Tratáveis ​​mamíferos Infecções celulares com Protozoário-condicionadas Bactérias

Summary

Esta técnica proporciona um método para colher, normalizar e quantificar o crescimento intracelular das bactérias, que são pré-cultivadas em células hospedeiras naturais protozoários antes da infecção de células de mamíferos. Este método pode ser modificado para acomodar uma grande variedade de células hospedeiras para a fase de escorvamento, bem como tipos de células-alvo.

Abstract

Muitos agentes patogénicos bacterianos intracelulares, protozoários usar água doce como um reservatório natural para a proliferação no ambiente. Legionella pneumophila, o agente causador do legionário pneumonia, ganha uma vantagem sobre patogénico em bactérias cultivadas in vitro quando a primeira colheita a partir de células de protozoários antes da infecção de macrófagos de mamíferos. Isto sugere que os factores de virulência importantes não podem ser adequadamente expressas in vitro. Nós desenvolvemos um sistema tratável para o priming L. pneumophila através do seu hospedeiro natural protozoário Acanthamoeba castellanii antes da infecção de células de mamíferos. A contribuição de qualquer factor de virulência podem ser examinados, comparando o crescimento intracelular de uma estirpe mutante de tipo selvagem de bactérias depois de priming protozoário. Expressando GFP-L. de tipo selvagem e mutante estirpes pneumophila são utilizadas para infectar monocamadas de protozoários num passo de escorvamento e deixada atingir a fase tardia de crescimento intracelular. Bactérias fluorescentes são então colhidas a partir destas células infectadas e normalizados por espectrofotometria para gerar números comparáveis ​​de bactérias para uma subsequente infecção em macrófagos de mamíferos. Para quantificação, as bactérias vivas são monitorizados após a infecção através de microscopia de fluorescência, citometria de fluxo, e por plaqueamento de colónias. Esta técnica destaca e conta com a contribuição de anfitrião a expressão do gene de células-dependente, imitando o ambiente que seria encontrado em uma rota de aquisição natural. Esta abordagem pode ser modificado para acomodar qualquer bactéria que utiliza um hospedeiro intermediário como um meio para a obtenção de uma vantagem patogénico.

Introduction

Numerosos agentes patogénicos bacterianos adaptaram estratégias generalizadas de explorar as células hospedeiras para a sua sobrevivência e replicação num compartimento intracelular. Em muitos casos, os mecanismos patogénicos são semelhantes entre protozoários e metazoários células. No entanto, estes dois microambientes são muito diferentes e podem resultar em expressão diferencial de factores de virulência ^1-4. A doença dos legionários bactéria Legionella pneumophila é onipresente associada com ambientes de água doce em todo o mundo ^5. Importante, L. pneumophila cultivado em células de protozoários antes da infecção dos monócitos humanos ganhar uma vantagem patogénicas, o que sugere que os perfis de expressão gênica global da bactéria que sai de uma célula de protozoários são diferentes do que a do organismo cultivado in vitro em ^6-8. Na natureza, a água doce amebas fornecer nutrientes limita ricos para amplificação rápida de uma bactéria invasora. Aquisição humana de L. pneumophila é o mais frequentemente atribuída a inalação de gotículas de água contaminada que contém a bactéria. É provável que essas gotículas porto protozoários associados a células de bactérias, células de protozoários, onde são mais resistentes a práticas convencionais de tratamento de água ^9,10. Infecção de macrófagos alveolares do pulmão procede de uma maneira praticamente idêntica à do ciclo de vida da bactéria intracelular em células hospedeiras de protozoários ^11-13.

A fim de sobreviver e de se replicar em células eucariotas, L. pneumophila utiliza um tipo especializado sistema de secreção IVb denominado Dot / Icm para entregar cerca de 300 '"proteínas efectoras para o citosol da célula hospedeira ^14-16. Estas proteínas efectoras funcionar colectivamente subverter processos celulares, a fim de gerar um compartimento de replicação para a bactéria permissiva ^17,18. Deleções em qualquer um dos 26 genes que compreendem o resultado transportador Dot / Icm de estirpes defeituosas de mult intracelulariplication ^19-23. Historicamente, a deleção de genes individuais que codificam efetores raramente resultou em estirpes atenuadas para o crescimento intracelular. Esse fenômeno tem sido atribuída a várias hipóteses, incluindo função redundante e cópias parálogas de efetores.

Alguns factores de virulência são apenas expressas no contexto do hospedeiro associada a células de crescimento intracelular ^24. Nós racionalizado que se um efector específico foi expresso apenas no contexto da infecção por protozoários, em seguida, a contribuição do efector não pode ser comparada com uma estirpe de tipo selvagem, quando ambos foram cultivadas in vitro. L. pneumophila transições de um replicativa a uma fase transmissivo enquanto entra na fase estacionária da cultura ^25. O fenótipo de comutação fase representa o esgotamento de nutrientes encontrados durante crescimento intracelular e é exemplificada através de montagem de flagelos para a motilidade ^26. Porque L. pneumophila é mais invasive e virulenta quando colhido a partir de células de protozoários, buscou-se desenvolver um ensaio que mais fielmente representado o estado patogênico da bactéria quando encontrou macrófagos de acolhimento.

Para este fim, foi desenvolvido um ensaio de escorvamento versátil protozoário que pode acomodar qualquer hospedeiro adequado para ambos os primeiros (cell priming) e segunda (infecções de células alvo) de palco. O processo de infecção é tratável através da utilização de bactérias que expressam de forma estável a proteína fluorescente verde (GFP). O modelo de infecção pelo protozoário Acanthamoeba castellanii segue uma metodologia amplamente utilizado no campo ^27. Para o passo de activação, L. estirpes pneumophila são cultivados in vitro até à fase estacionária em meios líquidos para produzir rotulados 'transmissivos "bactérias (Figura 1A). As bactérias são depois utilizadas para infectar monocamadas de A. castellanii durante 18 horas para atingir uma fase tardia do ciclo de vida intracelular. Grandes vacúolos contêmbactérias ção pode ser visualizada nesta altura utilizando a microscopia de fluorescência (Figura 1A). As células são então lisadas por protozoários e bactérias recuperadas a partir do lisado são medidos para a emissão a 512 nm utilizando um leitor de placas de fluorescência. A fluorescência é proporcional à densidade óptica para calcular multiplicidade de infecção (MOI) durante a infecção das células alvo (figura 1, * Curva de correlação). Após invasão (T ₀₎ e 18 horas pós-invasão (T _18), as células alvo são quantificadas por fluorescência, que representa as bactérias intracelulares. A fluorescência pode ser monitorizada por microscopia e citometria de fluxo, e a contagem de viáveis ​​pode ser medido através de plaqueamento de colónias. O ensaio de priming é sempre acompanhada por infecções de tipo selvagem L. pneumophila e de uma estirpe deficiente em Dot / Icm sistema de secreção de tipo IV (Δ DOTA) (Figura 1A). Este importante fornece controles internos para comparações diretas entre um tipo selvagemnd quaisquer estirpes isogénicas mutantes utilizados no processo de infecção. A inclusão da estirpe avirulenta DOTA Δ durante a fase de escorvamento estabelece um limiar para a observação de fenótipos de crescimento atenuado associados isogénicas estirpes mutantes que são cultivadas in vitro.

Protocol

1. Preparação das Culturas Legionella pneumophila para infecções Estágio Escorvante Transformar toda L. estirpes pneumophila utilizados no ensaio com as pAM239 plasmídeo, que codificam uma isopropil β-D-1-tiogalactopiranósido (IPTG) induzível da proteína verde fluorescente (GFP) 28. Streak as estirpes bacterianas em ferro e de cisteína suplementado N-(2-Acetamido)-2-aminoetanossulfónico (ACES) tamponada carvão ágar com extracto de levedura (…

Representative Results

Um resultado típico para o processo de infecção toda está delineado na Figura 1. Viver micrografias de células de fluorescência mostrando monocamadas de A.castellanii infectadas com o tipo selvagem L. pneumophila durante a fase de escorvamento é mostrado na Figura 1A. Uma medida de sucesso da etapa de iniciação levaria a uma população de cerca de 90% das células hospedeiras que contêm grandes vacúolos preenchidos com bactérias marcadas com GFP neste MOI….

Discussion

A expressão do gene bacteriano é rigorosamente controlado por meio de uma combinação de progressão do ciclo de vida e resposta a sinais do micro-ambiente circundante. Patógenos vacuolares, tais como L. pneumophila responder a uma grande variedade de hospedeiros de células derivadas de pistas quando compartimentado em um fagossoma. Como resultado colectivo de exaustão de nutrientes na célula hospedeira, a bactéria compensa por expressar factores necessários para a difusão bem sucedida para uma célul…

Materials

			Reagent
chloramphenicol	Fisher Scientific	BP904-100	antibiotic
IPTG	Fisher Scientific	BP1755-10
ACES	Sigma	A9758-1KG	media component
ATCC medium: 712 PYG	ATCC		growth media for protozoans
1X PBS	Fisher Scientific	SH30256FS	phosphate buffered saline
activated charcoal	Fisher Scientific	C272-212	media component
yeast extract	Fisher Scientific	BP1422-500	media component
peptone	BD Diagnostics	211677	media component
agar	Fisher Scientific	BP1423-2	media component
L-cysteine, 99%+	Acros organics	173601000	media supplement
Ferric nitrate nonahydrate	Fisher Scientific	I110-100	media supplement
			Equipment
EVOS fl	AMG	EVOS fl	fluorescence microscope
Smart Spec Plus	Bio-Rad	170-2525	spectrophotometer
5810 R centrifuge	Eppendorf	22627023	bench top centrifuge
Repeater plus	Eppendorf	22230201	repeating pipette
SpectraMax Gemini EM	Molecular Devices		microplate reader
Softmax Pro 5.3	Molecular Devices	0200-310	microplate reader software
5424 microfuge	Eppendorf	22620401	table top microcentrifuge
Fast-release pipette pump II	Scienceware	379111010	pipette aid
FACS Calibur	BD Bioscience		flow cytometer
FlowJo 7.6.1	FlowJo	license	flow cytometery software
15 ml tube	BD Falcon	352096	polypropylene conical tube
1.6 ml microfuge tube	Neptune	3745.X	microcentrifuge tubes