Research Article

Echinococcus granulosus sensu stricto: silencing of thioredoxin peroxidase impairs the differentiation of protoscoleces into metacestodes

Echinococcus granulosus sensu stricto : le silençage de la thiorédoxine peroxydase altère la différenciation des protoscolex en métacestodes

¹ Branch of The First Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University, Changji, Xinjiang 831100, PR China
² State Key Laboratory of Pathogenesis, Prevention, Treatment of High Incidence Diseases in Central Asia, Clinical Medicine Institute, The First Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University, Urumqi, Xinjiang 830054, PR China
³ Molecular Parasitology Laboratory, Infectious Diseases Division, QIMR Berghofer Medical Research Institute, Brisbane, Queensland 4006, Australia
⁴ Pharmacy College of Xinjiang Medical University, Urumqi 830011, PR China

^* Corresponding authors: dr.haowen@163.com; wenbaozhang2013@163.com; xli_g@sina.com

Received: 19 March 2018
Accepted: 29 October 2018

Abstract

Cystic echinococcosis (CE) is a cosmopolitan parasitic disease caused by infection with the larval stage of Echinococcus granulosus sensu lato. Thioredoxin peroxidase (TPx) may play an essential role in the antioxidant defence system of E. granulosus s.l. as neither catalase nor glutathione peroxidase activities have been detected in the parasite. However, it is not known whether TPx affects the survival and growth of E. granulosus s.l. during development. In this study, three fragments of siRNA specific for EgTPx (siRNA-1/2/3) were designed and transfected into protoscoleces of E. granulosus sensu stricto by electroporation. Quantitative real-time PCR and Western blotting analysis showed that siRNA-3 significantly reduced the expression of EgTPx. Coincidentally, knockdown of EgTPx expression in protoscoleces with siRNA-3 significantly reduced the viability of the parasite under oxidative stress induced by 0.6 mM H₂O₂. In vitro culture studies showed that protoscoleces treated with siRNA-3 reduced pre-microcyst formation. In vivo experiments showed that injecting mice intraperitoneally with protoscoleces treated with siRNA-3 resulted in a significant reduction in the number, size and weight of CE cysts compared with those of control animals. Silencing of EgTPx led to the impairment of growth of E. granulosus s.s. both in vitro and in vivo, indicating that EgTPx is an important factor for protoscoleces survival and plays an important role in the antioxidant defence against the host during development.

Résumé

L’échinococcose cystique (EC) est une maladie parasitaire cosmopolite causée par une infection par le stade larvaire d’Echinococcus granulosus sensu lato. La thiorédoxine peroxydase (TPx) peut jouer un rôle essentiel dans le système de défense antioxydant d’E. granulosus s.l., comme aucune activité de la catalase ni de la glutathion peroxydase n’a été détectée chez ce parasite. Cependant, on ignore si la TPx a des effets sur la survie et la croissance d’E. granulosus s.l. pendant le développement. Dans cette étude, trois fragments d’ARNsi spécifiques de EgTPx (siRNA-1/2/3) ont été conçus et transfectés dans des protoscolex d’E. granulosus sensu stricto par électroporation. La PCR quantitative en temps réel et l’analyse par Western blot ont montré que siRNA-3 réduisait significativement l’expression d’EgTPx. De même, l’inactivation de l’expression de EgTPx dans les protoscolex avec siRNA-3 a considérablement réduit la viabilité du parasite sous un stress oxydatif induit par 0,6 mM H₂O₂. Des études de culture in vitro ont montré que les protoscolex traités avec le siRNA-3 diminuaient la formation de pré-microcystes. Des expériences in vivo ont montré que des souris ayant reçu une injection de protoscolex traités par siRNA-3 par voie intrapéritonéale montraient une réduction significative du nombre, de la taille et du poids des kystes d’EC par rapport à ceux des animaux témoins. Le silençage d’EgTPx a entraîné une réduction de la croissance d’E. granulosus sensu stricto à la fois in vitro et in vivo, ce qui indique que EgTPx est un facteur important pour la survie des protoscolex et joue un rôle important dans la défense anti-oxydante contre l’hôte au cours du développement.