Влияние агаровых и биопленочных культур Francisella tularensis на экспрессию генов TLR2 и TLR4 в клетках крови и селезенки экспериментальных животных

Биопленка является формой существования многих бактерий, позволяющая им выживать в неблагоприятных условиях внешней среды. К таким патогенам относятся некоторые штаммы возбудителя туляремии. Иммуногенные свойства штаммов Francisella tularensis, способных к образованию биопленки, изучены недостаточно. Одним из ключевых показателей активации врожденного иммунитета является повышение уровня экспрессии TLRs (Toll-подобные рецепторы). Сравнительный анализ экспрессии генов TLRs в иммунокомпетентных клетках животных, инфицированных биопленочными и агаровыми культурами, позволит оценить их иммуногенный потенциал и адаптивную пластичность, а также дополнит новыми данными имеющиеся сведения о патогенезе туляремии.
Цель работы. Оценить влияние биопленочных и агаровых культур F. tularensis на экспрессию генов TLRs 2 и 4 типов клетками крови и селезенки белых мышей.
Материалы и методы. Исследование проведено на 125 сертифицированных беспородных белых мышах. Забор материала (кровь и селезенка) осуществляли на 1, 2, 3, 7 и 14 сутки. В работе использовали семисуточные биопленочные и двухсуточные агаровые культуры аттенуированного вакцинного штамма F. tularensis 15В линии НИИЭГ и авирулентного F. tularensis И-384. Детекцию молекул РНК и обратную транскрипцию выполняли с помощью коммерческих комплектов реагентов. Концентрацию кДНК TLR2 и TLR4 определяли методом ПЦР в реальном времени с применением специфических праймеров.
Результаты. Сравнительный анализ экспрессии генов TLR2 и TLR4 в ответ на введение биопленочных и агаровых культур F. tularensis выявил статистически значимое увеличение экспрессии генов TLRs в клетках экспериментальных животных, инфицированных биопленочными культурами по сравнению с агаровыми культурами.
Заключение. Полученные результаты свидетельствуют о значительном влиянии подвидовой принадлежности штамма F. tularensis и условий его культивирования на экспрессию генов TLR2 и TLR4 в клетках крови и селезенки белых мышей при экспериментальной туляремии.

1. Schaudinn C, Rydzewski K, Meister B, Grunow R, Heuner K. Francisella tularensis subsp. holarctica wild-type is able to colonize natural aquatic ex vivo. Front Microbiol. 2023; (14): 1113412. doi: 10.3389/fmicb.2023.1113412

2. Mlynek K, Lopez CT, Fetterer DP, Williams JA, Bozue JA. Phase variation of LPS and capsule is responsible for stochastic biofilm formation in Francisella tularensis. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. 2022; 11: 16. doi: 10.3389/fcimb.2021.808550

3. Ильина Т.С., Романова Ю.М. Бактериальные биопленки: роль в хронических инфекционных процессах и поиск средств борьбы с ними. Молекулярная генетика, микробиология. 2021; 39(2): 14-24. doi: 10.17116/molgen20213902114

4. Brunet CD, Hennebique A, Peyroux J, Pelloux I, Caspar Y, Maurin M. Presence of Francisella tularensis subsp. holarctica DNA in the aquatic environment in France. Microorganisms. 2021; 9: 1398. doi: 10.3390/microorganisms9071398

5. Hennebique A, Boisset S, Maurin M. Tularemia as a waterborne disease: a review. Emerg. Microbes Infect. 2019; 8(1): 1027–1042. doi: 10.1080/22221751.2019.1638734

6. Ozanic M, Marecic V, Kwaik YA, Santic M. The divergent intracellular lifestyle of Francisella tularensis in evolutionarily distinct host cells. PLoS Pathog. 2015; 11(12): e1005208. doi: 10.1371/journal.ppat.1005208

7. Hennebique A, Peyroux J, Brunet C, Martin A, Henry T, Knezevic M, et al. Amoebae can promote the survival of Francisella species in the aquatic environment. Emerg Microbes Infect. 2021; 10(1): 277-290. doi: 10.1080/22221751.2021.1885999

8. Кудрявцева Т.Ю., Мокриевич А.Н. Стратегии выживания, распространения и вирулентности возбудителя туляремии. Инфекция и иммунитет. 2024; 14(1): 9-23. doi: 10.15789/2220-7619-SFT-17576

9. Lewisch E, Menanteau-Ledouble S, Tichy A, El-Matbouli M. Susceptibility of common carp and sunfish to a strain of Francisella noatunensis subsp. orientalis in a challenge experiment. Dis. Aquat. Organ. 2016; 121(2): 161–166. doi: 10.3354/dao03044

10. Kingry LC, Petersen JM. Comparative review of Francisella tularensis and Francisella novicida. Front. Cell. Infect. Microbiol. 2014; 4: 35. doi: 10.3389/fcimb.2014.00035

11. Whipp MJ, Davis JM, Lum G, Boer J, Zhou Y, Bearden SW, et al. Characterization of a novicida-like sub-species of Francisella tularensis isolated in Australia. Journal of Medical Microbiology. 2003; 52(9): 839-842. doi: 10.1099/jmm.0.05245-0

12. Кузнецова Е.М., Волох О.А., Авдеева Н.Г., Самохвалова Ю.И. Характеристика протективного антигенного комплекса из Francisella tularensis subsp. novicida. Проблемы особо опасных инфекций. 2017; (2): 63-66. doi: 10.21055/0370-1069-2017-2-63-66

13. Biot FV, Bachert BA, Mlynek KD, Toothman RG, Koroleva GI, Lovett SP, et al. Evolution of Antibiotic Resistance in Surrogates of Francisella tularensis (LVS and Francisella novicida): effects on biofilm formation and fitness. Frontiers in Microbiology. 2020; 11: 593542. doi: 10.3389/fmicb.2020.593542

14. Титова С.В., Анисимова А.С., Аронова Н.В. Образование биопленки Klebsiella pneumoniae на абиотическом субстрате. Материалы VIII Национального конгресса бактериологов. М.: Изд. Династия. 2023: 133-134.

15. Cantlay S, Garrison NL, Patterson R, Wagner K, Kirk Z, Fan J, et al. Phenotypic and transcriptional characterization of F. tularensis LVS during transition into a viable but non-culturable state. Front. Microbiol. 2024; 15: 1347488. doi: 10.3389/fmicb.2024.1347488

16. Горбатов А.А., Титарева Г.М., Кравченко Т.Б., Шайхутдинова Р.З., Герасимов В.Н., Мокриевич А.Н. и др. Влияние химической структуры О-антигена разных подвидов Francisella tularensis на иммунологические реакции. Изв. Сарат. ун-та. Нов. Сер. Химия. Биология. Экология. 2019; 19(2): 207-215. doi: 10.18500/1816-9775-2019-19-2-207-215

17. Benziger PT, Kopping EJ, McLaughlin PA, Thanassi DG. Francisella tularensis disrupts TLR2-MYD88-p38 signaling early during infection to delay apoptosis of macrophages and promote virulence in the host. mBio. 2023; 14(4): 01136-23. doi: 10.1128/mbio.01136-23

18. Gillette DD, Tridandapani S, Butchar JP. Monocyte/ macrophage inflammatory response pathways to combat Francisella infection: possible therapeutic targets? Front. Cell. Infect. Microbiol. 2014; (4): 18. doi: 10.3389/fcimb.2014.00018

19. Наумова К.В., Мазепа А.В., Сынгеева А.К., Куликалова Е.С. Исследование способности штаммов Francisella tularensis к образованию биопленки. Санитарный врач. 2021; (8): 69-74. doi: 10.33920/med-08-2108-10

20. Lin X, Fang D, Zhou H, Su SB. The expression of Toll-like receptors in murine Müller cells, the glial cells in retina. Neurol Sci. 2013; 34(8): 1339-46. doi: 10.1007/s10072-012-1236-1