Análisis de la regulación epigenética inducida por prolactina y 17β-estradiol durante la infección con Staphylococcus aureus en un modelo in vitro de mastitis bovina

Abstract

During bovine mastitis, an inflammatory disease of the mammary gland (MG) caused mainly by the Gram-positive bacteria Staphylococcus aureus (S. aureus), an imbalance of the animal innate response (IIR) is induced, and this is associated to physiologic changes of the GM that are regulated by hormones such as prolactin (PRL) and 17β-estradiol (E2), which present abrupt changes during peripartum, lactation and dry period. Moreover, the GM undergoes epigenetic modifications (e.g., ADN methylation, histone modifications, or by the action of miRNAs), which are associated with the development, function, and immune response of this tissue; in this sense, the epigenetic modifications are associated with the health status of animals. Previously, it was shown that physiologic concentrations of PRL (5 ng/mL) and E2 (50 pg/mL) modulated the IIR in bovine mammary epithelial cells (bMECs), as well as the global H3 acetylation (H3ac) and the expression of the marks H3K9ac and H3K9me2 during S. aureus challenge, promoting a pro-inflammatory and antimicrobial response, respectively. In this work, we explored the epigenetic regulation induced by bovine prolactin (bPRL) in bMECs challenged with S. aureus. We determined that the H3K9ac mark (a mark associated to gene expression) showed a significant decrease in bMECs treated 12 h with bPRL (5 ng/mL) and challenged 2 h with S. aureus at multiplicity of infection (MOI) of 30:1, while the H3K9me2 mark was increased in the same conditions. Further, this coincided with the increment of the HDAC's activity in the same conditions. Importantly, we showed an increment in the enrichment of the H3K9ac mark in the promoter region of IL-1β, IL-10, and BNBD10 genes in bMECs treated with bPRL. However, a decrease in the enrichment of this mark was observed in bMECs treated with bPRL and then challenged with S. aureus, while enrichment of the H3K9me2 mark in the promoter gene of IL-1β, IL-10, and BNBD10 genes was observed in the same conditions.

Durante la mastitis bovina, una enfermedad inflamatoria de la glándula mamaria (GM) ocasionada principalmente por la bacteria Gram positiva Staphylococcus aureus (S. aureus), se induce un desequilibrio de la respuesta inmune innata (RII) del animal y esta se asocia, en parte, a los cambios fisiológicos en la GM que son regulados por las hormonas prolactina (PRL) y 17-β estradiol (E2), las cuales presentan variaciones abruptas durante el periodo del periparto, la lactancia y el periodo seco del animal. Además, la GM sufre modificaciones epigenéticas (ej. metilación del ADN, modificaciones en las histonas y por la acción de miRNAs), las cuales se asocian con el desarrollo, función y respuesta inmune de este tejido, por lo que estos cambios también están relacionados al estado de salud de los animales. Concentraciones fisiológicas de PRL (5 ng/mL) y E2 (50 pg/mL) modulan la RII en células de epitelio mamario bovino (CEMB), así como la acetilación global de la histona H3 (H3ac global) y la expresión de las marcas epigenéticas H3K9ac y H3K9me2 durante la infección con S. aureus, promoviendo una respuesta pro-inflamatoria y antimicrobiana, respectivamente. En este trabajo se exploró la regulación epigenética inducida por la PRL bovina (bPRL) en células de epitelio mamario bovino (CEMB) desafiadas con S. aureus. Se determinó que la marca H3K9ac disminuyó significativamente en las CEMB tratadas (12 h) con bPRL (5 ng/mL) y desafiadas (2 h) con S. aureus con una multiplicidad de infección (MOI) de 30:1, mientras que la marca H3K9me2 se incrementó de manera significativa bajo las mismas condiciones..