Propiedades electrofisiológicas y producción de óxido nítrico en macrófagos murinos durante su interacción con OMVs de E. coli JC8031

Abstract

A pesar de la importante morbi-mortalidad que revisten las enfermedades infectocontagiosas en la actualidad, su tratamiento y las alternativas de inmunización no son satisfactorios. Es por esto, que la búsqueda de nuevas estrategias para el control de este grupo de patologías se hace imperiosa y es allí donde las tecnologías de liberación controlada como las vesículas de membrana externa (OMVs; por sus siglas en inglés) cobran particular interés. El uso de vesículas derivadas de especies como Escherichia coli, Salmonella typhimurium y Shiguella spp han mostrado actividad inmunoduladora in vivo e in vitro, debido en parte a la presencia moléculas inmunogénicas como el lipopolisacárido. Gracias a que estas OMVs son reconocidas por el sistema inmune en un contexto similar a lo ocurrido durante el proceso infeccioso real, el uso de cepas no patógenas e hipervesiculantes como E. coli JC8031 supone una alternativa más promisoria que las tradicionales sales de aluminio. Pese a esto, a la fecha no existe evidencia que soporte el efecto que tienen estas nanovesículas en la fisiología de células del sistema inmune como el macrófago y que resulta particularmente importante en la búsqueda de adyuvantes válidos. Por este motivo, durante este trabajo de investigación se determinó el impacto que tiene la interacción macrófago_OMVs de E. coli JC8031 sobre la viabilidad celular, permeabilidad iónica y activación clásica de macrófagos de ratón J774A.1. Los hallazgos de este estudio muestran que la internalización de 0,1 µg/mL OMV es tiempo-dependiente y no compromete la viabilidad del macrófago luego de 48 horas de incubación. Así mismo, se registró hiperpolarización de la membrana plasmática del macrófago que estuvo acompañada de incremento en corrientes macroscópicas de entrada y sobreexpresión de los transcritos de los canales Kir 2.1, KCa 3.1 y BK. Por otro lado, durante las primeras 6 horas de interacción se encontraron los niveles de expresión del ARNm de la iNOS más altos, comportamiento que fue consistente con la detección de la proteína y el producto de su actividad enzimática en el periodo 12-48 horas. En conclusión, estos hallazgos sugieren que el macrófago es activado clásicamente durante las primeras 6 horas de internalización de 0,1 µg/mL de OMV de E. coli JC8031, tiempo en el cual los cambios en las propiedades biofísicas registradas podrían sugerir polarización hacia activación alternativa.

Abstract. Despite the significant morbidity and mortality of infectious-contagious diseases nowadays, the alternatives for treatment and immunization are not satisfactory. For this reason, the search for new control strategies for this group of pathologies becomes imperative. In this context, controlled release technologies such as outer membrane vesicles (OMVs) are of interest. The use of vesicles derived from species such as Escherichia coli, Salmonella typhimurium and Shiguella spp have shown immunomodulatory activity in vivo and in vitro, in part, due to the presence of immunogenic molecules such as lipopolysaccharide. Because these OMVs are recognized by the immune system in a context similar to the actual infectious process, the use of non-pathogenic and hypervesiculant strains such as E. coli JC8031 suggest a promising alternative compared to the traditional aluminum salts. To date, there is no evidence that supports the effect of these nanovesicles on the physiology of cells of the immune system like the macrophage, and this is particularly important in the search of valid adjuvants. Therefore, the impact of the interaction between macrophage_OMVs from E. coli JC8031 on cell viability, ionic permeability and classical activation of the macrophage-like cell line J774A.1 was determined during this research. The findings of this study show that the internalization of 0.1 μg/mL OMV is time-dependent and does not compromise the viability of the macrophage after 48 hours of incubation. Also, hyperpolarization of the macrophage plasma membrane was observed, along with an increase in macroscopic inward currents and over-expression of the transcripts of Kir 2.1, KCa 3.1 and BK channels. On the other hand, the highest iNOS levels of mRNA were found during the first 6 hours of interaction; this behavior was consistent with detection of protein and the product of its enzymatic activity in the 12-48 hour period. In conclusion, these findings suggest that the macrophage is classically activated during the first 6 hours of internalization of 0.1 μg/mL of OMV from E. coli JC8031. At this time, changes in the biophysical properties may suggest polarization towards an alternative activation.