Extracellular trap formation in response to Trypanosoma cruzi Infection in granulocytes isolated from dogs and common opossums, natural reservoir hosts

Abstract

Granulocytes mediate the first line of defense against infectious diseases in humans as well as animals and they are well known as multitasking cells. They can mediate antimicrobial activity by different strategies depending on the pathogen they encounter. Besides phagocytosis, a key strategy against extracellular pathogens is the formation of extracellular traps (ETs). Those ETs mainly consist of DNA decorated with antimicrobial components and mediate entrapment of various pathogens. In the last years, various studies described ET formation as response to bacteria, viruses and parasites e.g., Trypanosma (T.) cruzi. Nevertheless, it is not fully understood, if ET formation helps the immune system to eliminate intracellular parasites. The goal of this study was to analyze ET formation in response to the intracellular parasite Trypanosma (T.) cruzi by granulocytes derived from animals that serve as natural reservoir. Thus, we investigated the ET formation in two T. cruzi reservoirs, namely dogs as domestic animal and common opossums (Didelphis marsupialis) as wild animal. Granulocytes were harvested from fresh blood by density gradient centrifugation and afterwards incubated with T. cruzi. We conducted the analysis by determination of free DNA and immunofluorescence microscopy. Using both methods, we show that T. cruzi efficiently induces ET formation in granulocytes derived from common opossum as well as dog blood. Most ETs from both animal species as response to T. cruzi are decorated with the protease neutrophil elastase. Since T. cruzi is well known to circulate over years in both analyzed animals as reservoirs, it may be assumed that T. cruzi efficiently evades ET-mediated killing in those animals. Therefore, ETs may not play a major role in efficient elimination of the pathogen from the blood of dogs or common opossums as T. cruzi survives in niches of their body. The characterization of granulocytes in various animals and humans may be helpful to understand the anti-pathogenic capacity and overall role of ETs against zoonotic pathogens like T. cruzi.

Los granulocitos son la primera línea de defensa contra las enfermedades infecciosas tanto en humanos como en animales y son bien conocidos como células multitarea. Pueden mediar la actividad antimicrobiana mediante diferentes estrategias dependiendo del patógeno que encuentren. Además de la fagocitosis, una estrategia clave contra los patógenos extracelulares es la formación de trampas extracelulares (ETs). Esas ETs consisten principalmente en ADN decorado con componentes antimicrobianos y median el atrapamiento de varios patógenos. En los últimos años, varios estudios describieron la formación de ET como una respuesta a las bacterias, virus y parásitos, por ejemplo, Trypanosma (T.) cruzi. Sin embargo, no se comprende del todo si la formación de ET ayuda al sistema inmunológico a eliminar los parásitos intracelulares. El objetivo de este estudio era analizar la formación de ET en respuesta al parásito intracelular Trypanosma (T.) cruzi por medio de granulocitos derivados de animales que sirven como reservorio natural. Por lo tanto, investigamos la formación de ET en dos reservorios de T. cruzi, a saber, los perros como animal doméstico y las zarigüeyas comunes (Didelphis marsupialis) como animal salvaje. Los granulocitos se recogieron de la sangre fresca por centrifugación de gradiente de densidad y después se incubaron con T. cruzi. Realizamos el análisis por determinación de ADN libre y microscopía de inmunofluorescencia. Usando ambos métodos, mostramos que el T. cruzi induce eficientemente la formación de ET en granulocitos derivados de zarigüeya común así como de sangre de perro. La mayoría de los ET de ambas especies animales como respuesta al T. cruzi están decorados con la proteasa elastasa de neutrófilo. Dado que se sabe que el T. cruzi circula durante años en ambos animales analizados como reservorio, se puede suponer que el T. cruzi evade eficientemente la matanza mediada por ET en esos animales. Por lo tanto, los ETs pueden no jugar un papel importante en la eliminación eficiente del patógeno de la sangre de los perros o de las zarigüeyas comunes, ya que el T. cruzi sobrevive en nichos de su cuerpo. La caracterización de los granulocitos en varios animales y humanos puede ser útil para comprender la capacidad antipatogénica y el papel general de los ETs contra los patógenos zoonóticos como el T. cruzi.