Investigation of host-pathogen interactions in human phagocytic and non-phagocytic cells against Burkholderia Pseudomallei PP844 and its RPOS mutant infection

Abstract

B. pseudomallei is a Gram negative which is the causative agent of melioidosis, the third cause of death among the Thai population below AIDs and tuberculosis. Clinical cases reported that the patients have chance for disease recurrence via relapse, if those patients belong to diabetes mellitus or immunodeficiency, and, knowledge about intracellular survival of B. pseudomallei in human cells is still imprecise. In this experiment, the researcher investigated the interaction between host and pathogen by determining the behaviors of the bacteria including invasion and replication inside the human hepatocyte cells and the human monocyte cells which were distinctly different in terms of phagocytosis. Moreover, the defense mechanism in both kinds of cells against B. pseudomallei infection was also verified by considering the expression of nitric oxide (NO) synthase. The cellular autophagy induction when infected with B. pseudomallei was determined and, the rpoS roles in the intracellular survival of B. pseudomallei validated. The results showed that B. pseudomallei could invade and replicate within the human hepatocyte cells and the human monocyte cells under these abilities that depended on the rpoS gene. Furthermore, the rpoS gene was also relevant to the suppression of NO in human hepatocyte cell and the cellular autophagy was induced when infected with bacteria in both kinds of cells. Finally, the behavior of B. pseudomallei inside human monocyte cell was characterized using transmission electron microscope (TEM), together, the data may led to the understanding about host-pathogen interaction and could contribute to the fundamental knowledge which convey new assumption about relapse in melioidosis patients

B. pseudomallei เป็นแบคทีเรียแกรมลบซึ่งเป็นสาเหตุของการเกิดโรคเมลิออยด์ โรคติดเชื้อชนิดนี้ทำให้คนไทยเสียชีวิตเป็นอันดับที่สาม รองลงมาจากเอดส์ และ วัณโรค จากผลการสารวจเชิงคลินิก พบว่า ผู้ป่วยมีโอกาสที่จะกับมาเป็นโรคนี้ได้อีกครั้งหนึ่ง หาก เกิดสภาะเบาหวาน หรือภูมิคุ้มกันอ่อนแอ ความเข้าใจในกลไกการอยู่รอดของเชื้อ B. pseudomallei ภายในร่างกายของผู้ได้รับเชื้อยังไม่ทราบชัด ในการทดลองนี้ ผู้วิจัยได้ศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างแบคทีเรียก่อเชื้อและผู้ติดเชื้อ โดยศึกษาพฤติกรรมของแบคทีเรียประกอบด้วย การบุกรุก และการเพิ่มจำนวนภายในเซลล์ตับของคน และในเซลล์มะเร็งเม็ดเลือดขาวชนิดโมโนไซท์ ซึ่งเป็นเซลล์ต่างชนิดกันในแง่ของกระบวนการฟาโกไซโทซิส นอกจากนี้ ผู้วิจัยศึกษาการตอบสนองของเซลล์ทั้งสองชนิดดังกล่าวต่อการติดเชื้อ โดยพิจารณาการแสดงออกของไนตริกออกไซด์ซินเทส และยังศึกษาการเกิดกระบวนการออโตฟากี้ ในการทดลองนี้ ผู้วิจัยได้พิสูจน์ถึงความเกี่ยวข้องของยีน rpoS กับการอยู่รอดของ B. pseudomallei ภายในเซลล์ ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่า B .pseudomallei สามารถบุกรุก และเพิ่มจานวนได้ในเซลล์ตับของคน และในเซลล์มะเร็งเม็ดเลือดขาวชนิดโมโนไซท์ ความสามารถเหล่านี้เกี่ยวข้องกับยีน rpoS นอกจากนี้ ยีน rpoS ยังเกี่ยวข้องกับความสามารถในการยับยั้งการแสดงออกของไนตริกออกไซด์ ในเซลล์ตับของคน อย่างไรก็ตามกระบวนการออโตฟากี้ยังถูกกระตุ้นเมื่อเซลล์ติดเชื้อแบคทีเรีย ทั้งในเซลล์ตับของคนและเซลล์มะเร็งเม็ดเลือดขาวชนิดโมโนไซท์ ในตอนท้าย ผู้วิจัยศึกษาถึงรายละเอียดของพฤติกรรมของเชื้อ B. pseudomallei ภายในเซลล์มะเร็งเม็ดเลือดขาวชนิดโมโนไซท์โดยศึกษาผ่านกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนชนิดส่องผ่าน ข้อมูลทั้งหมดที่ได้จากการทางานวิจัยครั้งนี้ จะทำให้เข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างแบคทีเรียก่อเชื้อและผู้ติดเชื้อ โดยอาจเป็นพื้นฐานไปสู่การตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับการเกิดสภาวะการกำเริบใหม่ของผู้ป่วยเมลิออยด์