Research Article

Unraveling the pathogenic potential of the Pentatrichomonas hominis PHGD strain: impact on IPEC-J2 cell growth, adhesion, and gene expression

Découvrir le potentiel pathogène de la souche PHGD de Pentatrichomonas hominis : impact sur la croissance, l'adhésion et l'expression des gènes des cellules IPEC-J2

¹ Key Laboratory of Livestock Disease Prevention of Guangdong Province, Key Laboratory of Avian Influenza and Other Major Poultry Diseases Prevention and Control, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Institute of Animal Health, Guangdong Academy of Agricultural Sciences, Guangzhou 510640, China
² Wen’s Group Academy, Wen’s Foodstuffs Group Co., Ltd., Xinxing, Guangdong 527400, China
³ Guangdong Jingjie Inspection and Testing Co., Ltd., Xinxing, Guangdong 527400, China

^* Corresponding author: smf7810@126.com; lsq6969@163.com

Received: 6 November 2023
Accepted: 27 February 2024

Abstract

Pentatrichomonas hominis, a flagellated parasitic protozoan, predominantly infects the mammalian digestive tract, often causing symptoms such as abdominal pain and diarrhea. However, studies investigating its pathogenicity are limited, and the mechanisms underlying P. hominis-induced diarrhea remain unclear. Establishing an in vitro cell model for P. hominis infection is imperative. This study investigated the interaction between P. hominis and IPEC-J2 cells and its impact on parasite growth, adhesion, morphology, and cell viability. Co-cultivation of P. hominis with IPEC-J2 cells resulted in exponential growth of the parasite, with peak densities reaching approximately 4.8 × 10⁵ cells/mL and 1.2 × 10⁶ cells/mL at 48 h for initial inoculation concentrations of 10⁴ cells/mL and 10⁵ cells/mL, respectively. The adhesion rate of P. hominis to IPEC-J2 cells reached a maximum of 93.82% and 86.57% at 24 h for initial inoculation concentrations of 10⁴ cells/mL and 10⁵ cells/mL, respectively. Morphological changes in IPEC-J2 cells co-cultivated with P. hominis were observed, manifesting as elongated and irregular shapes. The viability of IPEC-J2 cells exhibited a decreasing trend with increasing P. hominis concentration and co-cultivation time. Additionally, the mRNA expression levels of IL-6, IL-8, and TNF-α were upregulated, whereas those of CAT and CuZn-SOD were downregulated. These findings provide quantitative evidence that P. hominis can promote its growth by adhering to IPEC-J2 cells, inducing morphological changes, reducing cell viability, and triggering inflammatory responses. Further in vivo studies are warranted to confirm these results and enhance our understanding of P. hominis infection.

Résumé

Pentatrichomonas hominis, un protozoaire parasite flagellé, infecte principalement le tube digestif des mammifères, provoquant souvent des symptômes tels que des douleurs abdominales et de la diarrhée. Cependant, les études portant sur sa pathogénicité sont limitées et les mécanismes sous-jacents à la diarrhée induite par P. hominis restent flous. L’établissement d’un modèle cellulaire in vitro de l’infection à P. hominis est impératif. Cette étude a examiné l’interaction entre P. hominis et les cellules IPEC-J2 et son impact sur la croissance du parasite, l’adhésion, la morphologie et la viabilité cellulaire. La co-culture de P. hominis avec des cellules IPEC-J2 a entraîné une croissance exponentielle du parasite, avec des densités maximales atteignant environ 4,8 × 10⁵ cellules/mL et 1,2 × 10⁶ cellules/mL à 48 h pour des concentrations d’inoculation initiales de 10⁴ cellules/mL et 10⁵ cellules/mL, respectivement. Le taux d’adhésion de P. hominis aux cellules IPEC-J2 a atteint un maximum de 93,82 % et 86,57 % après 24 h pour des concentrations d’inoculation initiales de 10⁴ cellules/mL et 10⁵ cellules/mL, respectivement. Des changements morphologiques dans les cellules IPEC-J2 co-cultivées avec P. hominis ont été observés, se manifestant par des formes allongées et irrégulières. La viabilité des cellules IPEC-J2 a montré une tendance à la baisse avec l’augmentation de la concentration de P. hominis et de la durée de co-culture. De plus, les niveaux d’expression d’ARNm d’IL-6, d’IL-8 et de TNF-α étaient régulés positivement, tandis que ceux de CAT et de CuZn-SOD étaient régulés négativement. Ces résultats fournissent des preuves quantitatives que P. hominis peut favoriser sa croissance en adhérant aux cellules IPEC-J2, en induisant des changements morphologiques, en réduisant la viabilité cellulaire et en déclenchant des réponses inflammatoires. D’autres études in vivo sont nécessaires pour confirmer ces résultats et améliorer notre compréhension de l’infection à P. hominis.