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Integrated analysis of mirna expression in response to salmonella typhimurium infection in pigs

  • Autores: Juber Leonardo Herrera Uribe
  • Directores de la Tesis: Juan J. Garrido-Pavón (dir. tes.)
  • Lectura: En la Universidad de Córdoba ( España ) en 2017
  • Idioma: español
  • Tribunal Calificador de la Tesis: Manuel Ruiz Rubio (presid.), Miguel Pérez Enciso (secret.), Jordi Estellé Fabrellas (voc.)
  • Materias:
  • Enlaces
    • Tesis en acceso abierto en: Helvia
  • Resumen
    • 1. Introducción o motivación de la tesis La salmonelosis es una enfermedad gastrointestinal causada por S. Typhimurium, la cual es transmitida mediante ingesta de comida de origen animal contaminada [1]. Se considera un problema grave de salud pública, y la carne de cerdo es uno de los reservorios más importantes de la enfermedad [2]. Como el cerdo es considerado un buen modelo animal para estudiar enfermedades humanas [3], la investigación sobre mecanismos moleculares involucrados en la respuesta a la infección en cerdos es necesaria para la salud humana. Los microRNAs (miRNAs) son un tipo de RNA no codificante que interfiere con la estabilidad y traducción de la proteína [4]. Los miRNAs regulan post-transcripcionalmente procesos biológicos como aquellos causados por bacterias [5, 6]. Aunque la respuesta porcina a la infección por S. Typhimurium ha sido estudiada previamente, se sabe poco del papel que juegan los miRNAs en la regulación génica y expresión de proteínas durante la infección. Por tanto, el objetivo de este estudio fue la identificación los miRNAs que regulan la respuesta a la infección por S. Typhimurium en el tracto gastrointestinal y nódulo linfático mesentérico porcino, usando herramientas “ómicas” de nueva generación.

      2.Contenido de la investigación Dieciséis cerdos fueron desafiados oralmente con S. Typhimurium. Muestras de yeyuno, íleon, y colon recogidos los días 1, 2 y 6 post infección (dpi) fueron hibridados en microarrays de expresión de mRNA y de miRNA y analizados. En yeyuno observamos una respuesta transcripcional reducida que indicaba inflamación leve a 2 dpi. En colon vimos represión a 2 y 6 dpi de genes involucrados en adherencia epitelial, proliferación y reorganización celular. En íleon se vio sobreexpresión de genes inflamatorios (ej. IL-1B, IL-6, IL-8, IL1RAP, TNFα), lo cual indica una fuerte respuesta inflamatoria en todos los puntos post infección estudiados (particularmente a 2 dpi) que tiende a resolverse a 6 dpi. La infección provocó también una represión de genes de la ruta de FXR (ej. NR1H4, FABP6, APOA1, SLC10A2), indicando una interrupción de la absorción biliar en íleon. Este resultado se confirmó con los bajos niveles de colesterol HDL en suero de los animales infectados. El análisis de los miRNA en íleon a 2 dpi reveló 62 miRNAs regulando potencialmente genes diana implicados en el proceso inflamatorio, como por ejemplo miR-374 and miR-451 [7].

      Con intención de investigar más a fondo el papel regulatorio de los miRNAs en la infección, usamos una estrategia de secuenciación de nueva generación de pequeños RNA para investigar lo que ocurre en íleon y nódulo linfático mesentérico a 2 dpi. Se encontraron 30 miRNAs diferencialmente expresados en íleon, cuyos genes diana fueron enfrentados a los del microarray de expresión génica. De esta manera se identificaron genes diana diferencialmente expresados en íleon, que fueron validados usando mimics de miRNAs (miR-223-3p, miR-220a-3p y miR-194b-5p) en células epiteliales intestinales porcinas IPEC-J2. Resultó que la represión de miR-215, miR-194, miR-192, familia de miR-200 (miR-200a/b/c, and miR-141) regula la expresión de genes implicados en respuesta inflamatoria, como son YWHAZ, P53, FZD4, FOXA1, IL-6, IL-8, IL-1A, IL-1β, and TLR4. Por otro lado, la sobreexpresión de miR-146a/b and miR-223 regula genes de la transición epitelial-mesenquimal (ZEB1/2, SNAIL1/2, CDH1/2, VIM, TGFBR1/2), que desempeñan un papel importante durante la infección por S. Typhimurium.

      En nódulo linfático mesentérico a 2 dpi descubrimos 110 miRNAs diferencialmente expresados usando RNA-seq de pequeños RNA. La predicción de sus genes diana se integraron con datos proteómicos, lo que llevó a identificar 46 interacciones miRNA-proteína. La sobreexpresión de 13 miRNAs (miR-210-3p, miR-221-3p, miR-23a-3p, miR-23b-3p, miR-106a-5p, miR-20a-5p, miR-20b-5p, miR-378a-3p, miR-30b-5p, miR-181b-5p, miR-92b-3p, miR-363-3p and miR-155-5p) puede estar provocando la represión de 5 proteínas (STMN1, LASP1, VIM, YWHAZ y ACTR3), y la represión de 18 miRNAs (miR-30d-5p, miR-182-5p, miR-204-5p, miR-128-3p, miR-125a-5p, miR-125b-5p, miR-451a, miR-148a-3p, miR-29b-3p, miR-144-3p, miR-148b-5p, miR-1-3p, miR-143-3p, miR-217, miR-96-5p, miR-130a-3p and miR-122-5p) está probablemente sobreexpresando 10 proteínas (PPID, PSMB8, PDIA3, GRB2, HSPA8, SYNCRIP, HSP90B1, PCMT1, FKBP4 and ALDOA). Este mecanismo de interacción miRNA-proteína sugiere que la alteración de miRNAs puede estar regulando la expresión de proteínas que incrementan la respuesta inflamatoria, reorganización del citoesqueleto, presentación antigénica MHC-I y MHC-II, inhibición de la apoptosis e inducción de necroptosis.

      3.Conclusión Los hallazgos de este trabajo sugieren que los miRNAs juegan un papel importante en la regulación de procesos biológicos durante la infección de cerdos con S. Typhimurium. Estos resultados proporcionan nuevas bases para futuros estudios de la función de los microRNAs en la regulación post-transcripcional de la respuesta del hospedador a bacterias patógenas como S. Typhimurium.

      4. Bibliografía 1. Chen HM, Wang Y, Su LH, Chiu CH: Nontyphoid salmonella infection: microbiology, clinical features, and antimicrobial therapy. Pediatr Neonatol 2013, 54(3):147-152.

      2. Moffatt CR, Musto J, Pingault N, Miller M, Stafford R, Gregory J, Polkinghorne BG, Kirk MD: Salmonella Typhimurium and Outbreaks of Egg-Associated Disease in Australia, 2001 to 2011. Foodborne Pathog Dis 2016, 13(7):379-385.

      3. Marx V: Model organisms: beyond the inner circle. Nat Methods 2013, 10(6):471-473.

      4. Winter J, Jung S, Keller S, Gregory RI, Diederichs S: Many roads to maturity: microRNA biogenesis pathways and their regulation. Nat Cell Biol 2009, 11(3):228-234.

      5. Eulalio A, Schulte L, Vogel J: The mammalian microRNA response to bacterial infections. RNA Biol 2012, 9(6):742-750.

      6. Staff PG: Correction: Bacterial Infection Drives the Expression Dynamics of microRNAs and Their isomiRs. PLoS Genet 2015, 11(6):e1005321.

      7. Uribe JH, Collado-Romero M, Zaldívar-López S, Arce C, Bautista R, Carvajal A, Cirera S, Claros MG, Garrido JJ: Transcriptional analysis of porcine intestinal mucosa infected with Salmonella Typhimurium revealed a massive inflammatory response and disruption of bile acid absorption in ileum. Vet Res 2016, 47(1):11.


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