Adherencia e invasión a células intestinales humanas de cepas de Campylobacter jejuni y Campylobacter coli aisladas de humanos y animales productivos

Abstract

Campylobacter jejuni (C. jejuni) y Campylobacter coli (C. coli) son microorganismos comensales en animales productivos y constituyen una de las principales causas de enteritis de transmisión alimentaria. C. jejuni es responsable del 90% de las campylobacteriosis humanas y C. coli cerca del 10%. Ambas especies son aisladas en proporciones similares de la carne de pollo, la principal fuente de infección del ser humano, representando cada una de ellas cerca del 50% de los Campylobacter spp. aislados. Para estas bacterias, la adherencia e invasión a células intestinales son mecanismos fundamentales de patogenicidad. Se han identificado diversos factores de virulencia asociados a estos mecanismos, como también diferencias entre C. jejuni y C. coli en las prevalencias y tamaños de algunos de los genes que los codifican. El propósito del presente trabajo fue caracterizar la capacidad de adherencia e invasión a células intestinales humanas de cepas de C. jejuni y C. coli aisladas de personas y animales productores de alimentos y relacionar esta capacidad con la presencia de siete genes de virulencia (cadF, flaA, racR, dnaJ, virB11, ciaB y pldA). La hipótesis fue que las cepas de C. jejuni tendrían mayor capacidad de adherir e invadir células intestinales humanas que las cepas de C. coli, y que esta capacidad se relacionaría positivamente con la presencia de genes de virulencia. Se emplearon 15 cepas de C. jejuni y 17 de C. coli aisladas desde pacientes humanos, cerdos, bovinos y pollos broiler. La presencia de los genes de virulencia de cada una de las cepas fue caracterizada en un estudio previo mediante la técnica de PCR convencional. Para evaluar la capacidad de adherencia e invasión a células intestinales humanas se realizaron estudios in vitro empleando la línea celular T84 de epitelio colónico T84 y midiendo el número de bacterias adheridas luego de una h de infección y las bacterias internalizadas luego de tres. La asociación con los genes de virulencia se valoró mediante análisis de regresión logística, el que se complementó con el test Kruskal-Wallis para evaluar diferencias en adherencia e invasión entre cepas portadoras y no portadoras de los genes. Los resultados demostraron que tanto las cepas humanas como las aisladas desde animales productores de alimento tienen la capacidad de adherir e invadir células intestinales in vitro y que esta capacidad varía entre las diferentes cepas. Estadísticamente, no se encontraron diferencias en la capacidad de adherencia e invasión entre C. jejuni y C. coli. El análisis Kruskal- Wallis (y test post-hoc Dunn) reveló que las cepas de C. coli portadoras del gen dnaJ tenían una mayor capacidad de invasión que las cepas de C. coli no portadoras del gen y que las cepas C. jejuni portadoras del mismo. Asimismo, con el análisis de regresión logística se encontró una asociación significativa entre la presencia del gen dnaJ y una mayor capacidad invasora en la especie C. coli. Los resultados de este trabajo sugieren que C. jejuni y C. coli tendrían la misma capacidad de adherir e invadir células intestinales humanas y que solo existiría una asociación positiva entre el gen dnaJ y la invasión de cepas de C. coli.

Campylobacter jejuni (C. jejuni) and Campylobacter coli (C. coli) are commensals microorganisms of food-producing animals, and they are considered one of the major causes of food-borne enteritis. 90% of human campylobacteriosis is caused by C. jejuni and most of the rest by C. coli. Both species are isolated in similar proportions from chicken meat, the main source of human infection, representing each of them almost the 50% of Campylobacter spp. isolated. The adherence to and invasion of human intestinal epithelial cells are essential mechanisms in Campylobacter pathogenesis. There have been identified several virulence factors related to these mechanisms, besides differences between C. jejuni and C. coli in the prevalence and size of some of the genes that encode them. The aim of this work was studied the adherence to and invasion of human intestinal epithelial cells by C. jejuni and C. coli isolated from humans and foodproducing animals, and to relate those abilities to the presence of seven virulence genes (cadF, flaA, racR, dnaJ, virB11, ciaB y pldA). The hypothesis was that C. jejuni strains would have more ability to adhere to and invade human intestinal epithelial cells than C. coli strains, and those abilities would be associated with the presence of virulence genes. We used 15 C. jejuni strains and 17 C. coli strains isolated from human patients, broiler chickens, swine, and bovines. The presence of virulence genes of each of the strains was determined using PCR before this work. We employed the human colonic epithelial cell line T84 to test in vitro the adherence and invasion abilities, and we checked them after one and three hours of infection to determine the number adhered and internalized bacteria, respectively. To test the association with the virulence genes we used logistic regression, and to evaluate differences of adherence and invasion between strains carrying and non-carrying virulence genes we used the Kruskal-Wallis test. We observed that both Campylobacter isolates from humans and from food-producing animals are capable of adhering to and of invading intestinal epithelial cells in vitro, and there are variations between strains in those abilities. Statistically, no significant differences were detected between C. jejuni and C. coli in their abilities to adhere to and to invade T84 cells. The Kruskal-Wallis test (and post-hoc Dunn test) showed that C. coli strains carrying dnaJ gene invaded more than C. coli strains non-carrying the gene, and more than C. jejuni strains carrying the same gene. Besides, a significant association was detected between the presence of the dnaJ gene and a higher invasion in C. coli strains by logistic regression. Our results suggest that C. jejuni and C. coli would have the same adherence and invasion abilities, and that, statistically, it would exist only a positive association between the dnaJ gene and the invasion ability of C. coli strains.