The role of Staphylococcus aureus proteases in induction and development of chronic eosinophilic inflammation

Kolonizacja górnych dróg oddechowych przez Staphylococcus aureus przyczynia się do rozwoju stanu zapalnego migdałków oraz zatok przynosowych, jednakże precyzyjny mechanizm etiologii tych schorzeń nadal pozostaje nieznany. Na przykładzie przewlekłego zapalenia zatok przynosowych z polipami nosa (CRSwNP), zbadano rolę enzymów proteolitycznych gronkowca złocistego w rozwoju eozynofilowego stanu zapalnego. Wyizolowano szczepy gronkowca złocistego z materiału uzyskanego z usuniętych operacyjnie polipów i zbadano ich aktywność proteolityczną, która wykazała, że szczepy te cechuje stosunkowo wysoka aktywność proteolityczna. Ocena poziomu odpowiedzi humoralnej skierowanej na proteazy S. aureus, potwierdziła ekspresję tych czynników wirulencji in vivo. Kompleksowa analiza zależności klinicznych i molekularnych parametrów stanu zapalnego u poszczególnych pacjentów z poziomem produkowanych proteaz bakteryjnych przez szczepy izolowane od tych dawców, wykazała dodatnią korelację. Ponadto, wykazano w hodowli in vitro ludzkich makrofagów, że oczyszczone proteazy bakterii S. aureus wpływają na produkcję cytokin prozapalnych: IFNγ, IL-1β, oraz IL-8. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że proteazy gronkowcowe nasilają eozynofilowy stan zapalny w obrębie jamy nosowej poprzez aktywację produkcji cytokin IFN-γ i chemokin (IL-8, galektyna-9), które indukują napływ eozynofili do miejsca toczącego się stanu zapalnego.Colonization of the upper respiratory tract by Staphylococcus aureus contributes to the development of tonsil and sinus inflammation, but precise mechanisms behind the etiology of these diseases remain unknown. The aim of this study was to determine the role of staphylococcal proteolytic enzymes in the chronic rhinosinusitis with nasal polyps (CRSwNP) classified as eosinophilic inflammation. Staphylococcus aureus strains were isolated from surgically removed nasal polyps. The proteolytic activity of bacteria revealed that majority of isolated strains have relatively high proteolytic activity. The in vivo expression of bacterial proteases was confirmed by elevated level of IgG antibodies directed against S. aureus proteases. Presented data demonstrate the positive correlations between clinical and molecular parameters of inflammation with the level of S. aureus proteases expression analyzed in individual patients. Furthermore, in vitro studies using human macrophages indicate that purified proteases of S. aureus can induce the secretion of proinflammatory cytokines (IFNγ, IL-1β, and IL-8). Based on presented results, one may hypothesize that staphylococcal proteases are involved in the development of eosinophilic inflammation by activating the production of cytokine IFNγ and chemokines (IL-8, galectin-9), which induce chemotaxis of eosinophils to the sites of infection