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Visualization of Bacterial Toxin Induced Responses Using Live Cell Fluorescence Microscopy

Bacterial toxins bind to cholesterol in membranes, forming pores that allow for leakage of cellular contents and influx of materials from the external ...

University of Pittsburgh School of Medicine

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&#x5DE8;&#x566C;&#x7EC6;&#x80DE;&#x5BF9;&#x7EC6;&#x83CC;&#x7684;&#x6BD2;&#x7D20;&#x53CD;&#x5E94;&#xFF1A; &#x6FC0;&#x6D3B;&#x548C;&#x6291;&#x5236;&#x7684;&#x5E73;&#x8861;&#x3002;

Toxins secreted by bacteria can impact the host in a number of different ways. In some infections, toxins play a crucial and central role in pathogenesis (i.e., anthrax), while in other bacterial infections, the role of toxins is less understood. The cholesterol-dependent cytolysins (CDCs), of which streptolysin O is a prototype, are a class of pore-forming toxins produced by many gram-positive bacteria and have only been studied in a few experimental infection models. Our laboratory has demonstrated that CDCs have effects on macrophages that are both pro- and anti-inflammatory. Here, we review evidence that CDCs promote inflammation by driving secretion of IL-1Î² and HMGB-1 from macrophages in a NLRP3-dependent manner, while also causing shedding of membrane microvesicles from cells that can interact with macrophages and inhibit TNF-Î± release. CDCs thus impact macrophage function in ways that may be both beneficial and detrimental to the host.

Macrophage responses to bacterial toxins: a balance between activation and suppression.

Les toxines s&eacute;cr&eacute;t&eacute;es par des bact&eacute;ries peuvent influer sur l&#39;h&ocirc;te dans un certain nombre de fa&ccedil;ons diff&eacute;rentes. Dans certaines infections, toxines jouent un r&ocirc;le essentiel et central dans la pathog&eacute;nie (p. ex., la maladie du charbon), tandis que dans d&#39;autres infections bact&eacute;riennes, le r&ocirc;le des toxines est moins bien compris. Les cytolysins de cholest&eacute;rol-d&eacute;pendante (CDC), dont streptolysine O est un prototype, sont une classe de pore-forming toxines produites par de nombreuses bact&eacute;ries Gram-positives et nous avons seulement &eacute;tudi&eacute;s dans quelques mod&egrave;les d&#39;infection exp&eacute;rimentale. Notre laboratoire a d&eacute;montr&eacute; que les CDC ont des effets sur les macrophages qui sont pro - et anti-inflammatoires. Ici, nous passons en revue les &eacute;l&eacute;ments de preuve que CDC favorisent l&#39;inflammation en vissant la s&eacute;cr&eacute;tion d&#39;IL-1&beta; et BHGM-1 de macrophages de mani&egrave;re NLRP3-d&eacute;pendante, tout en causant &eacute;galement effusion de microv&eacute;sicules de membrane de cellules qui peuvent interagir avec les macrophages et inhiber la lib&eacute;ration de TNF-&alpha;. CDC ainsi un impact macrophage function d&#39;une mani&egrave;re qui peut &ecirc;tre aussi bien b&eacute;n&eacute;fiques et n&eacute;fastes pour l&#39;h&ocirc;te.

Les r&eacute;ponses de macrophage de toxines bact&eacute;riennes : un &eacute;quilibre entre l&#39;activation et de r&eacute;pression.

Toxine abgesondert durch Bakterien k&ouml;nnen den Host in einer Reihe von unterschiedlich auswirken. Einige Infektionen, Giftstoffe spielen eine wichtige und zentrale Rolle in der Pathogenese (d.h., Anthrax), w&auml;hrend in anderen bakteriellen Infektionen, die Rolle der Toxine ist weniger verstanden. Die Cholesterin-abh&auml;ngige Cytolysins (CDCs), von welcher Streptolysin O ein Prototyp ist, sind eine Klasse der Pore-bildenden Toxine von viele Gram-positive Bakterien produziert und sind nur in ein paar experimentelle Infektion Modelle untersucht. Unser Labor hat gezeigt, dass CDCs Auswirkungen auf Makrophagen haben, die sowohl pro-als auch entz&uuml;ndungshemmend sind. Hier &uuml;berpr&uuml;fen wir Beweise, dass CDCs Entz&uuml;ndungen f&ouml;rdern durch Sekretion von IL-1&beta; und HMGB-1 aus Makrophagen NLRP3-abh&auml;ngigen Weise auch verursachen Blutvergie&szlig;en Membran Microvesicles aus Zellen, die Interaktion mit Makrophagen und hemmen die Freisetzung von TNF-&alpha; k&ouml;nnen eine. CDCs Auswirkungen so Makrophagen-Funktion auf Arten, die sowohl n&uuml;tzlich als auch sch&auml;dlich f&uuml;r den Host m&ouml;glicherweise.

Makrophagen Responses to bakterielle Toxine: eine Balance zwischen Aktivierung und Unterdr&uuml;ckung.

Tossine secernute dai batteri possono avere un impatto dell&#39;host in un certo numero di modi diversi. In alcune infezioni, tossine giocano un ruolo fondamentale e centrale nella patogenesi (cio&egrave;, antrace), mentre in altre infezioni batteriche, il ruolo delle tossine &egrave; meno capito. Il colesterolo-dipendente cytolysins (CDC), del quale streptolisina O &egrave; un prototipo, sono una classe di poro-formando le tossine prodotte da molti batteri Gram-positivi e sono state studiate solo in alcuni modelli sperimentali di infezione. Il nostro laboratorio ha dimostrato che i CDC hanno effetti sui macrofagi che sono pro - e anti-infiammatori. Qui, passiamo in rassegna prove che CDC promuovere infiammazione guidando la secrezione di IL-1 &beta; e HMGB-1 da macrofagi in modo NLRP3-dipendente, mentre anche causando spargimento di membrana microvesicles da cellule che possono interagire con macrofagi e inibire il rilascio di TNF-&alpha;. CDC impatto cos&igrave; la funzione dei macrofagi in modi che possono essere benefiche e dannosa per l&#39;host.

Le risposte dei macrofagi a tossine batteriche: un equilibrio tra l&#39;attivazione e la soppressione.

&#x30D0;&#x30AF;&#x30C6;&#x30EA;&#x30A2;&#x306B;&#x3088;&#x3063;&#x3066;&#x5206;&#x6CCC;&#x3055;&#x308C;&#x308B;&#x6BD2;&#x7D20;&#x3001;&#x30DB;&#x30B9;&#x30C8;&#x6570;&#x306E;&#x7570;&#x306A;&#x308B;&#x65B9;&#x6CD5;&#x3067;&#x5F71;&#x97FF;&#x3092;&#x4E0E;&#x3048;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3044;&#x304F;&#x3064;&#x304B;&#x306E;&#x611F;&#x67D3;&#x75C7;&#x3001;&#x6BD2;&#x7D20;&#x91CD;&#x8981;&#x304B;&#x3064;&#x4E2D;&#x5FC3;&#x7684;&#x5F79;&#x5272;&#x3092;&#x679C;&#x305F;&#x3059;&#x75C5;&#x56E0; &#xFF08;&#x3059;&#x306A;&#x308F;&#x3061;&#x3001;&#x70AD;&#x75BD;&#x83CC;) &#x3067;&#x306F;&#x3001;&#x4ED6;&#x306E;&#x7D30;&#x83CC;&#x611F;&#x67D3;&#x3068;&#x9593;&#x306B;&#x3001;&#x6BD2;&#x7D20;&#x306E;&#x5F79;&#x5272;&#x6982;&#x306D;&#x7406;&#x89E3;&#x3055;&#x308C;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3069;&#x3061;&#x3089;&#x306E;&#x30B9;&#x30C8;&#x30EC;&#x30D7;&#x30C8;&#x30EA;&#x30B8;&#x30F3; O &#x3067;&#x3059;&#x30D7;&#x30ED;&#x30C8;&#x30BF;&#x30A4;&#x30D7;&#x3001;&#x30B3;&#x30EC;&#x30B9;&#x30C6;&#x30ED;&#x30FC;&#x30EB;&#x4F9D;&#x5B58;&#x6027; cytolysins (CDCs) &#x30AF;&#x30E9;&#x30B9;&#x306E;&#x7D30;&#x5B54;&#x3092;&#x5F62;&#x6210;&#x3055;&#x308C;&#x3066;&#x6BD2;&#x7D20;&#x304C;&#x591A;&#x304F;&#x306E;&#x30B0;&#x30E9;&#x30E0;&#x967D;&#x6027;&#x7D30;&#x83CC;&#x306B;&#x3088;&#x3063;&#x3066;&#x751F;&#x6210;&#x3055;&#x308C;&#x3001;&#x3060;&#x3051;&#x3044;&#x304F;&#x3064;&#x304B;&#x306E;&#x5B9F;&#x9A13;&#x611F;&#x67D3;&#x30E2;&#x30C7;&#x30EB;&#x3067;&#x691C;&#x8A0E;&#x3055;&#x308C;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x5F53;&#x7814;&#x7A76;&#x5BA4;&#x306F;&#x3001;CDCs pro - &#x3068;&#x6297;&#x708E;&#x75C7;&#x304C;&#x30DE;&#x30AF;&#x30ED;&#x30D5;&#x30A1;&#x30FC;&#x30B8;&#x306B;&#x53CA;&#x307C;&#x3059;&#x5F71;&#x97FF;&#x304C;&#x3042;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x3092;&#x793A;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3053;&#x3053;&#x3067;&#x306F;&#x3001;&#x8A3C;&#x62E0;&#x306E; il-1 &#x304A;&#x3088;&#x3073; HMGB 1 &#x306E;&#x5206;&#x6CCC;&#x304B;&#x3089;&#x30DE;&#x30AF;&#x30ED;&#x30D5;&#x30A1;&#x30FC;&#x30B8;&#x708E;&#x75C7;: NLRP3 &#x4F9D;&#x5B58;&#x7684;&#x306B;, &#x307E;&#x305F;&#x819C;&#x30B0;&#x30EB;&#x30BF;&#x30DF;&#x30F3;&#x9178;&#x5927;&#x98DF;&#x7D30;&#x80DE;&#x3068;&#x5BFE;&#x8A71;&#x3067;&#x304D;&#x3001;TNF-&alpha; &#x30EA;&#x30EA;&#x30FC;&#x30B9;&#x3092;&#x963B;&#x5BB3;&#x3059;&#x308B;&#x7D30;&#x80DE;&#x304B;&#x3089;&#x306E;&#x653E;&#x51FA;&#x3092;&#x8D77;&#x3053;&#x3057;&#x306A;&#x304C;&#x3089;&#x904B;&#x8EE2;&#x306B;&#x3088;&#x3063;&#x3066; CDCs &#x304C;&#x708E;&#x75C7;&#x3092;&#x4FC3;&#x9032;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x3092;&#x78BA;&#x8A8D;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;CDCs &#x3057;&#x305F;&#x304C;&#x3063;&#x3066;&#x30DE;&#x30AF;&#x30ED;&#x30D5;&#x30A1;&#x30FC;&#x30B8;&#x6A5F;&#x80FD;&#x306E;&#x4E21;&#x65B9;&#x306B;&#x6709;&#x76CA;&#x3068;&#x30DB;&#x30B9;&#x30C8;&#x306B;&#x6709;&#x5BB3;&#x304B;&#x3082;&#x3057;&#x308C;&#x306A;&#x3044;&#x65B9;&#x6CD5;&#x306B;&#x5F71;&#x97FF;&#x3092;&#x4E0E;&#x3048;&#x307E;&#x3059;&#x3002;

&#x7D30;&#x83CC;&#x6BD2;&#x7D20;&#x306B;&#x5927;&#x98DF;&#x7D30;&#x80DE;&#x306E;&#x5FDC;&#x7B54;: &#x6D3B;&#x6027;&#x5316;&#x3068;&#x6291;&#x5236;&#x306E;&#x9593;&#x306E;&#x30D0;&#x30E9;&#x30F3;&#x30B9;&#x3002;

&#xC138;&#xADE0;&#xC5D0; &#xC758;&#xD574; &#xBD84; &#xBE44; &#xD558;&#xB294; &#xB3C5; &#xC18C; &#xC5EC;&#xB7EC; &#xB2E4;&#xB978; &#xBC29;&#xBC95;&#xC73C;&#xB85C; &#xD638;&#xC2A4;&#xD2B8; &#xC601;&#xD5A5;&#xC744; &#xC904; &#xC218; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC77C;&#xBD80; &#xAC10;&#xC5FC; &#xB3C5; &#xC18C; &#xC5ED;&#xD560;&#xC744; &#xB9E4;&#xC6B0; &#xC911;&#xC694; &#xD558; &#xACE0; &#xC911;&#xC559; pathogenesis (&#xC989;, &#xD0C4; &#xC800; &#xADE0;), &#xAE30;&#xD0C0; &#xC138;&#xADE0; &#xAC10;&#xC5FC;&#xC5D0;&#xC11C; &#xB3C5; &#xC18C;&#xC758; &#xC5ED;&#xD560; &#xB35C; &#xC774;&#xD574; &#xB41C;&#xB2E4;. &#xCF5C;&#xB808;&#xC2A4;&#xD14C;&#xB864; &#xC885;&#xC18D; cytolysins (CDCs)&#xB294; streptolysin&#xC758; O&#xB97C; &#xD504;&#xB85C;&#xD1A0; &#xD0C0;&#xC785;&#xC740; &#xAE30; &#xACF5; &#xD615;&#xC131;&#xC758; &#xD074;&#xB798;&#xC2A4;&#xB294; &#xB3C5; &#xC18C; &#xB9CE;&#xC740; &#xADF8;&#xB78C; &#xC591;&#xC131; &#xC138;&#xADE0;&#xC5D0; &#xC758;&#xD574; &#xC0DD;&#xC0B0; &#xD558; &#xACE0; &#xBA87; &#xAC00;&#xC9C0; &#xC2E4;&#xD5D8;&#xC801; &#xAC10;&#xC5FC; &#xBAA8;&#xB378;&#xC5D0;&#xB9CC; &#xACF5;&#xBD80; &#xD588;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. CDCs &#xD504;&#xB85C;-&#xBC0F; &#xD56D; &#xC5FC;&#xC99D;&#xC740; &#xB300; &#xC2DD; &#xC138;&#xD3EC;&#xC5D0; &#xC601;&#xD5A5;&#xC744; &#xBBF8;&#xCE60; &#xC6B0;&#xB9AC; &#xC5F0;&#xAD6C;&#xC18C;&#xB294; &#xC124;&#xBA85; &#xD588;&#xB2E4;. &#xC5EC;&#xAE30;, &#xC6B0;&#xB9AC;&#xAC00; &#xAC80;&#xD1A0; CDCs &#xB610;&#xD55C; &#xB300; &#xC2DD; &#xC138;&#xD3EC;&#xC640; &#xC0C1;&#xD638; &#xC791;&#xC6A9; &#xD558;&#xB294; TNF-&alpha; &#xBC29;&#xCD9C; &#xC5B5;&#xC81C; &#xC138;&#xD3EC;&#xC5D0;&#xC11C; &#xB9C9; microvesicles&#xC758; &#xD53C; &#xB208;&#xBB3C;&#xC744; &#xC77C;&#xC73C;&#xD0A4;&#xB294; &#xB3D9;&#xC548; NLRP3 &#xC885;&#xC18D; &#xBC29;&#xC2DD;&#xC73C;&#xB85C; &#xB300; &#xC2DD; &#xC138;&#xD3EC;&#xC5D0;&#xC11C; IL 1&beta; &#xBC0F; HMGB-1&#xC758; &#xBD84; &#xBE44;&#xB97C; &#xC720;&#xB3C4; &#xD558; &#xC5EC; &#xC5FC;&#xC99D;&#xC744; &#xD64D;&#xBCF4; &#xD558;&#xB294; &#xC99D;&#xAC70;. CDCs &#xB530;&#xB77C;&#xC11C; &#xBAA8;&#xB450; &#xC720;&#xC775; &#xD558; &#xACE0; &#xD638;&#xC2A4;&#xD2B8;&#xC5D0; &#xD574;&#xB85C;&#xC6B4; &#xC218; &#xC788;&#xB294; &#xBC29;&#xBC95;&#xC73C;&#xB85C; &#xB300; &#xC2DD; &#xC138;&#xD3EC; &#xAE30;&#xB2A5;&#xC5D0; &#xC601;&#xD5A5;&#xC744; &#xBBF8;&#xCE60;.

&#xC138;&#xADE0;&#xC131; &#xB3C5; &#xC18C; macrophage &#xC751;&#xB2F5;: &#xD65C;&#xC131;&#xD654;&#xC640; &#xC5B5;&#xC81C; &#xC0AC;&#xC774;&#xC758; &#xADE0;&#xD615;.

Las toxinas secretadas por bacterias pueden impactar el host en un n&uacute;mero de maneras diferentes. En algunas infecciones, las toxinas desempe&ntilde;an un papel central y crucial en la patog&eacute;nesis (es decir, &aacute;ntrax), mientras que en otras infecciones bacterianas, el papel de toxinas es menos entendido. Las cytolysins dependiente de colesterol (CDC), de que estreptolisina O es un prototipo, son una clase de formaci&oacute;n de poro toxinas producidas por muchas bacterias Gram-positivas y s&oacute;lo han sido estudiadas en algunos modelos de infecci&oacute;n experimental. Nuestro laboratorio ha demostrado que CDC tiene efectos sobre los macr&oacute;fagos que son pro - y antiinflamatorio. Aqu&iacute; repasamos evidencia que CDC promueven inflamaci&oacute;n por conducir la secreci&oacute;n de IL-1&beta; y HMGB-1 de los macr&oacute;fagos en una forma dependiente de NLRP3, causando tambi&eacute;n derramamiento de microves&iacute;culas de membrana de las c&eacute;lulas que pueden interactuar con los macr&oacute;fagos e inhiben la liberaci&oacute;n de TNF-&alpha;. CDC as&iacute; impacto funci&oacute;n de macr&oacute;fagos en formas que pueden ser tanto beneficiosos como perjudiciales para el anfitri&oacute;n.

Michelle E. Heid

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