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22 September 2022 Expression Profiles of Immune-Related Genes and Apoptosis Study of Avian Intraepithelial-Natural Killer Cells in Chickens Inoculated with Vaccine Strain of Newcastle Disease Virus (NDV) and Challenged with Virulent NDV
Tasiu Mallam Hamisu, Hayatuddeen Bako Aliyu, Sheau Wei Tan, Mohd Hair-Bejo, Abdul Rahman Omar, Aini Ideris
Author Affiliations +
Abstract

In spite of the available information on the role of natural killer (NK) cells in several viral infections, the interactions between chicken intraepithelial-NK (IEL-NK) cells and Newcastle disease virus (NDV) are poorly understood. In this study, we investigated these interactions following the inoculation of chickens with NDV vaccine strain LaSota and subsequent challenge with velogenic NDV (vNDV) genotype VII (GVII) and VIII (GVIII), through quantification of IEL-NK cell's apoptosis and expression profiling of its surface receptors. Specific-pathogen-free chickens were randomly divided into six groups, as follows: one group of an uninfected control, one group infected with NDV LaSota, two groups each infected with either GVII or GVIII, and two groups inoculated with NDV LaSota and challenged with either GVII (LaSota-genotype VII [LSGVII]) or GVIII (LaSota-genotype VIII [LSGVIII]). Avian intraepithelial lymphocytes (IEL) were isolated from the duodenal loops, and CD3– cells were characterized. Immunophenotyping and apoptosis analysis of CD3–/CD25+/CD45+IEL NK cells were conducted using a flow cytometer. In addition, a gene expression study was conducted using real-time quantitative PCR. Data were analyzed using two-way analysis of variance. The results showed that vNDV GVII or GVIII caused apoptosis of IEL-NK cells; however, following inoculation of LSGVII or LSGVIII, the effect of vNDV GVII and GVIII to cause a reduction in the population of viable IEL-NK cells was significantly reduced. Furthermore, the expression profiles of activating receptors CD69, NK-lysin, and IFN-γ, were generally upregulated in chickens inoculated with LSGVII or LSGVIII. In contrast, B-NK, an inhibitory receptor, was downregulated in these treatment groups. In NDV GVII- and GVIII-challenged groups, however, B-NK was upregulated, whereas the other receptors were generally downregulated. The findings of this study showed that NDV vaccine strain LaSota may prevent apoptosis and cause upregulation of activating receptors of chicken IEL-NK cells in velogenic virus–challenged settings.

Perfiles de expresión de genes relacionados con la inmunidad y estudio de apoptosis de células asesinas naturales intraepiteliales aviares en pollos inoculados con la cepa vacunal del virus de la enfermedad de Newcastle (NDV) y desafiados con de Newcastle virulento.

A pesar de la información disponible sobre el papel de las células asesinas naturales (NK) en varias infecciones virales, se conoce poco acerca de las interacciones entre las células NK intraepiteliales de pollo (IEL-NK) y el virus de la enfermedad de Newcastle (NDV). En este estudio, investigamos estas interacciones luego de la inoculación de pollos con la cepa vacunal LaSota y con el desafío posterior con los genotipo VII (GVII) y VIII (GVIII) velogénico de NDV (vNDV), mediante la cuantificación de la apoptosis de las células IEL-NK y los perfiles de expresión de sus receptores de superficie. Los pollos libres de patógenos específicos se dividieron aleatoriamente en seis grupos, de la siguiente manera: un grupo de control no infectado, un grupo infectado con LaSota, dos grupos cada uno infectado con GVII o GVIII, y dos grupos inoculados con LaSota y desafiados con ya sea el genotipo GVII (LaSota-genotipo VII [LSGVII]) o con el genotipo GVIII (LaSota-genotipo VIII [LSGVIII]). Se aislaron células NK intraepiteliales de pollo de las asas duodenales y se caracterizaron las células CD3-. La inmunofenotipificación y el análisis de apoptosis de las células NK CD3-/CD25+/CD45+IEL se realizaron utilizando citometría de flujo. Además, se realizó un estudio de expresión de genes mediante PCR cuantitativa en tiempo real. Los datos se analizaron utilizando un análisis de varianza de dos vías. Los resultados mostraron que el virus de Newcastle genotipos GVII o GVIII causaron apoptosis de células NK intraepiteliales; sin embargo, después de por los tratamientos LaSota-genotipo VII o LaSota-genotipo VIII, el efecto de del virus virulento de Newcastle GVII y GVIII para provocar una reducción en la población de células NK intraepiteliales viables se redujo significativamente. Además, los perfiles de expresión de los receptores activadores CD69, NK-lisina e IFN-γ generalmente aumentaron en pollos inoculados con los tratamientos LaSota-genotipo VII o LaSota-genotipo VIII. Por el contrario, B-NK, que es un receptor inhibidor, se reguló a la baja en estos grupos de tratamiento. Sin embargo, en los grupos expuestos a los virus de Newcastle genotipos GVII y GVIII, el gene B-NK estaba regulado al alza, mientras que los otros receptores generalmente estaban regulados a la baja. Los hallazgos de este estudio mostraron que la cepa vacunal LaSota puede prevenir la apoptosis y causar una regulación al alza de los receptores activadores de las células NK intraepiteliales de pollo en entornos expuestos al virus velogénico.

Tasiu Mallam Hamisu, Hayatuddeen Bako Aliyu, Sheau Wei Tan, Mohd Hair-Bejo, Abdul Rahman Omar, and Aini Ideris "Expression Profiles of Immune-Related Genes and Apoptosis Study of Avian Intraepithelial-Natural Killer Cells in Chickens Inoculated with Vaccine Strain of Newcastle Disease Virus (NDV) and Challenged with Virulent NDV," Avian Diseases 66(3), 308-318, (22 September 2022). https://doi.org/10.1637/aviandiseases-D-22-00029
Received: 8 April 2022; Accepted: 27 June 2022; Published: 22 September 2022
KEYWORDS
Apoptosis
B-NK
CD69
CHIR-AB1
IEL-NK cells
IFN-γ
Newcastle disease virus
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