Phagocytic activity of blood monocytes in response to methicillin-resistant strains of Staphylococcus aureus

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Current study performed to estimate the phagocytic activity of blood monocytes of varying phenotypes exposed to MRSA and MSSA strains.  Objects: Blood monocytes were collected from 25 healthy adults (age: 25–45 years). Live suspensions of MRSA/MSSA strains were used at concentration of 106 colony-forming units (CFU)/mL.  Metods. Phagocytic functions were estimated by using fluorescein isothiocyanate (FITC)-labelled MRSA and MSSA strains followed by running flow cytometry on FC 500 series flow cytometer (Beckman Coulter, USA). Whole peripheral blood cells were directly labelled with immunofluorescently tagged monoclonal CD14-PE/CD45-ECD/HLA-DR-PC5/CD16-PC7 antibodies (Beckman Coulter, USA). Respiratory burst intensity was evaluated in monocytes by measuring activity of lucigeninand luminol-dependent spontaneous and induced chemiluminescence. Monocytes were induced by using live suspension of MRSA/MSSA strains at a concentration of 106 CFU/mL. Results and discussion. While studying luminol-dependent monocyte activities after exposure to MRSA vs. MSSA, it was observed a 3.5-fold decreased curve square, whereas lucigenin-dependent chemiluminescence was increased by 6-fold. Compared to MSSA exposure, index of activation (IA) was decreased by 1.1-fold in response to MRSA exposure that was confirmed by lowered release of reactive oxygen species (ROS) from monocytes in response to MRSA exposure. Moreover, IRSS increased by 1.3-fold upon MRSA exposure. Examining monocyte oxygen-independent phagocytosis against MRSA vs. MSSA revealed significantly increased phagocytic number and concomitantly decreased phagocytic index. An evaluation of the activities of various monocyte subsets in response to MRSA vs. MSSA revealed increased phagocytic index by 1.5-fold for CD14lowCD16+ and CD14+CD16+ monocyte subsets as well as 3-fold for CD14+CD16 monocytes. Counts for all phagocytic subsets were decreased (1.4-, 1.5- and 4-fold for CD14lowCD16+, CD14+CD16+ and CD14+CD16– monocytes, respectively). To summarize, intensity of the respiratory burst was lowered upon MRSA exposure and percentage of monocyte subsets. Overall deficiency of superoxide anion production was observed in response to MRSA. In contrast, oxygen-independent event revealed phenotypic changes in frequency of peripheral blood monocytes upon MRSA exposure. We observed that CD14+CD16 classical monocytes were more rapidly activated. Conclusion. Thus, we concluded that CD14+CD16 monocytes became more rapidly activated but exhibited less effective phagocytosis, whereas CD14+CD16+ and CD14lowCD16+ monocytes were more slowly activated and demonstrated stronger phagocytic activity.

About the authors

O. A. Kolenchukova

Scientific Research Institute of medical problems of the North (SRI MPN);
Krasnoyarsk Science Center of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: kalina-chyikova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9552-447X

Kolenchukova Oksana A., PhD, MD (Biology), Associate Professor, Leading Researcher, Laboratory of Molecular Cell Physiology and Pathology, Scientific Research Institute of Medical Problems of the North

660022, Krasnoyarsk, P. Zheleznyaka str., 3g

Russian Federation

N. I. Sarmatova

Krasnoyarsk Science Center of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: sarmatova@mail.ru

PhD (Biology), Associate Professor, Department of Biotechnology

Krasnoyarsk

Russian Federation

A. V. Moshev

Scientific Research Institute of medical problems of the North (SRI MPN)

Email: kinger1@mail2000.ru

Researcher, Laboratory of Cellular and Molecular Physiology and Pathology

Krasnoyarsk

Russian Federation

References

  1. Коленчукова О.А., Игнатова И.А., Смирнова С.В., Капустина Т.А., Кин Т.Н. Особенности микрофлоры слизистой оболочки носа у больных аллергическим риносинуситом // Вестник оториноларингологии. 2008. Т. 5. С. 33–36.
  2. Коленчукова О.А., Сарматова Н.И., Механизмы воздействия устойчивых к метициллину штаммов Staphylococcus aureus на функциональное состояние нейтрофильных гранулоцитов // Антибиотики и химиотерапия. 2014. Т. 59, № 11–12. С. 20–23.
  3. Appleby L.J., Nausch N., Midzi N., Mduluza T., Allen J.E., Mutapi F. Sources of heterogeneity in humanmonocyte subsets. Immunol. Let., 2013, vol. 1, no. 152, pp. 32–41. doi: 10.1016/j.imlet.2013.03.004
  4. Chen Y., Lu S., Zhang Y., Yu J., Deng L., Chen H., Zhang Y., Zhou N., Yuan K., Yu L., Xiong Z., Gui X., Yu Y., Min W. TLR2 agonist Pam3CSK4 enhances the antibacterial functions of GM-CSF induced neutrophils to methicillin-resistant Staphylococcus aureus. Microb. Pathog., 2019, vol. 130, pp. 204–212. doi: 10.1016/j.micpath.2019.02.030
  5. Flack C.E., Zurek O.W., Meishery D.D., Pallister K.B., Malone C.L., Horswill A.R., Voyich J.M. Differential regulation of staphylococcal virulence by the sensor kinase SaeS in response to neutrophil-derived stimuli. Proc. Natl Acad. Sci. USA, 2014, vol. 13, no. 111, pp. 19–25. doi: 10.1073/pnas.1322125111
  6. Gordon S. Targeting a monocyte subset to reduce inflammation. Circ. Res., 2012, vol. 12, no. 110, pp. 1546–1548. doi: 10.1161/RES.0b013e31825ec26d
  7. Hristov M., Schmitz S., Nauwelaers F., Weber C. A flow cytometric protocol for enumeration of endothelialprogenitor cells and monocyte subsets in human blood. J. Immunol. Methods, 2012, vol. 1–2, no. 381, pp. 9–13. doi: 10.1016/j.jim.2012.04.003
  8. Kim H.K., Cheng A.G., Kim H.Y., Missiakas D.M., Schneewind O. Nontoxigenic protein A vaccine for methicillin-resistant Staphylococcus aureus infections in mice. J. Exp. Med., 2010, vol. 207, no. 9, pp. 1863–1870. doi: 10.1084/jem.20092514
  9. Krogh A.Kh., Haaber J., Bochsen L., Ingmer H., Kristensen A.T. Aggregating resistant Staphylococcus aureus induces hypocoagulability, hyper fibrinolysis, phagocytosis, and neutrophil, monocyte, and lymphocyte binding in canine whole blood. Vet. Clin. Pathol., 2018, vol. 47, no. 4, pp. 560–574. doi: 10.1111/vcp.12679
  10. Kolonitsiou F., Papadimitriou-Olivgeris M., Spiliopoulou A., Drougka E., Jelastopulu E., Anastassiou E.D., Spiliopoulou I. Methicillin-resistant Staphylococcus aureus ST80 induce lower cytokine production by monocytes as compared to other sequence types. Front Microbiol., 2019, vol. 9: 3310. doi: 10.3389/fmicb.2018.03310
  11. Lauvau G., Chorro L., Spaulding E., Soudja S.M. Inflammatory monocyte effector mechanisms. Cell Immunol., 2014, vol. 1–2, no. 291, pp. 32–40. doi: 10.1016/j.cellimm.2014.07.007
  12. Luider J., Cyfra M., Johnson P., Auer I. Impact of the new Beckman Coulter Cytomics FC 500 5-color flowcytometer on a regional flow cytometry clinical laboratory service. Lab. Hematol., 2004, vol. 10, pp. 102–108. doi: 10.1532/LH96.04121
  13. Maecker H., McCoy P., Nussenblatt R. Standardizing immunophenotyping for the human immunologyproject. Nat. Rev. Immunol., 2012, vol. 12, pp. 191–200. doi: 10.1038/nri3158
  14. Nocca G., De Sole P., Gambarini G., De Palma F., Parziale V., Giardina B., Lupi A. Alteration of monocyticcell oxidative burst caused by methacrylic monomers present in dental materials: a chemiluminescence study. Luminescence., 2006, vol. 3, no. 21, pp. 202–206. doi: 10.1002/bio.909
  15. Palmqvist N., Foster T., Tarkowski A., Josefsson E. Protein A is a virulence factor in Staphylococcus aureus arthritis and septic death. Microbial Pathogenesis, 2002, vol. 5, no. 33, pp. 239–249. doi: 10.1006/mpat.2002.0533
  16. Shahkarami F., Rashki A., Rashki Ghalehnoo Z., Jundishapur J. Susceptibility and plasmid profiles of methicillin-resistant Staphylococcus aureus and methicillin-susceptible S. aureus. Microbiol., 2014, vol. 7, no. 7, pp. 37–42.
  17. Streh C., Fangradt M., Fearon U., Gaber T., Buttgereit F., Veale D.J. Hypoxia: how does the monocytemacrophagesystem respond to changes in oxygen availability? J. Leukoc. Biol., 2014, vol. 2, no. 95, pp. 233–241. doi: 10.1189/jlb.1212627

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2020 Kolenchukova O.A., Sarmatova N.I., Moshev A.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».