Early immune innate hallmarks and microbiome changes across the gut during Escherichia coli O157: H7 infection in cattle

The zoonotic enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) O157: H7 bacterium causes diarrhea, hemorrhagic colitis, and hemolytic uremic syndrome (HUS) in humans. Cattle are primary reservoirs and EHEC O157: H7; the bacteria predominately inhabit the colon and recto-anal junctions (RAJ). The early innate immune reactions in the infected gut are critical in the pathogenesis of EHEC O157: H7. In this study, calves orally inoculated with EHEC O157: H7 showed infiltration of neutrophils in the lamina propria of ileum and RAJ at 7 and 14 days post-infection. Infected calves had altered mucin layer and mast cell populations across small and large intestines. There were differential transcription expressions of key bovine β defensins, tracheal antimicrobial peptide (TAP) in the ileum, and lingual antimicrobial peptide (LAP) in RAJ. The main Gram-negative bacterial/LPS signaling Toll-Like receptor 4 (TLR4) was downregulated in RAJ. Intestinal infection with EHEC O157: H7 impacted the gut bacterial communities and influenced the relative abundance of Negativibacillus and Erysipelotrichaceae in mucosa-associated bacteria in the rectum. Thus, innate immunity in the gut of calves showed unique characteristics during infection with EHEC O157: H7, which occurred in the absence of major clinical manifestations but denoted an active immunological niche.

Instituto de Biotecnología

Fil: Larzabal, Mariano. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). UEDD IABIMO. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina

Fil: Larzabal, Mariano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina

Fil: Marques Da Silva, Wanderson. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). UEDD IABIMO. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular, Argentina

Fil: Marques Da Silva, Wanderson. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina

Fil: Multani, Anmol. University of Calgary. Faculty Veterinary Medicine. Production Animal Health; Canadá

Fil: Vagnoni, Lucas Emilio. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). UEDD IABIMO. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina

Fil: Vagnoni, Lucas Emilio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina

Fil: Moore, Prando Dadin. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Balcarce; Argentina

Fil: Moore, Prando Dadin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina

Fil: Marin, Maia Solange. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Balcarce; Argentina

Fil: Marin, Maia Solange. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina

Fil: Riviere, Nahuel Agustín. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). UEDD IABIMO. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina

Fil: Riviere, Nahuel Agustín. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina

Fil: Delgado, Fernando Oscar. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Patobiología; Argentina

Fil: Delgado, Fernando Oscar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina

Fil: Vilte, Daniel Alejandro. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Patobiologia; Argentina

Fil: Vilte, Daniel Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina

Fil: Romero Victorica, Matias. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). UEDD IABIMO. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina

Fil: Romero Victorica, Matias. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina

Fil: Tao, Ma. University of Alberta. Department of Agricultural, Food and Nutritional Science; Canadá

Fil: Tao, Ma. Chinese Academy of Agricultural Sciences. Feed Research Institute/Key Laboratory of Feed Biotechnology of the Ministry of Agriculture and Rural Affairs; China

Fil: Luo, Le Guan. University of Alberta. Department of Agricultural, Food and Nutritional Science; Canadá

Fil: Talia, Paola Mónica. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). UEDD IABIMO. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina

Fil: Talia, Paola Mónica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina

Fil: Cataldi, Angel Adrian. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). UEDD IABIMO. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina

Fil: Cataldi, Angel Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina

Fil: Cobo, Eduardo Rubén. University of Calgary. Faculty of Veterinary Medicine. Production Animal Health; Canadá