Otázka umíráni a smrti buňky je stále předmětem diskuzí a názory na její pojetí ve své celistvosti nejsou ani zdaleka jednotné. Výzkumy posledních let přinášejí nové důkazy o velmi tenké a mnohdy nezřetelné hranici mezi programovanou buněčnou smrtí a nekrózou, čímž poněkud narušují několik desítek let starý koncept o nezávislosti obou jevů. Nejasnosti vedly k sestavení komise pro nomenklaturu buněčné smrti (NCCD), která systematicky vytváří doporučení pro definici jejích jednotlivých forem a apeluje na důsledné dodržování správné terminologie v literatuře. V následující práci jsou shrnuty některé klíčové poznatky týkající se tří forem programované buněčné smrti, dnes již dobře známé apoptózy a autofagické smrti buňky a dále kontroverzního scénáře stírajícího částečně hranici programované buněčné smrti s nekrózou - pyroptózy. Všechny formy jsou diskutovány s ohledem na patogenezu některých infekčních chorob.
Cell death is still a matter of debate and scientific opinions have been challenged and are not uniform due to complexity of this issue. Recent research has brought some new evidence about the very subde border between programmed cell death and necrosis. The concept of their mutual independence, broadly accepted for decades, is now significantly challenged. Lack of unified terminology led to the establishment of the Nomenclature Committee on Cell Death (NCCD) which provides recommendations for clear definition of distinct cell death programs.s. It also appeals for consistent apphcation of this nomenclature in scientific literature. In this work, some keystone knowledge addressing three specific programmed cell death types - apoptosis, autophagic cell death, and pyroptosis which is recognized as a controversial cell death scenario on the border between programmed cell death and necrosis, is reviewed. These cell death scenarios are discussed in the context of pathogenesis of infectious diseases.
- Klíčová slova
- inflamazóm, autografická smrt buňky, autografie, programovaná buněčná smrt,
- MeSH
- apoptóza fyziologie MeSH
- autofagie fyziologie MeSH
- buněčná smrt fyziologie MeSH
- infekce patofyziologie MeSH
- inflamasomy fyziologie MeSH
- kaspasa 1 fyziologie MeSH
- lidé MeSH
- nekróza patofyziologie MeSH
- pyroptóza MeSH
- signální transdukce MeSH
- zvířata MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- zvířata MeSH
- Publikační typ
- přehledy MeSH
Francisella tularensis is capable to modulate immunobiological activities of the host cells. We focused on the expression of ICAM-1 (CD54) on J774.2 mouse macrophage cell line infected by F. tularensis live vaccine strain (LVS) in vitro as a putative marker of subsequent elimination of infection. J774.2 cell line cells were infected by F. tularensis LVS strain (multiplicity of infection, 1:100). Cell cultures were stimulated either 3 h before infection or 3 h after infection by either lipopolysaccharide (LPS) or interferon γ (IFN-γ). The expression of ICAM-1 was determined by flow cytometry 6 h after infection. The intensity of ICAM-1 expression after 6 h of J774.2 macrophage cells infection by F. tularensis is very sensitive indicator of the effective macrophages stimulation resulting in the elimination of F. tularensis infection. The mean fluorescence intensity MFI = 49.8 is set-up by our experiments as a reliable threshold of the effective elimination of F. tularensis experimental infection with 83.3% sensitivity and 96.7% specificity, respectively. Simultaneous stimulation of J774.2 macrophage cells by LPS and IFN-γ was essential to elicit the elimination of F. tularensis infection. The ICAM-1 expression determined by flow cytometry can be considered to be highly sensitive and specific approach to predict elimination of F. tularensis infection by J774.2 macrophages.
- MeSH
- aktivace makrofágů MeSH
- buněčné linie MeSH
- Francisella tularensis imunologie MeSH
- interferon gama imunologie MeSH
- lipopolysacharidy imunologie MeSH
- makrofágy imunologie mikrobiologie MeSH
- mezibuněčná adhezivní molekula-1 biosyntéza MeSH
- myši inbrední BALB C MeSH
- myši MeSH
- průtoková cytometrie MeSH
- tularemie imunologie MeSH
- zvířata MeSH
- Check Tag
- myši MeSH
- zvířata MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- práce podpořená grantem MeSH
Francisella tularensis (F.t.) je gram-negativní, fakultativně intracelulární bakterie způsobující tularemii. Díky svým ojedinělým vlastnostem však byla v minulosti pravděpodobně zneužita k vojenským cílům jako biologická zbraň, a je proto Centrem pro kontrolu nemocí (CDC) v USA zařazena mezi nejrizikovější infekční agens v rámci možného vývoje biologických zbraní a bioterorismu. Není proto překvapující, že bylo vyvinuto enormní úsilí k objasnění imunopatogeneze onemocnění s cílem vyvinout účinnou a bezpečnou vakcínu. Přestože již v padesátých létech byla využita u exponovaných jedinců v USA vakcína obsahující oslabený kmen Francisella tularensis LVS (live vaccine strain, F.t. LVS), nebyla doposud schválena pro široké klinické využití. Současný výzkum se opírá o analýzu atenuovaných a virulentních kmenů rodu Francisella se zaměřením na rozdíly v genetické výbavě a proteinové produkci a dále o modelování primární infekce in vitro či o pokusy in vivo na zvířecích modelech. Doposud tak byl zmapován bakteriální genom i proteom, byly definovány genové úseky kódující faktory virulence i obecné zákonitosti v reakci imunitního systému na infekci a některé možné mechanismy úniku F.t. z jeho dosahu. V následující práci jsou shrnuty některé současné názory na imunopatogenezi infekce F.t.
Francisella tularensis (F.t.), a causal agent of tularemia is a gram-negative, facultative intracellular bacteria that has already been abused for military intentions as a biological weapon. As F.t. is highly infectious and easily cultivable it is enrolled at the list of Centre for Disease Control (CDC), USA as a high risk bioterrorism agent, category A. There is a long-term effort to understand to the immunopathogenesis of F.t. infection and to construct an effective and safe vaccine. However, the vaccine used in high-risk population in USA in past derived from atenuated F.t. LVS (Live Vaccine Strain), was never accepted for large scale clinical use. Wild type and atenuated strains of F.t. are now under investigation in the terms of gene transcription and protein production. Many in vitro and in vivo models have been established for this purpose. F.t. bacterial genome and proteome is described in details now and many virulence factors have already been defined. Some basic principles of immune response to F.t. infection and mutual interactions with host have been established. Some recent opinions on F.t. immunopathogenesis are summarized in this review article.
- Klíčová slova
- nitrobuněčný parazitismus, primární infekce,
- MeSH
- bakteriologické techniky metody využití MeSH
- bioterorismus prevence a kontrola MeSH
- financování organizované MeSH
- Francisella tularensis izolace a purifikace patogenita MeSH
- genetické techniky využití MeSH
- imunitní systém fyziologie patofyziologie MeSH
- intracelulární prostor imunologie účinky léků MeSH
- klinický obraz nemoci MeSH
- lidé MeSH
- mikrobiologické jevy genetika imunologie účinky léků MeSH
- molekulární biologie metody MeSH
- tularemie dějiny diagnóza etiologie MeSH
- vakcinace metody využití MeSH
- virulence genetika imunologie účinky léků MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- přehledy MeSH
Mutual interactions were investigated between intracellular parasitic bacterium Francisella tularensis (F.t.; highly virulent bacterium responsible for tularemia, replicating within the host macrophages) and murine macrophage-like cell line J774. Recombinant murine lymphokine INF-gamma and/or LPS derived from E. coli were determined to stimulate in vitro antimicrobial activity of macrophage-like J774 cell line against the live vaccine strain (LVS) of F.t. through their ability to produce proinflammatory cytokines and chemokines. F.t. infection up-regulated IL-12 p40 production and down-regulated TNF-alpha production by stimulated macrophages; on the other hand, F.t. infection did not affect the production of IL-8, IL-6, MCP-5, and RANTES by stimulated macrophages. This showed that F.t. infection modulates the cytokine synthesis by J774 macrophage cell line.
Intracelulární parazitismus je fenomén, který se v přírodě vyskytuje již více než miliardu let. Jeho podstatou je schopnost virů a některých bakterií přežívat uvnitř eukaryotické hostitelské buňky a navíc parazitovat na jejím metabolickém aparátu. Podle klasické definice se mezi intracelulárně parazitické bakterie řadí pouze ty taxony, které jsou schopny přežívat uvnitř makrofágů, nicméně schopnost bakterii přežívat uvnitř dalších typů eukaryotických buněk je v přírodě, jak se ukázalo později, daleko rozšířenějším jevem. Reakce makrofágů na invadujicí mikroby je klíčovým momentem rezistence celého hostitelského organizmu a na její rychlosti a efektivitě závisi jeho další osud. Pokud by například bez zásahu přirozené imunity v organizmu volně přežíval 24 hodin patogen s průměrným zdvojovacim časem 20 min., pak by byl hostitel zaplaven více než 2 x 10²´ bakteriemi, což je neslučitelné se životem. V následujícím textu jsou shrnuty základní momenty v procesu indukce efektivní odpovědi makrofágů zejména ve smyslu jejich protektivity vůči intracelulárním parazitům. Zároveň jsou shrnuty některé obranné mechanizmy bakterií a možnosti klinického využití detekce funkčního stavu buněk přirozené imunity.
Intracellular parasitism is a phenomenon present in nature for more than one billion years. Its keystone is the intriguing ability of viruses and some bacteria to survive and multiply inside eukaryotic host cells and to parasitize on their metabolic machinery. According to the classical definition, germs are classified as intracellular parasites only if they are able to survive inside macrophages. However, the ability of germs to survive inside eukaryotic cells is much more common than it was expected earlier. Reaction of macrophages to invading microbes is the key point in the complex immunological resistance of the host. The outcome of the host is substantially linked to macrophage reactivity. For example, if an evading microbe with a replication time of 20 minutes survived inside a host for 24 hours without reaction of innate immunity, there would be more than 2 x lO²´ microbes at the end of this period. It would be fatal for the host, indeed. The key activities of macrophages in the sense of protection against intracellular parasites are reviewed. Some mechanisms of microbial defence and some new approaches to clinical diagnosis of the functional status of cells of innate immunity are also discussed.
- Klíčová slova
- aktivace, obranné mechanizmy bakterií,
- MeSH
- aktivace makrofágů MeSH
- fyzikální stimulace MeSH
- inflamasomy metabolismus MeSH
- interakce hostitele a patogenu MeSH
- interferon gama metabolismus MeSH
- lidé MeSH
- lipopolysacharidy farmakologie MeSH
- makrofágy imunologie mikrobiologie MeSH
- MAP kinasový signální systém MeSH
- NF-kappa B metabolismus MeSH
- přirozená imunita MeSH
- signální transdukce MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- přehledy MeSH
AIMS: In a group of patients undergoing cardiac surgery performed both with ("on-pump") and without the use ("offpump") of cardiopulmonary bypass (CPB), we studied the changes of neutrophil membrane apoptosis-inducing complex Apo/Fas. METHODS: Expression of Apo/Fas (CD95) on leukocytes was evaluated by flow cytometry. RESULTS: In "on-pump" patients, we found an increase in the expression of CD95 median intensity fluorescence (MFI) on granulocytes from a baseline level median=56, (Q( 1)=45.5, Q(3)=64) to a median=88, (Q(1)=62, Q( 3)=109.5; p<0.01) at the 3(rd) postoperative day and median=74, (Q(1)=63, Q(3)=84.5; p<0.01) at the 7(th) postoperative day. In "off-pump" patients, granulocyte CD95 MFI was median=55, (Q(1)=51, Q(3)=84) before surgery. The significant increase was found on the 3(rd) postoperative day only; median=90, (Q( 1)=66; Q(3)=98; p<0.05). A similar pattern in the CD95 expression was also found if percentage changes of granulocyte CD95 MFI were followed. Moreover, the significantly increased Apo/Fas expression expressed as a percentage change of CD95 MFI was found in "on-pump" patients compared to "off-pump" patients, both at the 3(rd) postoperative day (p<0.05) and at the 7(th) postoperative day (p<0.01). CONCLUSIONS: This is the first direct evidence of increasing densities of the Apo/Fas complex on neutrophils in cardiac surgical patients.
- MeSH
- antigeny CD95 metabolismus MeSH
- apoptóza imunologie MeSH
- kardiochirurgické výkony MeSH
- kardiopulmonální bypass škodlivé účinky MeSH
- lidé středního věku MeSH
- lidé MeSH
- neutrofily cytologie imunologie metabolismus MeSH
- pooperační komplikace imunologie MeSH
- průtoková cytometrie MeSH
- senioři MeSH
- upregulace imunologie MeSH
- zánět imunologie MeSH
- Check Tag
- lidé středního věku MeSH
- lidé MeSH
- mužské pohlaví MeSH
- senioři MeSH
- ženské pohlaví MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- práce podpořená grantem MeSH
- srovnávací studie MeSH
Background: Francisella tularensis, a causative agent of human tularemia, displaying the ability to proliferate inside the human cells. Aims: To evaluate the growth potential of F. tularensis LVS strain in macrophage-like cell line J774 modulated by recombinant interferon ? and E. coli derived lipopolysaccharide. Results: Stimulation of J774 cells either by interferon-? or lipopolysaccharide alone, or especially in combination before infection F. tularensis, revealed protective effects. Higher concentrations of stimulating agents were needed to inhibit ongoing F. tularensis infection. Conclusions: Stimulation of J774 cell line by combination of interferon-? with lipopolysaccharide inhibits the intracellular growth of F. tularensis.
- Publikační typ
- abstrakt z konference MeSH
Makrofágy představují stěžejní bod vzájemné interakce mezi patogenem a hostitelským organismem. Jsou nejen častou bránou vstupu invadujícího infekčního agens, zejména nitrobuněčných parazitů, ale zárověň i kompartmentem jejich pomnožení a další diseminace infekce. Francisella tularensis je modelovým nitrobuněčným patogenem způsobujícím granulomatózní procesy, jejichž klinická manifestace závisí na bráně vstupu. Osud F. tularensis uvnitř makrofágů a patogeneze vzniku onemocnění nejsou bezezbytku popsány. Našim cílem bylo vytvoření funkčního modelu infekce makrofágů myší monocyto-makrofágové linie J774.2 vakcinačním kmenem F. tularensis LVA za přesně definovaných podmínek jejich stimulace LPS a IFNy in vitro s ohledem na definici faktorů vzájemné interakce a přispění k popisu imunopatogeneze infekce. Infikované buňky byly amalyzovány mikroskopicky a průtokovou cytometrií, byla měřena produkce NO a vybraných cytokinů v supernatantu. Přežívání bakterie bylo hodnoceno pomocí CFU (Colony Forming Units). V pravidelných časových intervalech byly průtokovou cytometríí hodnoceny povrchové denzity molekul CD16/32 (FcyIII/IIR), CD54 (ICAM-1) a CD86 (B7.2) vyjádřené intenzitou fluorescence a hodnocené indexem MFI (Mean Fluorescence Index). Výsledky naší práce podporují hypotézu, že klíčovým faktorem imunopatogeneze infekce F. tularensis je inhibice stimulace infikované buňky. Vytvořený model aktivace makrofágů je univerzální a využitelný pro studium vlivu dalších nox na makrofágy, a to nejen infekčních.
Macrophages represent a key point of host-pathogen mutual interaction. They are not only a frequent gate for invading microbes especially intra- cellular parasites, but compartment of their replication as well. Francisella tularensis is a prototypical intracellular parasite causing granulomatous diseases. Their clinical significance is dependent on the course of invasion. The fate of F. tularensis inside the host cell, and the pathogenesis of the disease remain unclear. Our aim was to create a functional model of mouse monocyte-macrophage cell line J774.2 infected by F. tularensis LVS strain in defined conditions of lipopolysaccharide (LPS) and interferon gamma (IFNγ) in vitro stimulation with respect to mutual factors of interaction definition, to add new informations to current paradigma of F. tularensis infection. Infected cells were harvested and analysed by microscopy and by flow cytometry and likewise the NO and cytokines production was measured in cell supernatant. A survival of b acteria was assessed by colony forming units (CFU) count. The changes in the surface density of selected molecules (CD16/32 (FcγIII/IIR), C D54 (ICAM-1) and CD86 (B7.2)) expressed by changes in mean fluorescence index (MFI) in regular intervals were measured. Results of our work support the hypothesis, that F. tularensis infection can manipulate with signaling pathways of macr ophage to escape the immunosurveillance and to exploite intracellular compartment for hidden multiplic ation. Functional model of macrophages in vitro infection and stimulation seems to be universal and usefull tool for study of influence of various noxious factors on macrophages.
Buněčné i humorální složky přirozené imunity jsou schopny identifikovat „signály nebezpečí“ exogenního i endogenního původu. Exogenní signály nebezpečí jsou představovány evolučně konzervovanými mozaikami nebezpečných vzorů, které jsou společné pro patogenní mikroorganizmy. Endogenní signály nebezpečí vznikají při poškození buněk a tkání, oxidativním stresu nebo chemickou modifikací vlastních struktur. Nebezpečné signály jsou identifikovány několika rodinami membránových molekul vyjádřených na povrchu buněk přirozené imunity. Patří mezi ně rodina receptorů TLR, která je funkčně spojena s nitrobuněčnou signální cestou NF-κB. Prostřednictvím transkripčního faktoru NF-κB je stimulován rozvoj zánětové reakce.
Cellular and humoral components of innate immunity are able to identify danger signals both of the exogenous and endogenous origin. Exogenous danger signals are evolutionary conserved mosaics of danger patterns which are frequent in pathogenic microbes. Endogenous danger signals are raised during damage of self structures, by oxidative stress and/or by chemical modification of self molecules. Danger signals are identified by several families of molecules which are expressed on the surfaces of innate immunity cells. Among them the TLR receptors family which is associated with intracellular signaling pathway NF-κB is one of the most important. The inflammatory response is induced via activated NF-κB transcription factor.
