Interplay between B cells and highly pathogenic avian influenza H5N1 Virus (HPAI H5N1)

Abstract

Major complications of avian influenza A H5N1 virus (HPAI H5N1) infection are with the systemic organs spreading. Mostly the severe cases have hematopoietic abnormality and viremia. Many types of immune cells have been reported to be targets of this virus. However, there is limited information available about B cells susceptibility. Our preliminary results demonstrated that HPAI H5N1 could infect B cells in PBMCs with much higher degree as compared with purified B cells. The data also supported that B cells must interact with monocytes in PBMCs to increase the susceptibility to HPAI H5N1. In this study we explored the interaction of B cells and monocytes and their roles for enhancing susceptibility of B cells to this virus. After 12 hours post infection (hpi), we demonstrated that B-cells in B cells and monocytes (B/M) co-cultures and B cells in PBMCs had 36.73±29.03% and 68.87±17.44% of infected cells, which was significantly higher than purified B cells alone, 4.59±2.55%. We studied further on the presence of a sialic acid receptor on the HPAI H5N1 infected B cells, and found that the number of α(2,3)SA receptor positive on B cells were significantly increased from 0.72±0.08% in B cells alone to 53.87±13.20% in B cells in B/M co-cultures. We also demonstrated a positive correlation between numbers of cells with α(2,3)SA receptor and numbers of B cells with HPAI H5N1 infection in B/M co-culture, with the correlation equal to R2=0.98. Moreover, we observed that the enhancement of HPAI H5N1 infection and the increasing of α(2,3)SA receptor on B cells in B/M co-culture required direct cell contact between monocytes and B cells. We examined that total B cells, memory B cells, and naïve B cells were susceptible to HPAI H5N1 with 33.8±2.96%, 29.29±2.10%, and 40.42±3.42 %, respectively. The percentages of infected naïve B cells and the number of α(2,3) SA positive cells in naïve B cells were significantly higher than memory B cells at 48.74±14.17%, and 37.07±6.54%, respectively. These findings provide a better understanding of tropism of HPAI H5N1 to B cells and the interplay of monocytes and B cells in the viral pathogenesis.

การติดเชื้อไวรัสไข้หวัดนก (HPAI H5N1) สามารถทำให้เกิดการกระจายเป็นเชื้อไปในหลายเนื้อเยื่อทั่วร่างกาย ในผู้ป่วยที่พบการติดเชื้อที่รุนแรงมักจะพบความผิดปกติในไขกระดูกและพบไวรัสในเลือด มีรายงานว่าเซลล์ในระบบภูมิคุ้มกันหลายชนิดสามารถติดเชื้อได้ อย่างไรก็ดีมีข้อมูลน้อยมากเกี่ยวกับการติดเชื้อในเซลล์บีลิมโฟไซด์ ผลการทดลองก่อนหน้านี้พบว่าเชื้อไวรัสไข้หวัดนกสามารถติดเชื้อในเซลล์บีลิมโฟไซด์เมื่ออยู่รวมกับเซลล์เม็ดเลือดขาวในเลือด (PBMC) ได้ในระดับที่สูงกว่าเซลล์บีลิมโฟไซด์ที่แยกออกมา นอกจากนี้พบว่าเซลล์บีลิมโฟไซด์ต้องการปฏิสัมพันธ์กับเซลล์โมโนไซด์ใน PBMC เพื่อเพิ่มความไวในการติดเชื้อ ในการศึกษานี้คณะผู้วิจัยได้ทำการศึกษาปฏิสัมพันธ์และบทบาทระหว่างเซลล์บีลิมโฟไซด์และเซลล์โมโนไซด์ในการเพิ่มความไวในการติดเชื้อ ผลจากการติดเชื้อเป็นเวลา 12 ชั่วโมงพบว่าเซลล์บีลิมโฟไซด์มีการติดเชื้อ 36.73±29.03% ในเซลล์บีลิมโฟไซด์ที่เลี้ยงร่วมกับเซลล์โมโนไซด์ 68.87±17.44% ในเซลล์บีลิมโฟไซด์ที่อยู่ใน PBMC ซึ่งสูงมากอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับ 4.59±2.55% ในเซลล์บีลิมโฟไซด์ชนิดเดียว คณะผู้วิจัยจึงศึกษาต่อไปพบว่าปริมาณของ α(2,3)SA receptor บนเซลล์บีลิมโฟไซด์มีการเพิ่มขึ้มจากเดิม 0.72±0.08% อย่างมีนัยสำคัญเป็น 53.87±13.20% เมื่อเลี้ยงร่วมกับเซลล์โมโนไซด์ ความสัมพันธ์ระหว่างเปอร์เซ็นต์ในการติดเชื้อในเซลล์บีลิมโฟไซด์และปริมาณของ α(2,3)SA receptor มีการเพิ่มขึ้นเป็นไปในทิศทางเดียวกัน ค่า R(2)=0.98 มากไปกว่านั้น คณะผู้วิจัยพบว่าผลการศึกษาดังกล่าวต้องการการสัมผัสกันโดยตรงระหว่างเซลล์ทั้งสองชนิด นอกจากนี้ระดับของการติดเชื้อในเซลล์บีลิมโฟไซด์ชนิดต่าง ๆ ใน PBMC ยังมีความแตกต่างกันคือ 33.8±2.96% ในเซลล์บีลิมโฟไซด์ทุกชนิด 29.29±2.10% ใน memory B cells และ 40.42±3.42% ใu naive B cells คณะผู้วิจัยได้พิสูจน์ว่า naive B cells มีการเพิ่มขึ้นของปริมาณของ α(2,3)SA receptor 48.74±14.17% ซึ่งสูงกว่า memory B cells คือ 37.07±6.54% อย่างมีนัยสำคัญ ผลการศึกษานี้ช่วยให้เข้าใจการติดชื้อไวรัส H5N1 ในเซลล์บีลิมโฟไซด์และปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์บีลิมโฟไซค์และเซลล์โมโนไซด์ในการก่อโรคของไวรัสชนิดนี้มากยิ่งขึ้น