The relationship between caspase-1 related inflammasome expression and serum inflammatory cytokine levels during acute brucellosis
Gamze Karaca1, Zeynal Mete Karaca1, Basak Kayhan2, Yasar Bayindir3, Uner Kayabas3, Si&775;bel Altunişik Toplu4, Sirvan Elmasdag4, Ebru Etem5, Elif Yesilada11Department of Medical Biology and Genetics, Inonu University Faculty of Medicine, Malatya, Turkey2Transplantation Immunology Laboratory, Liver Transplantation Institute, Inonu University Faculty of Medicine, Malatya, Turkey
3Department of Infectious Diseases and Clinical Microbiology, Inonu University Faculty of Medicine, Malatya, Turkey.
4Department of Infectious Diseases, Malatya State Hospital, Malatya, Turkey
5Department of Medical Biology, Firat University Faculty of Medicine, Elazig, Turkey
INTRODUCTION: Brucellosis is a zoonotic disease caused by Brucella in domestic and wild animals. It also causes systemic diseases with the involvement of different parts of the human body. An efficient innate immune response is crucial to cure brucellosis with optimum antibiotic treatment. The inflammasomes are innate immune system receptors and sensors that regulate the activation of cysteine-dependent aspartate specific protease-1 (caspase-1) and caspase-1-induced cell death process known as pyroptosis. The aim of the present study was to investigate the expression levels of CASPASE-1 and associated inflammasomes AIM2, NLRP3, and NLRC4 to analyze their relationship with the inflammatory cytokine interleukin (IL)-1β, IL-18, and interferon-gamma (IFN-γ) in peripheral blood samples of patients with acute brucellosis with healthy controls.
METHODS: Peripheral blood samples were obtained from 20 healthy volunteers and 20 patients with acute brucellosis. RNA and serum samples were isolated to examine the expression levels of AIM2, NLRP3, NLRC4, and CASPASE-1 by real-time polymerase chain reaction, and IL-1β, IL-18, and IFN-γ were measured by enzyme-linked immunosorbent assay.
RESULTS: In the acute brucellosis group, AIM2 and NLRC4 expressions were significantly higher than in healthy volunteers. A significant increase on caspase-1 expression in patients with acute brucellosis was not observed. Serum IL-18 and IFN-γ levels were significantly higher in patients with acute brucellosis than in healthy controls.
DISCUSSION AND CONCLUSION: Caspase-1-related inflammasomes are sufficiently activated to induce the secretion of cytokines, such as IFN-γ and IL-18, to induce cellular immune response. Caspase-1 activation level should be investigated at different periods of disease in a group with high number of patients to understand the role of pyroptosis and caspase-1 in brucellosis.
Akut Brusellozda Kaspaz-1 İlişkili İnflamazom Genlerinin İfade Edilme Düzeyleri ile Serum İnflamatuar Sitokin Düzeyleri Arasındaki İlişki.
Gamze Karaca1, Zeynal Mete Karaca1, Basak Kayhan2, Yasar Bayindir3, Uner Kayabas3, Si&775;bel Altunişik Toplu4, Sirvan Elmasdag4, Ebru Etem5, Elif Yesilada11İnönü Üniversitesi Tıp Fakültesi, Tıbbi Biyoloji ve Genetik AD. Malatya, Türkiye2İnönü University Faculty of Medicine, Liver Transplantation Institute, Transplantation Immunology Laboratory, Malatya, Türkiye
3İnönü Üniversitesi, Tıp Fakültesi, Enfeksiyon Hastalıkları ve Klinik Mikrobiyoloji AD., Malatya, Türkiye
4Malatya Devlet Hastanesi Enfeksiyon Hastalıkları Kliniği, Malatya, Türkiye
5Fırat Üniversitesi, Tıp Fakültesi, Tıbbi Biyoloji AD. Elazığ, Türkiye
GİRİŞ ve AMAÇ: Bruselloz evcil ve yabani hayvanlarda Brucella adı verilen bakteri ile bulaşan zoonotik bir hastalıktır. Aynı zamanda insanda vücudun farklı bölgelerinde tutulum gösterilen sistemik hastalıklara neden olur. Etkin bir doğal immün yanıt optimum antibiyotik kullanımı ile brusellozu tedavi etmede önemlidir.Inflammasomlar doğuştan bağışıklık sistemi reseptörleri ve caspase-1 ve caspase-1'in tetiklenmesini kontrol eden sensörler olup pyroptosis olarak bilinen hücre ölümü sürecini başlatır.Bu araştırmada sağlıklı kontrollerle akut bruselloz hastalarının periferik kan örneklerinde, CASPASE-1 ve ilişkili inflamazomların AIM2, NLRP3, NLRC4 ifade edilme düzeylerini ve inflamatuvar sitokinler; IL-1β, IL-18 ve IFN-γ; ile ilişkisini analiz etmeyi amaçladık.
YÖNTEM ve GEREÇLER: Periferik kan örnekleri, 20 sağlıklı gönüllü ve 20 akut bruselloz hastasından elde edildi. RNA ve serum örnekleri izole edilerek AIM2, NLRP3, NLRC4, CASPASE-1'inifade edilme düzeyleri real-time polimeraz zincir reaksiyonu (RT-PCR) ile serum IL-1β, IL-18, IFN-γ düzeyleri ise ELISA yöntemi ile ölçülmüştür.
BULGULAR: Akut bruselloz grubunda AIM2 ve NLRC4 ifadeleri sağlıklı gönüllülere kıyasla belirgin şekilde arttı. Akut bruselloz hastalarında kaspaz-1 ifadesinde belirgin yükselme gözlemlemedik. Akut bruselloz hastalarında serum IL-18 ve IFN-γ düzeyleri sağlıklı kontrollere kıyasla belirgin şekilde arttı.
TARTIŞMA ve SONUÇ: Akut bruselloz esnasında kaspaz-1 ile ilişkili inflammazomlar, hücresel immün yanıtı uyarmak için gerekli olan sitokinler, IFN-y ve IL-18'in sekresyonunu indüklemek için yeterince aktive edilmektedir. Brusellozda piroptozis ve Caspase-1ilşikisini anlamak için yüksek sayıda hastaya sahip bir grupta Kaspaz-1 aktivasyon düzeyi farklı hastalık dönemlerinde araştırılmalıdır.
Manuscript Language: English