Submitted 08.04.2021 Revised 23.07.2021 Published 10.09.2021
Введение
Желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) с уникальным свойством слизистой оболочки поглощать питательные вещества из содержимого кишечника и колонизирующее его сообщество микроорганизмов в настоящее время представляется как высокоорганизованная система, от которой зависит не только здоровье, но и сама жизнь человека. У взрослого человека микробиота ЖКТ представлена примерно 1014 микробных клеток, что составляет до 40% общего
числа микроорганизмов всего микробио-ма, причем примерная общая поверхность ЖКТ составляет 250-400 м2. В кишечнике микробиота подразделяется на пристеночную и просветную. Пристеночная микробиота тесно связана с эпителиальными клетками стенки кишечника. Однако ряд вредных воздействий приводит к замещению нормальной микробиоты кишечника патогенными микроорганизмами.
Адгезия патогенной микрофлоры на эн-тероцитах кишечника является ключевым
И.В. Косарев, РН. Василенко, В.М. Абрамов, В.К. Сакулин, В.С. Хлебников, С.Ю. Пчелинцев, А.В. Мачулин, Т.Н. Абашина, В.А. Самойленко, В.Н. Уверский, А.В. Карлышев «S-белок пробиотического штамма Lactobacillus crispatus 2029 предотвращает рост проницаемости монослоя Caco-2 энтероцитов человека, индуцируемый возбудителями кишечных инфекций»
этапом в развитии многих инфекционных заболеваний. Возбудители таких инфекций повреждают энтероциты и повышают проницаемость кишечного барьера, что приводит к развитию многих патологических процессов в организме, связанных с неконтролируемой транслокацией патогенов и их продуктов через слизистую оболочку кишечника. Нормальная микрофлора и, в частности, пробиотические лактобациллы, защищают макроорганизм от патогенных микробов, блокируя их адгезию к рецепторам эпителиальных клеток. В результате этого сохраняется кишечный барьер, не повышается его проницаемость и деструкция, предотвращается колонизация слизистых оболочек патогенами.
Известно, что некоторые штаммы лак-тобацилл экспрессируют S-белки на своей поверхности. Способность S-белков про-биотических лактобацилл препятствовать повышению кишечной проницаемости, индуцируемой возбудителями кишечных инфекций, не изучена.
Целью данной работы явилось исследование in vitro способности S-белка штамма Lactobacillus crispatus 2029 (LC2029) ингибировать рост проницаемости слизистой оболочки кишечника, вызываемый возбудителями кишечных инфекций: Escherichia coli O157:H7, Campylobacter jejuni ATCC 33291, Salmonella Enteritidis ATCC 25928.
Материалы и методы
В опытах использовали S-белок штамма LC2029. Адгезивная активность штамма LC2029 связана с его способностью экспрессировать на своей поверхности S-белок, являющийся высокоэффективным адгезином [1]. Удаление S-белка с поверхности клеток LC2029 с помощью 5M LiCl приводило к утрате способности модифицированных клеток этого штамма к адгезии на энтероцитах человека.
Протективные свойства S-белка, выделенного из штамма LC2029, оценивали по методу, предложенному в работе [2]. В опытах использовали in vitro биомодель монослоя Caco-2 энтероцитов. Caco-2 эн-тероциты культивировали на специальных фильтрах системы Transwell (Corning Costar). После достижения клетками 100% конфлюэнтного монослоя меняли среду, содержащую 10% сыворотки, на среду с 0,2% сыворотки. Монослой культивировали дополнительно 18 ч для синхронизации клеточного цикла. Далее исследовали проницаемость монослоя Caco-2 энтероцитов для ТРИТЦ-декстрана (65-85 кДа) под действием S-белка (контроль 1), Е. coli O157:H7 (контроль 2), С. jejuni ATCC 33291 (контроль 3), S. enteritidis ATCC 25928 (контроль 4), S-белок+Е. coli O157:H7 (опыт 1), S-белок+С. jejuni ATCC 33291 (опыт 2), S-белок+Х enteritidis ATCC 25928 (опыт 3). В культуральную среду верхней камеры вносили ТРИТЦ-декстран (1 мг/мл, 65-85 кДа). Количество ТРИТЦ-декстрана в нижней камере, прошедшего через монослой Caco-2 клеток, определяли флуориметрически при длине волны 485/590нм.
Результаты и заключение
Было установлено, что предварительно внесённый S-белок штамма LC2029 в культуральную среду верхней камеры системы Transwell экранирует монослой Caco-2 энтероцитов и предотвращает индуцированный возбудителями кишечных инфекций (Е. coli O157:H7, С. jejuni ATCC 33291, S. enteritidis ATCC 25928) рост проницаемости монослоя. При отсутствии в культуральной среде S-белка, экранирующего поляризованный монослой Caco-2 энтероцитов, внесение в верхнюю камеру системы Transwell возбудителей кишечных инфекций вызывало достоверное (p<0,001) повышение проницаемости монослоя Caco-2 энтероцитов для ТРИТЦ-декстрана.
Таким образом, использование биомодели конфлюэнтного монослоя Сасо-2 эн-тероцитов позволило выявить у 8-белка, выделенного из штамма ЬС2029, наличие способности предотвращать индуцирован-
ные возбудителями кишечных инфекций (E. coli O157:H7, C. jejuni ATCC 33291, S. enteritidis ATCC 25928) нарушения проницаемости — важной функции кишечного барьера.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ | REFERENCES
1. Abramov V.M., Kosarev I.V, Priputnevich T.V., et al. S-layer protein of Lactobacillus crispatus 2029, its structural and immunomodulatory characteristics and roles in protective potential ofthe whole bacteria against foodborne pathogens. Int. J. Biol. Macromol. 2020;150:400-412.
2. Chen C., Jamaluddin M., Yan S., et al. Human stan-niocalcin-1 blocks TNF-induced monolayer permeability in human coronary artery endothelial cells.
Atherosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biol. 2008. DOI: 10.1161/ATVBAHA. 108.163667.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ | INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Косарев Игорь Васильевич, к.б.н., ОАО «Институт инженерной иммунологии»; e-mail: kosarev-52@mail.ru
Василенко Раиса Николаевна, к.б.н., ОАО «Институт инженерной иммунологии»;
Абрамов Вячеслав Михайлович, д.б.н., проф., ОАО «Институт инженерной иммунологии»; e-mail: slavab2017@mail.ru
Сакулин Вадим Константинович, ОАО
«Институт инженерной иммунологии»;
Хлебников Валентин Сергеевич, д.б.н., проф., ОАО «Институт инженерной иммунологии»; e-mail: vkhleb@mail.ru
Пчелинцев Сергей Юрьевич, д.м.н., проф., ОАО «Институт инженерной иммунологии»; e-mail: serg.pch@yandex.ru
Мачулин Андрей Валериевич*, к.б.н., ФГБУН «Федеральный исследовательский центр «Пущинский научный центр биологических исследований РАН »; e-mail: and.machul@gmail.com
Абашина Татьяна Николаевна, к.б.н., ФГБУН «Федеральный исследовательский центр «Пущинский научный центр биологических исследований РАН»; e-mail: tnabashina@gmail.com
Igor V. Kosarev, Cand. Sci. (Biol.), Institute of Immunological Engineering; e-mail: kosarev-52@mail.ru
Raisa N. Vasilenko, Cand. Sci. (Biol.), Institute of Immunological Engineering;
Vyacheslav M. Abramov, Dr. Sci. (Biol.), Prof., Institute of Immunological Engineering; e-mail: slavab2017@mail.ru
Vadim K. Sakulin, Institute of Immunological Engineering;
Valentin S. Khlebnikov, Dr. Sci. (Biol ), Prof., Institute of Immunological Engineering; e-mail: vkhleb@mail.ru
Sergey Yu. Pchelintsev, Dr. Sci. (Med.), Prof., Institute of Immunological Engineering; e-mail: serg.pch@yandex.ru
Andrey V. Machulin*, Cand. Sci. (Biol.), Federal Research Center "Pushchino Scientific Center for Biological Research of the Russian Academy of Sciences";
e-mail: and.machul@gmail.com
Tatiana N. Abashina, Cand. Sci. (Biol.), Federal Research Center "Pushchino Scientific Center for Biological Research of the Russian Academy of Sciences";
e-mail: tnabashina@gmail.com
И.В. Косарев, РН. Василенко, В.М. Абрамов, В.К. Сакулин, В.С. Хлебников, С.Ю. Пчелинцев, А.В. Мачулин, Т.Н. Абашина, В.А. Самойленко, В.Н. Уверский, А.В. Карлышев «S-белок пробиотического штамма Lactobacillus crispatus 2029 предотвращает рост проницаемости монослоя Caco-2 энтероцитов человека, индуцируемый возбудителями кишечных инфекций»
Самойленко Владимир Александрович,
к.б.н., ФГБУН «Федеральный исследовательский центр «Пущинский научный центр биологических исследований РАН»; e-mail: samva@rambler.ru
Уверский Владимир Николаевич, д.ф.-м.н., проф., Университет Южной Флориды; е-mail: vuversky@usf.edu
Карлышев Андрей Владимирович, к.б.н., проф., Кингстонский университет в Лондоне; е-mail: a.karlyshev@kingston.ac.uk
Vladimir A. Samoilenko, Cand. Sci. (Biol.), Federal Research Center "Pushchino Scientific Center for Biological Research of the Russian Academy of Sciences"; e-mail: samva@rambler. ru
Vladimir N. Uversky, Dr. Sci. (Phys.-Math.), Prof., University of South Florida; е-mail: vuversky@usf.edu
Andrey V. Karlyshev, Cand. Sci. (Biol.), Prof., Kingston University London; е-mail: a.karlyshev@kingston.ac.uk
* Автор, ответственный за переписку / Corresponding author
