Rat hepatocyte invasion by Listeria monocytogenes and analysis of TNF-alpha role in apoptosis Invasão de hepatócitos de rato por Listeria monocytogenes e análise do papel do TNF-alfa na apoptose

Abstract

Listeria monocytogenes, etiological agent of severe human foodborne infection, uses sophisticated mechanisms of entry into host cytoplasm and manipulation of the cellular cytoskeleton, resulting in cell death. The host cells and bacteria interaction may result in cytokine production as Tumor Necrosis Factor (TNF) alpha. Hepatocytes have potential to produce pro-inflammatory cytokines as TNF-alpha when invaded by bacteria. In the present work we showed the behavior of hepatocytes invaded by L. monocytogenes by microscopic analysis, determination of TNF-alpha production by bioassay and analysis of the apoptosis through TUNEL technique. The presence of bacterium, in ratios that ranged from 5 to 50,000 bacteria per cell, induced the rupture of cellular monolayers. We observed the presence of internalized bacteria in the first hour of incubation by electronic microscopy. The levels of TNF-alpha increased from first hour of incubation to sixth hour, ranging from 0 to 3749 pg/mL. After seven and eight hours of incubation non-significant TNF-alpha levels decrease occurred, indicating possible saturation of cellular receptors. Thus, the quantity of TNF-alpha produced by hepatocytes was dependent of the incubation time, as well as of the proportion between bacteria and cells. The apoptosis rate increased in direct form with the incubation time (1 h to 8 + 24 h), ranging from 0 to 43%, as well as with the bacteria : cells ratio. These results show the ability of hepatocyte invasion by non-hemolytic L. monocytogenes, and the main consequences of this phenomenon were the release of TNF-alpha by hepatocytes and the induction of apoptosis. We speculate that hepatocytes use apoptosis induced by TNF-alpha for release bacteria to extracellular medium. This phenomenon may facilitate the bacteria destruction by the immune system.Listeria monocytogenes, agente etiológico de infecção grave de origem alimentar, utiliza mecanismos sofisticados de entrada no citoplasma do hospedeiro e manipulação do citoesqueleto, resultando em morte celular. As interações entre células do hospedeiro e bactérias podem resultar em produção de citocinas como o Fator de Necrose Tumoral alfa (TNF-alfa). Hepatócitos têm potencial de produzir citocinas pro-inflamatórias como TNF-alfa, quando invadidos por bactérias. No presente trabalho demonstramos o comportamento dos hepatócitos invadidos por L. monocytogenes pela análise microscópica, determinação da produção de TNF-alfa por bioensaio e análise da apoptose pela técnica TUNEL. A presença da bactéria, na razão que variou de 5 a 50.000 bactérias por célula, induziu ruptura das monocamadas celulares. Observamos presença de bactérias internalizadas na 1ª hora de incubação por microscopia eletrônica. Os níveis de TNF-alfa aumentaram da 1ª hora de incubação até a 6ª hora, variando de 0 a 3749 pg/mL. Nas 7ª e 8ª horas de incubação, ocorreram quedas não significativas dos níveis de TNF-alfa, indicando possível saturação dos receptores celulares. A quantidade de TNF-alfa produzido por hepatócitos foi dependente do tempo de incubação, assim como da proporção entre bactérias e células. A taxa de apoptose aumentou diretamente com o tempo de incubação (1 h a 8 + 24 h), variando de 0 a 43%, assim como com a razão bactérias : células. Estes resultados mostram a habilidade de L. monocytogenes não-hemolítica em invadir os hepatócitos, e as principais conseqüências deste fenômeno são: liberação de TNF-alfa e indução de apoptose. Assim, podemos especular que hepatócitos usam apoptose induzida por TNF-alfa para liberar bactérias de seu interior, facilitando a destruição destas pelo sistema imune.

Keywords

• Listeria monocytogenes
• Hepatocytes
• Tumor Necrosis Factor
• Apoptosis