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Effect of recombinant Panton-Valentine leukocidin in vitro on apoptosis and cytokine production of human alveolar macrophages

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Abstract:

Panton-Valentine leukocidin (PVL) is associated with rare cases of necrotizing pneumonia that occur in otherwise healthy individuals. Human alveolar macrophages (HAMs) are major effector cells in host defense against infections. However, the impact of PVL on HAMs is uncertain. We evaluated the role of PVL in cytotoxicity and production of inflammatory cytokines secreted by HAMs. HAMs were purified from bronchoalveolar lavage fluid. Recombinant PVL (rPVL) was used in the study to interfere with HAM apoptosis and cytokine production in vitro. Hoechst 33342 fluorescence staining, transmission electron microscopy examination, and flow cytometry indicated that rPVL (10 nmol/L) treatment resulted in HAMs with markedly apoptotic characteristics, and HAMs treated with rPVL at 100 nmol/L showed clear indication of necrosis. A treatment of rPVL at 10 nmol/L elicited the secretion of IL-10 by HAMs relative to untreated control cells, but there was a slight decrease in the constitutive secretion of tumor necrosis factor (TNF)-α. Our results indicate that PVL-treated samples decreased HAM viability, leading to apoptosis at low concentrations and necrosis at high concentrations. In addition, PVL-treated cells released increased amounts of IL-10 and decreased amounts of TNF-α under apoptosis-inducing concentrations. Therefore, we speculated that PVL could play a negative role in HAM function at lower concentrations.

La leucocidine de Panton-Valentine (LPV) est associée à un type rare de pneumonie nécrosante qui survient chez des individus considérés sinon en bonne santé. Les macrophages alvéolaires humains (MAHs) sont les principaux effecteurs de la défense de l’hôte contre les infections. Cependant, l’impact de la LPV sur les MAHs n’est pas clair. Nous avons évalué le rôle de la LPV sur la cytotoxicité et sur la production de cytokines proinflammatoires secrétées par les MAHs. Les MAHs ont été purifiés du liquide de lavages broncho-alvéolaires. La LPV recombinante (rLPV) a été utilisée dans cette étude pour déterminer son effet sur l’apoptose et sur la production de cytokines par les MAH in vitro. La coloration fluorescente au Hoechst 33342, l’examen en microscopie électronique à transmission, et la cytométrie en flux ont indiqué que les cellules traitées à la rLPV (10 nmol/L) apparaissaient nettement apoptotiques, alors que celles traitées avec 100 nmol/L semblaient clairement nécrotiques. La rLPV à 10 nmol/L induisait la sécrétion d’IL-10 par les MAHs, contrairement aux cellules contrôles, mais on observait une légère diminution de la sécrétion constitutive de factor de necrosis tumoral (TNF)-α. Nos résultats indiquent que la LPV a diminué la viabilité des MAHs en induisant l’apoptose à faible concentration, et la nécrose à haute concentration. De plus, les cellules traitées à la LPV sécrétaient davantage d’IL-10 mais moins de TNF-α en condition induisant l’apoptose. Ainsi, nous supposons que la LPV puisse jouer un rôle dommageable sur les fonctions des MAHs à faible concentration.

Document Type: Research Article

Publication date: 2010-03-01

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  • Published since 1954, this monthly journal contains new research in the field of microbiology including applied microbiology and biotechnology; microbial structure and function; fungi and other eucaryotic protists; infection and immunity; microbial ecology; physiology, metabolism and enzymology; and virology, genetics, and molecular biology. It also publishes review articles and notes on an occasional basis, contributed by recognized scientists worldwide.
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