Journals / Mikrobiyoloji Bülteni / 2009 / Cilt: 43 - Sayı: 3
Investigation of bactericidal effect and nitric oxide responses of Caco-2 epithelial cells and THP-1 macrophage cells against Streptococcus pyogenes and Escherichia coli
- Journal
- Mikrobiyoloji Bülteni
- Pages
- 373–381
- DOI
- —
Abstract
Epithelial cells and macrophages contribute to innate immune responses by cell to cell interactions and releasing proinflammatory mediators. In this study, we aimed to illuminate the underlying mechanisms of contribution of macrophages and epithelial cells in the struggle against pathogens. Therefore, Streptococcus pyogenes and Escherichia co// activated Caco-2 cells and THP-1 macrophage-like cells were investigated for their bactericidal activities and nitric oxide (NO) production when they were alone, in contact with eachother and when their contact was blocked by continuing exposure of soluble mediators. Caco-2 epithelial cells and THP-1 macrophage cells were used as effector cells and S.pyogenes or E.coli as target cells and were incubated at an effector cell/target cell ratio of 1/1 in duplication in 24-well plates. After 5 hours incubation, supematants were collected from each well for growth inhibition assay and were inoculated onto blood agar plates for S.pyogenes and eosin methylene blue agar plates for E.coli. Following overnight incubation at 37°C, bactericidal effect rate was calculated by counting the colony forming units. The supematants were also collected after 5 and 24 hours incubation for measurement of NO production by using Griess reagent. Bactericidal effect of Caco-2 cells alone against S.pyogenes and E.coli were found 21.9% and 36.2%, when seperated from THP-1 cells via an insert was 31.8% and 30.5%, and when cell-cell contact was established with THP-1 cells was 24.4% and 55.7%, respectively. Bactericidal effect of THP-1 cells alone against S.pyogenes and E.coli was 27.7% and 63.9%, when seperated from Caco-2 cells via an insert was %27.5 and 43.6%, and when cell-cell contact was established with Caco-2 cells was 24.4% and 55.7%, respectively. As a result, we found that Caco-2 epithelial cells and THP-1 macrophage cells had an antibacterial effect against S.pyogenes and E.coli (p< 0.05), and this effect was higher in macrophage cells than epithelial cells. NO levels in epithelial and/or macrophage cell culture supematants collected after exposure to S.pyogenes and E.coli were significantly higher for S.pyogenes at 5 hours incubation and for E.coli at 24 hours incubation (p< 0.05). Morever, it can be concluded that macrophages played a more active role than epithelial cells in bactericidal effect and NO response. Besides, epithelial cells and macrophages activated each other more when they were in contact than when they were alone or when their contact was blocked.
Özet
Epitel hücresi ve makrofajlar, hücreler arası ilişkiler ve inflamatuvar mediyatörlerin salınımı yoluyla doğal immün yanıta katkıda bulunan hücrelerdir. Çalışmamızda, epitel hücresi ile makrofajların etkileşiminin patojen mikroorganizmalarla mücadeledeki mekanizmasına açıklık getirilmesi amacıyla, Streptococcus pyogenes ve Escherichia coli ile uyarılan Caco-2 epitel hücresi ve THP-1 makrofaj hücrelerinin; tek başlarına, temas halinde iken ve temasın engellendiği ancak çözünür mediyatörlerin etkisinin devam ettiği durumlarda bakterisidal etkileri ve nitrik oksit (NO) üretimleri araştırılmıştır. Hedef hücre olarak S.pyogenes ve E.coli, efektör hücre olarak Caco-2 hücreleri ve aktive olmuş makrofaj benzeri THP-1 hücreleri 1/1 efek-tör/hedef hücre oranlarında ikişerli olarak 24 kuyucuklu mikroplaklarda karşılaştırmıştır. Beş saatlik inkü-basyonun ardından, üremenin engellenmesi deneyi için her bir kuyucuktaki süpematan toplanmış, S.pyogenes için kanlı ağara, E.coli için ise EMB ağara ekilmiştir. 37°C'de bir gecelik inkübasyonun ardından plaklarda meydana gelen koloni oluşturan birimler sayılmış ve bakterisidal etki yüzdesi hesaplanmıştır. Kuyucuklardan 5 ve 24 saatlik inkübasyonlardan sonra NO üretiminin ölçümü için süpernatan toplanmış ve Griess yöntemi ile değerlendirilmiştir. Caco-2 epitel hücresinin tek başına S.pyogenes ve E.coli'ye karşı bakterisidal etkisi sırasıyla %21.9 ve %36.2; THP-1 ile bir ayırıcı ile ayrılmış durumda iken sırasıyla %31.8 ve %30.5 ve THP-1 ile hücre-hücre temasının gerçekleştiği durumda sırasıyla %24.4 ve %55.7 olarak tespit edilmiştir. THP-1 makrofaj hücrelerinin tek başına S.pyogenes ve E.coli'ye karşı bakterisidal etkisi sırasıyla %27.7 ve %63.9, Caco-2 ile bir ayırıcıyla ayrılmış durumda iken sırasıyla %27.5 ve %43.6, Caco-2 ile hücre-hücre temasının gerçekleştiği durumda sırasıyla %24.4 ve %55.7 olarak tespit edilmiştir. Sonuç olarak, Caco-2 epitel hücresi ve THP-1 makrofaj hücrelerinin S.pyogenes ve E.coli'ye karşı antibakteriyel etkinlik gösterdiği saptanmış (p< 0.05); bu etkinlik makrofaj hücrelerinde daha belirgin olarak izlenmiştir. Caco-2 ve THP-1 hücrelerinin S.pyogenes ve E.coli ile uyarım sonucunda oluşturduğu NO yanıtı; S.pyogenes ile uyarılan hücrelerde 5. saatte, E.coli ile uyarılan hücrelerde 24. saatte belirgin artış göstermiştir (p< 0.05). Sonuç olarak, makrofaj hücrelerinin bakterisidal etki ve NO yanıtı oluşturma yönünden epitel hücresine göre daha etkin rol oynadığı; makrofajla epitelin teması ile hücrelerin birbirlerini aktive ettiği durumda ortaya çıkan etkinin, temasın önlendiği veya tek başına yapılan uyarımlara göre daha güçlü olduğu saptanmıştır.