2023 journal article

Cellular Immune Responses in Lymphoid Tissues of Broiler Chickens Experimentally Infected with Necrotic Enteritis–Producing Clostridium perfringens Strains

Avian Diseases, 67(2).

co-author countries: Canada 🇨🇦 United States of America 🇺🇸
MeSH headings : Animals; Clostridium perfringens / physiology; Clostridium Infections / veterinary; Clostridium Infections / pathology; Chickens; CD8-Positive T-Lymphocytes / pathology; Enteritis / veterinary; Enteritis / pathology; Poultry Diseases / pathology; Lymphoid Tissue / pathology; Immunity, Cellular; Necrosis / veterinary
Source: ORCID
Added: August 19, 2023

Host cellular responses against Clostridium perfringens (CP), the causative agent of necrotic enteritis (NE) in chickens, are poorly understood. In the present study, we first tested the NE-producing ability of seven netB+ CP strains (CP5, CP18, CP26, CP64, CP67, CP68, and NCNE-1), using an experimental infection model of broiler chickens. Evaluation of intestinal gross lesions showed that all the strains, except CP5, were able to produce NE, while CP26 and CP64 strains produced relatively more severe lesions when compared with other groups. Next, cellular responses in the cecal tonsil (CT), bursa of Fabricius, and spleen were evaluated in chickens infected with strains representing variation in the level of virulence, namely, avirulent CP5, virulent CP18, and a relatively more virulent CP26 strain. Immunophenotyping analysis showed that CT or splenic macrophage frequencies were significantly higher in CP18- and CP26-infected chickens compared with uninfected controls, while the frequencies of γδ T-cells and B-cells in the CT of CP26-infected chickens were significantly higher than those in the uninfected, CP5- or CP18-infected groups. The T-cell analysis showed that chickens infected with CP18 and CP26 had a significantly higher number of splenic CD4+ and CD8+ T-cells expressing CD44 and CD28 activation molecules, while CP26-infected chickens also had significantly increased CT frequency of these activated CD4+ and CD8+ T-cells when compared with uninfected or CP5-infected groups. Collectively, our findings suggested that cellular responses, including activation of T-cells, are selectively induced against virulent CP strains and that the NE-producing characteristics of this pathogen may influence the outcome of immunity to NE.Respuestas inmunes celulares en tejidos linfoides de pollos de engorde infectados experimentalmente con cepas de Clostridium perfringens productoras de enteritis necrótica. Las respuestas celulares del huésped contra Clostridium perfringens (CP), el agente causante de la enteritis necrótica (NE) en pollos, son poco conocidas. En el presente estudio, primero se analizó la capacidad de producción de enteritis necrótica de siete cepas de C. perfringens netB+ (CP5, CP18, CP26, CP64, CP67, CP68 y NCNE-1), utilizando un modelo de infección experimental de pollos de engorde. La evaluación de las lesiones macroscópicas intestinales mostró que todas las cepas, excepto CP5, podían producir enteritis necrótica, mientras que las cepas CP26 y CP64 produjeron lesiones relativamente más severas en comparación con los otros grupos. Posteriormente, se evaluaron las respuestas celulares en las tonsilas cecales (CT), la bolsa de Fabricio y en el bazo de pollos infectados con cepas que representan variaciones en el nivel de virulencia, por ejemplo las cepas CP5 avirulenta, CP18 virulenta y la cepa CP26 relativamente más virulenta. El análisis de inmunofenotipado mostró que las frecuencias de los macrófagos esplénicos o de las tonsilas cecales fueron significativamente más altas en los pollos infectados con las cepas CP18 y CP26 en comparación con los controles no infectados, mientras que las frecuencias de células T γd y células B en tonsilas cecales de los pollos infectados con la cepa CP26 fueron significativamente más altas que las de los pollos de los grupos no infectados, o infectados con las cepas CP5 o CP18. El análisis de células T mostró que los pollos infectados con las cepas CP18 y CP26 tenían un número significativamente mayor de células esplénicas T CD4+ y CD8+ que expresaban moléculas de activación CD44 y CD28, mientras que los pollos infectados con la cepa CP26 también tenían una frecuencia significativamente mayor en las tonsilas cecales de estas células T CD4+ y CD8+ activadas en comparación con grupos no infectados o infectados con la cepa CP5. En conjunto, estos hallazgos sugirieron que las respuestas celulares, incluida la activación de las células T, se inducen selectivamente contra las cepas virulentas de C. perfringens y que las características productoras de enteritis necrótica de este patógeno pueden influir en el resultado de la inmunidad contra la enteritis necrótica.