Relación de la expresión de moléculas involucradas en el metabolismo del hierro y de la respuesta inmune en la infección in vitro de Listeria monocytogenes

Abstract

ABSTRACT: Iron is an essential micronutrient for both microbial pathogens and their mammalian host change. Iron availability and distribution have significant effects on pathogen virulence and on the immune response against infection. It is not yet known how Listeria evade the macrophage listericidal mechanisms, survive and replicate in this cell. In order to address this, the aim of the this work was to study the metabolic changes of macrophage iron homeostasis and the immune responses following the infection of J774A.1 murine macrophages with L. monocytogenes under iron-limited conditions. Our results showed that the number of bacteria within the macrophages increased in presence of an iron chelating agent deferoxamine (DFO), in comparison with macrophages cultured in presence of iron. These results suggest the increase of bacterial inside this cells, growth could indicate that metabolic changes in cell iron homeostasis and immune function following during infection may be taking place. When we investigated these possibilities we found that IL-6, TNF-α and nitric oxide (NO) production were not modified. Then the effects of L. monocytogenes infections on macrophage iron acquisition were studied and we found that transferring receptor 1 (TfR1) mRNA and protein expression were reduced in infected macrophages. When investigating divalentmetal transporter 1 (DMT1) mRNA levels, the results showed that this molecule expression was increased in infected cell without DFO. As Haemoxigenasa 1 (Hmox1) is essential for mobilizing cellular haem iron source its expression was also studied. Hmox1 mRNA transcripts in J774A.1 were induced only in infected cells and to test whether Listeria infection might alter cellular iron release, the expression of Ferroportin 1 (Fpn1) was analyzed. According with the results Fpn1 mRNA levels were increased following 24h of bacterial infection but in infected macrophage with DFO the Fpn1 transcripts remained unaltered. These findings suggest that the intracellular bacterial growth could be enhanced by the expression of microorganisms virulence factors or that the bacteria modifies some host-iron proteins to facilitate bacterial intracellular growth.

RESUMEN: El hierro es un nutriente esencial para microorganismos patógenos y células del hospedero. La disponibilidad de este elemento se ha relacionado directamente con la virulencia del patógeno y con la respuesta inmune en una infección. Hasta el momento no se conoce cómo Listeria es capaz de evadir los mecanismos bactericidas del macrófago y replicarse en esta célula; el objetivo de este trabajo fué estudiar los cambios en la homeostasis del hierro en el macrófago y en la respuesta inmune provocados por la infección de macrófagos murinos J774A.1 con Listeria monocytogenes bajo condiciones limitadas de hierro. Nuestros resultados muestran un incremento en el número de bacterias dentro de los macrófagos en presencia de la deferoxamina (DFO) (que es un agente quelante del Fe), en relación con macrófagos cultivados en presencia de hierro; la producción de IL-6, TNF? y óxido nítrico no fue modificada. Estos resultados sugirieron que el crecimiento de la bacteria puede deberse a cambios metabólicos en la homeostasis del hierro y no a la modificación de la respuesta inmune. Por lo que se procedió a estudiar los cambios en las proteínas involucradas en la adquisición del hierro por el macrófago durante la infección con L. monocytogenes. Evaluando la expresión del mRNA para el Receptor de Transferrina (TfR) y de la proteína correspondiente, se observó una disminución de esta molécula en macrófagos infectados. Cuando estudiamos los niveles de mRNA para el transportador de metales divalentes (DMT1), los resultados mostraron un incremento en la expresión de esta molécula en macrófagos infectados sin DFO. La Hemoxigenasa 1 (Hmox1) es una proteína esencial para la adquisición del hierro y en este trabajo también se determinó la expresión del mRNA de esta proteína, observando un incremento en su expresión en macrófagos infectados. Para probar si la infección con Listeria podía modificar la liberación del hierro se analizó la expresión de Ferroportina (FPN1) y de acuerdo con los resultados hubo un incremento en la expresión de este gen a las 24h de infección, pero en macrófagos con DFO no se ve modificada la expresión de esta molécula. Estos resultados sugieren que el crecimiento intracelular de L. monocytogenes pudiera deberse a que hay un incremento en la expresión de sus factores de virulencia o también a que la bacteria es capaz de modificar las proteínas involucradas en el metabolismo del Fe de la célula hospedera y facilitar así su crecimiento intracelular.