Published November 21, 2019
| Version v1
Publication
Open
Endocytosis, Cytotoxicity, and Translocation of Shiga Toxin-2 Are Stimulated by Infection of Human Intestinal (HCT-8) Monolayers With an Hypervirulent E. coli O157:H7 Lacking stx2 Gene
- 1. University of Buenos Aires
- 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
Description
Shiga toxin-producing Escherichia coli (STEC) strains are responsible for multiple clinical syndromes, including hemolytic uremic syndrome (HUS). E. coli O157:H7 is the most prevalent serotype associated with HUS and produces a variety of virulence factors being Stx2 the responsible of the most HUS severe cases. After intestinal colonization by STEC, Stx2 is released into the intestinal lumen, translocated to the circulatory system and then binds to its receptor, globotriaosylceramide (Gb3), in target cells. Thus, Stx2 passage through the colonic epithelial barrier is a key step in order to produce disease, being its mechanisms still poorly understood. We have previously reported that STEC interaction with the human colonic mucosa enhanced Stx2 production. In the present work, we have demonstrated that infection with O157:H7Δstx2, a mutant unable to produce Stx2, enhanced either Stx2 cytotoxicity on an intestinal cell line (HCT-8), or translocation across HCT-8 monolayers. Moreover, we found that translocation was enhanced by both paracellular and transcellular pathways. Using specific endocytosis inhibitors, we have further demonstrated that the main mechanisms implicated on Stx2 endocytosis and translocation, either when O157:H7Δstx2 was present or not, were Gb3-dependent, but dynamin-independent. On the other hand, dynamin dependent endocytosis and macropinocytosis became more relevant only when O157:H7Δstx2 infection was present. Overall, this study highlights the effects of STEC infection on the intestinal epithelial cell host and the mechanisms underlying Stx2 endocytosis, cytotoxic activity and translocation, in the aim of finding new tools toward a therapeutic approach.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
سلالات الإشريكية القولونية (STEC) المنتجة لسموم الشيغا هي المسؤولة عن العديد من المتلازمات السريرية، بما في ذلك متلازمة انحلال الدم اليوريمي (HUS). الإشريكية القولونية O157:H7 هي النمط المصلي الأكثر انتشارًا المرتبط بـ HUS وتنتج مجموعة متنوعة من عوامل الفوعة كونها Stx2 المسؤولة عن معظم الحالات الشديدة لـ HUS. بعد استعمار الأمعاء بواسطة STEC، يتم إطلاق Stx2 في تجويف الأمعاء، ونقله إلى الجهاز الدوري ثم ربطه بمستقبله، غلوبوترياوسيلسيراميد (Gb3)، في الخلايا المستهدفة. وبالتالي، فإن مرور Stx2 عبر الحاجز الظهاري القولوني هو خطوة رئيسية من أجل إنتاج المرض، حيث لا تزال آلياته غير مفهومة بشكل جيد. لقد أبلغنا سابقًا أن تفاعل STEC مع الغشاء المخاطي للقولون البشري عزز إنتاج Stx2. في العمل الحالي، أثبتنا أن العدوى بـ O157: H7 Δstx2، وهي طفرة غير قادرة على إنتاج Stx2، عززت إما السمية الخلوية Stx2 على خط الخلية المعوية (HCT -8)، أو نقل عبر طبقات HCT -8 الأحادية. علاوة على ذلك، وجدنا أن النقل قد تم تعزيزه من خلال كل من المسارات شبه اللولبية وعبر الخلايا. باستخدام مثبطات الإلتقام المحددة، أظهرنا كذلك أن الآليات الرئيسية المتورطة في الإلتقام Stx2 والإزفاء، إما عندما كان O157: H7 Δstx2 موجودًا أم لا، كانت معتمدة على Gb3، ولكنها مستقلة عن الدينامين. من ناحية أخرى، أصبح الإلتقام المعتمد على الدينامين والإلتقام الكبير أكثر أهمية فقط عندما كانت عدوى O157: H7 Δstx2 موجودة. بشكل عام، تسلط هذه الدراسة الضوء على آثار عدوى STEC على مضيف الخلايا الظهارية المعوية والآليات الكامنة وراء الإلتقام Stx2 والنشاط السام للخلايا والإنتقال، بهدف إيجاد أدوات جديدة نحو نهج علاجي.Translated Description (French)
Les souches d'Escherichia coli productrices de shigatoxines (STEC) sont responsables de multiples syndromes cliniques, y compris le syndrome hémolytique et urémique (Shu). E. coli O157 :H7 est le sérotype le plus répandu associé au Shu et produit une variété de facteurs de virulence, Stx2 étant le responsable des cas les plus graves de Shu. Après la colonisation intestinale par STEC, Stx2 est libéré dans la lumière intestinale, translocalisé dans le système circulatoire puis se lie à son récepteur, le globotriaosylcéramide (Gb3), dans les cellules cibles. Ainsi, le passage de la Stx2 à travers la barrière épithéliale colique est une étape clé pour produire la maladie, ses mécanismes étant encore mal compris. Nous avons déjà signalé que l'interaction STEC avec la muqueuse colique humaine augmentait la production de Stx2. Dans le présent travail, nous avons démontré que l'infection par O157 : H7Δstx2, un mutant incapable de produire Stx2, augmentait soit la cytotoxicité de Stx2 sur une lignée cellulaire intestinale (HCT-8), soit la translocation à travers les monocouches de HCT-8. De plus, nous avons constaté que la translocation était améliorée par les voies paracellulaires et transcellulaires. En utilisant des inhibiteurs spécifiques de l'endocytose, nous avons en outre démontré que les principaux mécanismes impliqués dans l'endocytose et la translocation de Stx2, que ce soit lorsque O157 :H7Δstx2 était présent ou non, étaient dépendants de Gb3, mais indépendants de la dynamine. D'autre part, l'endocytose et la macropinocytose dépendantes de la dynamine ne sont devenues plus pertinentes qu'en présence d'une infection à O157 : H7Δstx2. Dans l'ensemble, cette étude met en évidence les effets de l'infection à STEC sur l'hôte des cellules épithéliales intestinales et les mécanismes sous-jacents à l'endocytose Stx2, à l'activité cytotoxique et à la translocation, dans le but de trouver de nouveaux outils vers une approche thérapeutique.Translated Description (Spanish)
Las cepas de Escherichia coli productoras de toxina Shiga (STEC) son responsables de múltiples síndromes clínicos, incluido el síndrome urémico hemolítico (Suh). E. coli O157:H7 es el serotipo más prevalente asociado al Suh y produce una variedad de factores de virulencia siendo Stx2 el responsable de los casos más graves de Suh. Después de la colonización intestinal por STEC, Stx2 se libera en el lumen intestinal, se transloca al sistema circulatorio y luego se une a su receptor, globotriaosilceramida (Gb3), en las células diana. Por lo tanto, el paso de Stx2 a través de la barrera epitelial del colon es un paso clave para producir enfermedades, siendo sus mecanismos aún poco conocidos. Hemos informado previamente que la interacción de STEC con la mucosa colónica humana mejoró la producción de Stx2. En el presente trabajo, hemos demostrado que la infección con O157: H7Δstx2, un mutante incapaz de producir Stx2, mejoró la citotoxicidad de Stx2 en una línea celular intestinal (HCT-8) o la translocación a través de monocapas de HCT-8. Además, descubrimos que la translocación se veía potenciada tanto por las vías paracelulares como por las transcelulares. Usando inhibidores de endocitosis específicos, hemos demostrado además que los principales mecanismos implicados en la endocitosis y translocación de Stx2, ya sea cuando O157: H7Δstx2 estaba presente o no, eran dependientes de Gb3, pero independientes de dinamina. Por otro lado, la endocitosis y la macropinocitosis dependientes de dinamina se volvieron más relevantes solo cuando estaba presente la infección por O157: H7Δstx2. En general, este estudio destaca los efectos de la infección por STEC en el huésped de células epiteliales intestinales y los mecanismos subyacentes a la endocitosis, la actividad citotóxica y la translocación de Stx2, con el objetivo de encontrar nuevas herramientas hacia un enfoque terapéutico.Files
pdf.pdf
Files
(1.1 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:c38f95629c2d2edcd60c712db6ce84e8
|
1.1 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- يتم تحفيز الإلتقام والسمية الخلوية ونقل سم الشيغا -2 عن طريق عدوى الطبقات الأحادية المعوية البشرية (HCT -8) مع بكتيريا الإشريكية القولونية شديدة الفوعة O157: H7 تفتقر إلى جين stx2
- Translated title (French)
- L'endocytose, la cytotoxicité et la translocation de la toxine Shiga-2 sont stimulées par l'infection des monocouches intestinales humaines (HCT-8) avec un gène hypervirulent E. coli O157 :H7 manquant de stx2
- Translated title (Spanish)
- La endocitosis, la citotoxicidad y la translocación de la toxina Shiga-2 son estimuladas por la infección de monocapas intestinales humanas (HCT-8) con un gen de E. coli O157:H7 hipervirulento que carece de stx2
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2990233630
- DOI
- 10.3389/fcimb.2019.00396
References
- https://openalex.org/W1776542444
- https://openalex.org/W1887685003
- https://openalex.org/W1943871265
- https://openalex.org/W196406322
- https://openalex.org/W1964066906
- https://openalex.org/W1968415876
- https://openalex.org/W1971924674
- https://openalex.org/W1974319248
- https://openalex.org/W1975983454
- https://openalex.org/W1985228000
- https://openalex.org/W1991469068
- https://openalex.org/W1994524501
- https://openalex.org/W1997729740
- https://openalex.org/W2005741975
- https://openalex.org/W2022268950
- https://openalex.org/W2032925493
- https://openalex.org/W2033184388
- https://openalex.org/W2042482682
- https://openalex.org/W2047247630
- https://openalex.org/W2061060437
- https://openalex.org/W2066976519
- https://openalex.org/W2069894761
- https://openalex.org/W2070975617
- https://openalex.org/W2072633861
- https://openalex.org/W2079771669
- https://openalex.org/W2082179247
- https://openalex.org/W2087851481
- https://openalex.org/W2091017188
- https://openalex.org/W2093373934
- https://openalex.org/W2096212737
- https://openalex.org/W2096562886
- https://openalex.org/W2099203131
- https://openalex.org/W2099906854
- https://openalex.org/W2110912965
- https://openalex.org/W2112032807
- https://openalex.org/W2112111992
- https://openalex.org/W2120919686
- https://openalex.org/W2122033270
- https://openalex.org/W2122070113
- https://openalex.org/W2123746730
- https://openalex.org/W2123814020
- https://openalex.org/W2137685846
- https://openalex.org/W2140167904
- https://openalex.org/W2148902533
- https://openalex.org/W2151873384
- https://openalex.org/W2156196972
- https://openalex.org/W2156444286
- https://openalex.org/W2171228833
- https://openalex.org/W2172260616
- https://openalex.org/W2220155776
- https://openalex.org/W2226284032
- https://openalex.org/W2312509578
- https://openalex.org/W2325520635
- https://openalex.org/W2515189496
- https://openalex.org/W2552498621
- https://openalex.org/W2561761742
- https://openalex.org/W2564657765
- https://openalex.org/W2592909385
- https://openalex.org/W2765441774
- https://openalex.org/W2789708009
- https://openalex.org/W2891322971
- https://openalex.org/W2898821047
- https://openalex.org/W4233258150
- https://openalex.org/W612274380