Differential responses of cells from human skin keratinocyte and bovine mammary epithelium to attack by pore-forming Staphylococcus aureus α-toxin

Human skin keratinocytes HaCat attacked by Staphylococcus aureus α-toxin showed a transient drop of cellular ATP levels whereas in toxin-perforated bovine mammary epithelial cells (BMEC), the ATP levels dropped more slowly. Morphologically, during the ATP level depletion, HaCat cell developed a spacious intracellular vacuole together with the transient influx of trypan blue. WST-1 signal, which tested the function of mitochondrial enzyme in viable cells, also decreased concomitantly. On the other hand, BMEC excluded trypan blue and vacuolation was not observed throughout the experiment. We conclude that mammary epithelial cells resist the toxin better than keratinocytes. This is the first report showing that α-toxin enhances transient membrane permeability to large molecules, temporary vacuole formation and the transient defect of mitochondrial enzyme in viable cells without cell lysis.

RésuméLes cellules HaCat dérivées de kératinocytes humains infectées par Staphylococcus aureus α-toxin ont montré une chute temporaire du taux cellulaire d’ATP, alors que dans les cellules épithéliales mammaires bovines (CEMB) infectées, le taux cellulaire d’ATP a chuté plus lentement. Morphologiquement, durant la chute du taux d’ATP, les cellules HaCat ont développé une spacieuse vacuole intracellulaire ainsi qu’un afflux temporaire du bleu trypan. Le signal WST-1, qui évaluait l’activité de l’enzyme mitochondriale dans les cellules viables, a aussi dimunué simultanément. En revanche, au fil de l’expérience, aucune exclusion du bleu trypan ni une formation de vacuole n’ont été remarquées dans les CEMB. Nous concluons que les cellules épithéliales mammaires résistent mieux à la toxine que les kératinocytes. Cette étude est le premier rapport qui montre que l’α-toxin permet la perméabilité membranaire temporaire aux grandes molécules, une formation temporaire de vacuole et un défaut passager de l’enzyme mitochondriale dans les cellules viables sans lyse cellulaire.