Caracterización de la interacción patógeno-hospedador. Aplicación al estudio de la respuesta de células intestinales humanas y porcinas frente a la infección por Campylobacter

Abstract

Campylobacter constituye la mayor causa de gastroenteritis bacteriana en países desarrollados debido al consumo de alimentos de origen animal contaminados con bacterias de este género, principalmente C.jejuni y C.coli. Se trata de microorganismos patógenos para el hombre, pero que se encuentran como comensales en el intestino de un amplio grupo de animales, entre ellos animales de abasto como cerdos y diversas aves de corral. A pesar de su importancia, se desconocen los mecanismos que determinan el carácter comensal o patógeno de Campylobacter en los distintos hospedadores. Por esta razón, nuestro objetivo fue el estudio de la interacción entre hospedador (humano y porcino) y Campylobacter, con el fin de aportar información sobre los mecanismos subyacentes a los procesos de comensalidad y patogenicidad. Para abordar este objetivo se usó un modelo de infección in vitro, realizándose cinco estudios diferentes: I) Se realizó un estudio de interacción entre C.jejuni y C.coli y las líneas celulares IPEC-J2 e IPI-2I (porcinas), e INT-407 (humana) mediante microscopia electrónica, confocal y ensayos de protección a la gentamicina. Los datos mostraron que Campylobacter interacciona e invade la línea celular humana con mayor eficiencia que en las líneas porcinas. El elevado nivel de invasión en las células INT-407 llevó a una gran respuesta transcripcional proinflamatoria, que fue evaluada mediante RTq-PCR. Sin embargo, no se observó respuesta en las líneas celulares porcinas. II) El objetivo del segundo estudio fue evaluar si el origen del aislado de la cepa bacteriana constituye un factor determinante en la inducción de la respuesta proinflamatoria inducida en la célula. Para ello se realizó un estudio mediante infección in vitro con 25 cepas de C.jejuni y C.coli aislados de cerdo, pollo y casos clínicos. Los resultados de expresión génica de los genes de respuesta proinflamatoria IL1β, IL6, IL8 y TNFα revelaron que la respuesta inducida por C.jejuni fue mayor que la inducida por C.coli y que el origen del aislado no es un factor determinante del carácter patogénico de la bacteria. III) En tercer lugar, con el fin de realizar un estudio más amplio se realizó un análisis global del transcriptoma. Los resultados mostraron que Campylobacter indujo mayor nivel de respuesta transcripcional en INT-407 que en IPEC-1 (porcina). En INT-407 se observó que la activación de los complejos de transcripción NFκB y AP1 llevó a una gran sobreexpresión de genes codificantes para citoquinas y otros mediadores de inflamación, como el oxido nítrico. Asimismo, Campylobacter indujo la expresión de genes y microRNAs...

Campylobacter is the leading cause of bacterial gastroenteritis in developed countries due to the consumption of food contaminated with bacteria of this genus, C. jejuni and C. coli mainly. Although is pathogenic for human, Campylobacter can be found as a commensal in the gut of a wide range of animals, including food animals such as pigs and poultry. Despite its importance, the mechanisms that determine the pathogenic or commensal character of Campylobacter in its different hosts are still unknown. Therefore, our objective was to study the interaction between host (human and porcine) and Campylobacter, in order to provide insight into the different behavior of Campylobacter in human and pigs. To address this goal, five different studies were performed, using an in vitro model of infection. I) In the first study we assessed the interaction between C. jejuni and C. coli and IPEC-J2 and IPI-2I (pig) and INT-407 (human) cells lines by electron and confocal microscopy and gentamincin protection assays. The results showed that Campylobacter interacts and invades the human cell line more efficiently than pig cell lines. The high level of invasion in INT-407 cells resulted in a strong transcriptional proinflammatory response (evaluated by RTQ-PCR). However, no response was observed in pig cell lines. II) The aim of the second study was to evaluate whether the origin of the Campylobacter´s isolates is a determining factor in the induction of the proinflammatory response induced in the cell. To reach this, twenty five isolates of C.jejuni and C.coli from pig, poultry and clinical cases were used. The expression results of the proinflammatory response genes IL1β, IL6, IL8 and TNFα revealed that C. jejuni induced a greater response than C. coli, and that isolated the origin of the isolate is not a determining factor of the character pathogenic of Campylobacter. III) In the third study, we performed a microarray experiment in order to analyze the global transcriptome after Campylobacter infection. The results showed that Campylobacter induced higher level of transcriptional response in INT-407 than in IPEC-1 cells (porcine). In INT-407 cells, the activation of NFκB and AP1 transcription factor complex leaded to an up-regulation of genes encoding for cytokines and other inflammation mediators, such a nitric oxide. Besides, Campylobacter induced the expression of genes and microRNAs involved in the cell cycle activation, energetic metabolism and apoptosis inhibition, consequently increasing the cell proliferation...