Platelets promote human macrophages-mediated macropinocytosis of Clostridioides difficile

Abstract

Clostridioides difficile es el principal agente causal de diarreas hospitalarias. La infección por C. difficile (CDI) es una enfermedad potencialmente letal, cuya terapia actual es el uso de antibióticos sin ser totalmente eficaz. Los mecanismos moleculares, las condiciones inflamatorias y las respuestas inmunes del hospedador que podrían beneficiar la persistencia o eliminación de C. difficile permanece poco explorados. Los macrófagos realizan diferentes formas de endocitosis como parte de sus funciones de vigilancia inmune y las plaquetas, clásicamente conocidas por su papel coagulatorio, también son importantes moduladores del sistema inmune. El objetivo de este estudio fue evaluar la endocitosis de C. difficile en su forma vegetativa por macrófagos humanos y la participación de las plaquetas en este proceso. Nuestros resultados mostraron que tanto los macrófagos como las plaquetas interactúan con C. difficile viva y muerta por calor. Además, las plaquetas forman complejos con monocitos humanos en sangre fresca de donantes sanos y la presencia de C. difficile induce estas interacciones célula-célula. Mediante citometría de flujo y microscopía confocal demostramos que los macrófagos pueden internalizar a C. difficile y que las plaquetas promueven esta internalización. Mediante el uso de inhibidores de diferentes vías endocíticas, demostramos que la macropinocitosis es la vía de entrada de C. difficile a la célula. En conjunto, nuestros hallazgos son la primera evidencia de la internalización de C. difficile vegetativa no toxigénica e hipervirulenta por macrófagos humanos y destacan el papel de las plaquetas en la inmunidad innata durante la CDI. Descifrar la interacción de C. difficile con el sistema inmunológico podría proporcionar nuevas herramientas para comprender la patogénesis de C. difficile y para el desarrollo de terapias dirigidas al hospedador.

Clostridioides difficile is the main causative agent of hospital-acquired diarrhea and the potentially lethal disease, C. difficile infection. The cornerstone of the current therapy is the use of antibiotics, which is not fully effective. The molecular mechanisms, inflammatory conditions and host-immune responses that could benefit the persistence or elimination of C. difficile remain unclear. Macrophages perform different ways of endocytosis as part of their immune surveillance functions and platelets, classically known for their coagulatory role, are also important modulators of the immune system. The aim of this study was to evaluate the endocytosis of vegetative C. difficile by human macrophages and the involvement of platelets in this process. Our results showed that both macrophages and platelets interact with live and heat-killed C. difficile. Furthermore, platelets form complexes with human monocytes in healthy donor’s fresh blood and the presence of C. difficile increased these cell-cell interactions. Using flow cytometry and confocal microscopy, we show that macrophages can internalize C. difficile and that platelets improve this uptake. By using inhibitors of different endocytic pathways, we demonstrate that macropinocytosis is the route of entry of C. difficile into the cell. Taken together, our findings are the first evidence for the internalization of vegetative non-toxigenic and hypervirulent C. difficile by human macrophages and highlight the role of platelets in innate immunity during C. difficile infection. Deciphering the crosstalk of C. difficile with immune cells could provide new tools for understanding the pathogenesis of C. difficile infection and for the development of host-directed therapies.