Research Article

Exogenous nitric oxide stimulates early egress of Eimeria tenella sporozoites from primary chicken kidney cells in vitro

L’oxyde nitrique exogène stimule in vitro la sortie précoce des sporozoïtes d’Eimeria tenella des cellules primaires de rein de poulet

¹ Food Science and Engineering College of Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot 010018, China
² State Key Laboratory of Agrobiotechnology, National Animal Protozoa Laboratory, College of Veterinary Medicine, China Agricultural University, Beijing 100193, China

^* Corresponding author: suoxun@cau.edu.cn

Received: 14 August 2020
Accepted: 24 January 2021

Abstract

Egress plays a vital role in the life cycle of apicomplexan parasites including Eimeria tenella, which has been attracting attention from various research groups. Many recent studies have focused on early egress induced by immune molecules to develop a new method of apicomplexan parasite elimination. In this study, we investigated whether nitric oxide (NO), an immune molecule produced by different types of cells in response to cytokine stimulation, could induce early egress of eimerian sporozoites in vitro. Eimeria tenella sporozoites were extracted and cultured in primary chicken kidney cells. The number of sporozoites egressed from infected cells was analyzed by flow cytometry after treatment with NO released by sodium nitroferricyanide (II) dihydrate. The results showed that exogenous NO stimulated the rapid egress of E. tenella sporozoites from primary chicken kidney cells before replication of the parasite. We also found that egress was dependent on intra-parasitic calcium ion (Ca²⁺) levels and no damage occurred to host cells after egress. The virulence of egressed sporozoites was significantly lower than that of fresh sporozoites. The results of this study contribute to a novel field examining the interactions between apicomplexan parasites and their host cells, as well as that of the clearance of intracellular pathogens by the host immune system.

Résumé

La sortie des cellules joue un rôle vital dans le cycle de vie des parasites Apicomplexa, y compris Eimeria tenella, ce qui a attiré l’attention de plusieurs groupes de recherche. De nombreuses études récentes se sont concentrées sur la sortie précoce induite par des molécules immunitaires, pour développer une nouvelle méthode d’élimination des parasites Apicomplexa. Dans cette étude, nous avons examiné si l’oxyde nitrique (NO), une molécule immunitaire produite par différents types de cellules en réponse à la stimulation des cytokines, pouvait induire in vitro une sortie précoce des sporozoïtes des Eimeria. Les sporozoïtes d’E. tenella ont été extraits et cultivés dans des cellules primaires de rein de poulet. Le nombre de sporozoïtes sortant des cellules infectées a été analysé par cytométrie en flux après traitement avec du NO libéré par le nitroferricyanure de sodium (II) dihydraté. Les résultats ont montré que le NO exogène stimulait la sortie rapide des sporozoïtes d’E. tenella des cellules primaires de rein de poulet avant la réplication du parasite. Nous avons également constaté que la sortie dépendait des niveaux intra-parasitaires d’ions calcium (Ca²⁺) et qu’aucun dommage n’est survenu aux cellules hôtes après la sortie. La virulence des sporozoïtes sortis était significativement inférieure à celle des sporozoïtes frais. Les résultats de cette étude contribuent à un nouveau domaine d’étude des interactions entre les parasites Apicomplexa et leurs cellules hôtes, ainsi qu’à celui relatif à l’élimination des pathogènes intracellulaires par le système immunitaire de l’hôte.