Brucella canis is an intracellular pathogen that induces a lower proinflammatory response than smooth zoonotic counterparts

Abstract

Canine brucellosis caused by Brucella canis is a disease of dogs and a zoonotic risk. B. canis harbors most of the virulence determinants defined for the genus, but its pathogenic strategy remains unclear since it has not been demonstrated that this natural rough bacterium is an intracellular pathogen. Studies of B. canis outbreaks in kennel facilities indicated that infected dogs displaying clinical signs did not present hematological alterations. A virulent B. canis strain isolated from those outbreaks readily replicated in different organs of mice for a protracted period. However, the levels of tumor necrosis factor alpha, interleukin-6 (IL-6), and IL-12 in serum were close to background levels. Furthermore, B. canis induced lower levels of gamma interferon, less inflammation of the spleen, and a reduced number of granulomas in the liver in mice than did B. abortus. When the interaction of B. canis with cells was studied ex vivo, two patterns were observed, a predominant scattered cell-associated pattern of nonviable bacteria and an infrequent intracellular replicative pattern of viable bacteria in a perinuclear location. The second pattern, responsible for the increase in intracellular multiplication, was dependent on the type IV secretion system VirB and was seen only if the inoculum used for cell infections was in early exponential phase. Intracellular replicative B. canis followed an intracellular trafficking route undistinguishable from that of B. abortus. Although B. canis induces a lower proinflammatory response and has a stealthier replication cycle, it still displays the pathogenic properties of the genus and the ability to persist in infected organs based on the ability to multiply intracellularly.

La brucelosis canina causada por la Brucella canis es una enfermedad de los perros y un riesgo zoonótico. B. canis alberga la mayoría de los determinantes de virulencia definidos para el género, pero su estrategia patógena sigue sin estar clara, ya que no se ha demostrado que esta bacteria natural áspera sea un patógeno intracelular. Los estudios de los brotes de B. canis en instalaciones de perreras indicaron que los perros infectados que presentaban signos clínicos no presentaban alteraciones hematológicas. Una cepa virulenta de B. canis aislada de esos brotes se replicó fácilmente en diferentes órganos de ratones durante un período prolongado. Sin embargo, los niveles del factor de necrosis tumoral alfa, la interleucina-6 (IL-6) y la IL-12 en el suero se acercaban a los niveles de fondo. Además, B. canis indujo niveles más bajos de interferón gamma, menos inflamación del bazo y un número reducido de granulomas en el hígado de los ratones que B. abortus. Cuando se estudió ex vivo la interacción de B. canis con las células, se observaron dos patrones, un patrón predominantemente disperso de bacterias no viables asociado a las células y un patrón infrecuente de replicación intracelular de bacterias viables en una ubicación perinuclear. La segunda pauta, responsable del aumento de la multiplicación intracelular, dependía del sistema de secreción de tipo IV VirB y se observaba sólo si el inóculo utilizado para las infecciones celulares estaba en una fase exponencial temprana. La réplica intracelular de B. canis seguía una ruta de tráfico intracelular indistinguible de la de B. abortus. Aunque B. canis induce una menor respuesta proinflamatoria y tiene un ciclo de replicación más sigiloso, sigue mostrando las propiedades patógenas del género y la capacidad de persistir en los órganos infectados basada en la capacidad de multiplicarse intracelularmente.