Pathogenic strategy of staphylococcal superantigens in microenvironment of tissues and organs

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16H05185
• Research Institution: Hirosaki University
• Principal Investigator: 中根 明夫 弘前大学, 医学研究科, 特任教授 (30164239)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 黄色ブドウ球菌 / TSST-1 / 毒素性ショック症候群 / オートファジー / 子宮感染

Outline of Annual Research Achievements

１． TSST-1をマウスの子宮頚管内に投与し、全身への分布を観察したところ、投与24時間後に子宮、脾臓、血清中に高濃度のTSST-1が検出された。この結果は、子宮内のTSST-1が全身を循環する可能性を示唆している。一方、TSST-1のスーパー抗原活性発現を調べるために、TSST-1あるいはスーパー抗原活性欠損TSST-1変異タンパク質(mTSST-1) を子宮内投与し、血清と脾臓抽出液中のIFN-gammaを測定したところ、投与24時間後にTSST-1、mTSST-1ともに血清と脾臓で検出されたが、IFN-gammaはTSST-1投与群のみで検出された。脾臓中のIFN-gammaは投与48時間後まで検出された。

２．Staphylococcus aureus 834株 (wild-type) あるいは TSST-1ノックアウト株 (Δtst) をBALB/cマウスの子宮頚管内に感染させたところ、子宮におけるIFN-gammaはwild-type及びΔtst感染でともに検出されたが、脾臓ではwild-typeのみで検出された。一方、wild-type及びΔtstともに子宮内感染にとどまり他臓器への拡大は認められなかった。これらの結果は、子宮におけるIFN-gamma応答は、TSST-1ではなく菌体が主体であるのに対し、全身では菌体ではなく産生されたTSST-1によるIFN-gamma応答であることを示唆している。

３．S. aureus 834株 (wild-type) あるいは TSST-1ノックアウト株 (Δtst) を経静脈感染させ、脾臓、肝臓、腎臓中の生菌数を経時的に追跡すると、感染早期（3日）では、wild-typeの生菌数が勝っていたが、持続感染期（20日）では、wild-typeとΔtstの生菌数が同等であった。これまでの知見と総合すると、TSST-1によりオートファジーが抑制されることにより、細胞外の菌は効率よく排除されていることが考えられた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究計画の各項目について、データが得られている。

Strategy for Future Research Activity

Septin-7遺伝子欠損マウスの作製については、コンディショナルノックアウトマウス作製に切り替えることによって、計画の推進が可能であると考えている。

Research Products

• [Journal Article] The emetic activity of staphylococcal enterotoxins, SEK, SEL, SEM, SEN and SEO in a small emetic animal model, the house musk shrew. (2017)
  • Author(s): Ono HK, Hirose S, Naito I, Sato’o Y, Asano K, Hu D-L, Omoe K, Nakane A.
  • Journal Title: Microbiology and Immunology Volume: 61 Pages: 12-16
  • DOI: Doi: 10.1111/1348-0421.12460
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Interplay between autophagy and pathogenic bacteria: Toxins secreted by Staphylococcus aureus and their impact on autophagy (2017)
  • Author(s): Asano K, Nakane A.
  • Journal Title: Hirosaki Medical Journal Volume: 67 Pages: 115-128
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Passive immunization with anti-ActA and anti-listeriolysin O antibodies protects against Listeria monocytogenes infection in mice (2016)
  • Author(s): Asano K, Sashinami H, Osanai A, Hirose S, Ono HK, Narita K, Hu DL, Nakane A.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 6 Pages: 39628
  • DOI: DOI: 10:1038/srep39628
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Role of toxic shock syndrome toxin-1 on cervical and skin infections of Staphylococcus aureus (2017)
  • Author(s): Asano K, Nakane A
  • Organizer: 第90回日本細菌学会総会
• [Presentation] Manipulation of autophagy by toxic shock syndrome toxin 1 contributes to Staphylococcus aureus infection (2016)
  • Author(s): Asano K, Nakane A
  • Organizer: The 13th Korea-Japan International Symposium on Microbiology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Vaccination with non-toxic mutant toxic shock syndrome toxin-1 elicits IL-17-dependent protection against Staphylococcus aureus infection (2016)
  • Author(s): Narita K, Hu D-L, Asano K, Nakane A
  • Organizer: The 13th Korea-Japan International Symposium on Microbiology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] SEA translocates into intestinal tissue via goblet cells in house musk shrew (Suncs murinus) (2016)
  • Author(s): Hirose S, Ono HK, Omoe K, Hu DL, Asano K, Yamamoto Y, Nakane A
  • Organizer: 17TH International Sytmposium on Staphylococci and Staphylococcal Infections 2016
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Toxic shock syndrome toxin-1 contributes to Staphylococcus aureus infection mediated by autophagy suppression (2016)
  • Author(s): Asano K, Nakane A
  • Organizer: 17TH International Sytmposium on Staphylococci and Staphylococcal Infections 2016
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Vaccination with Staphylococcus aureus fibronection binding domain of Fnbpa induced IL-17A-dependent host defense (2016)
  • Author(s): Narita K, Asano K, Nakane A
  • Organizer: 17TH International Sytmposium on Staphylococci and Staphylococcal Infections 2016
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The emetic activity of staphylococcal enterotoxins, SEK, SEL, SEM, SEN and SEO, in a small emetic animal model, house musk shrew (2016)
  • Author(s): Ono HK, Hirose S, Naito I, Sato’o Y, Asano K, Hu DL, Ome K, Nakane A
  • Organizer: 17TH International Sytmposium on Staphylococci and Staphylococcal Infections 2016
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 感染生体防御学講座
  • URL: http://www.med.hirosaki-u.ac.jp/~mai/