Research Article

Clonorchis sinensis infection induces pathological changes in feline bile duct epithelium and alters biliary microbiota composition

L’infection par Clonorchis sinensis induit des changements pathologiques dans l’épithélium des voies biliaires félines et modifie la composition du microbiote biliaire

¹ College of Life Sciences, Inner Mongolia University, Hohhot 010070, PR China
² Department of Pathology, Inner Mongolia People’s Hospital, Hohhot 010011, PR China
³ Basic Medicine College, Guangxi Traditional Chinese Medical University, Nanning 530005, Guangxi, PR China
⁴ One Health Center, Shanghai Jiao Tong University-The University of Edinburgh, Shanghai 20025, PR China
⁵ School of Global Health, Chinese Center for Tropical Diseases Research, Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, Shanghai 20025, PR China
⁶ Department of Infectious Diseases, Huashan Hospital, State Key Laboratory of Genetic Engineering, Ministry of Education Key Laboratory for Biodiversity Science and Ecological Engineering, Ministry of Education Key Laboratory of Contemporary Anthropology, School of Life Sciences, Fudan University, Shanghai 200438, PR China

^* Corresponding authors: leejianshin@163.com (Jian Li); fengxinyu2013@163.com (Xinyu Feng); huw@imu.edu.cn (Wei Hu)

Received: 31 January 2024
Accepted: 6 August 2024

Abstract

Background: Clonorchis sinensis is a zoonotic liver fluke that inhabits the bile ducts of the human liver for prolonged periods, leading to cholangiocarcinoma. Recent research indicates associations between altered biliary microbiota and bile duct disorders. However, the impacts of C. sinensis infection on bile duct epithelium and subsequent effects on biliary microbiota remain unknown. Methods: Feline bile duct samples were collected from both uninfected and C. sinensis-infected cats. Histopathological examination was performed to assess epithelial changes, fibrosis, mucin and cell proliferation using hematoxylin-eosin staining and immunohistochemistry. Additionally, biliary microbiota composition was analyzed through 16S rRNA gene sequencing. Statistical analyses were conducted to compare the microbial diversity and relative abundance between infected and uninfected samples. Results: Histopathological analysis of infected feline bile ducts revealed prominent epithelial hyperplasia characterized by increased cell proliferation. Moreover, periductal fibrosis and collagen fibrosis were observed in infected samples compared to uninfected controls. Biliary microbial richness decreased with disease progression compared to uninfected controls. Streptococcus abundance positively correlated with disease severity, dominating communities in cancer samples. Predictive functional analysis suggested that C. sinensis may promote bile duct lesions by increasing microbial genes for carbohydrate metabolism, replication, and repair. Conclusions: This study provides comprehensive insights into the pathological effects of C. sinensis infection on feline bile duct epithelium and its influence on biliary microbiota composition. These novel findings provide insight into C. sinensis pathogenesis and could inform therapeutic development against human clonorchiasis. Further research is warranted to elucidate the underlying mechanisms driving these changes and their implications for host-parasite interactions.

Résumé

Contexte : Clonorchis sinensis est une douve zoonotique du foie qui habite les voies biliaires du foie humain pendant des périodes prolongées, conduisant au cholangiocarcinome. Des recherches récentes indiquent des associations entre une altération du microbiote biliaire et des pathologies des voies biliaires. Cependant, les impacts de l’infection par C. sinensis sur l’épithélium des voies biliaires et les effets ultérieurs sur le microbiote biliaire restent inconnus. Méthodes : Des échantillons de voies biliaires félines ont été prélevés sur des chats non infectés et infectés par C. sinensis. Un examen histopathologique a été réalisé pour évaluer les modifications épithéliales, la fibrose, la mucine et la prolifération cellulaire à l’aide de la coloration à l’hématoxyline-éosine et de l’immunohistochimie. De plus, la composition du microbiote biliaire a été analysée par séquençage du gène de l’ARNr 16S. Des analyses statistiques ont été menées pour comparer la diversité microbienne et l’abondance relative entre les échantillons infectés et non infectés. Résultats : L’analyse histopathologique des voies biliaires félines infectées a révélé une hyperplasie épithéliale importante caractérisée par une prolifération cellulaire accrue. De plus, une fibrose péricanalaire et une fibrose du collagène ont été observées dans les échantillons infectés par rapport aux témoins non infectés. La richesse microbienne biliaire diminue avec la progression de la maladie par rapport aux témoins non infectés. L’abondance des streptocoques est positivement corrélée à la gravité de la maladie, dominant les communautés dans les échantillons avec cancer. L’analyse fonctionnelle prédictive suggère que C. sinensis pourrait favoriser les lésions des voies biliaires en augmentant les gènes microbiens pour le métabolisme des glucides, la réplication et la réparation. Conclusions : Cette étude fournit des informations complètes sur les effets pathologiques de l’infection à C. sinensis sur l’épithélium des voies biliaires félines et son influence sur la composition du microbiote biliaire. Ces nouvelles découvertes donnent un aperçu sur la pathogenèse de C. sinensis et pourraient éclairer le développement thérapeutique contre la clonorchiase humaine. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour élucider les mécanismes sous-jacents à l’origine de ces changements et leurs implications sur les interactions hôte-parasite.