Macrofagi Colesterolo Depletion e il suo effetto sulla fagocitosi di<em> Cryptococcus neoformans</em
Summary
In this article, a protocol for infection of macrophages with Cryptococcus neoformans is described. Also, a method for sterol depletion from the macrophages is explained. These protocols provide a guide to study fungal infections in vitro and examine the role of sterols in such infections.
Abstract
Criptococcosi è un'infezione pericolosa per la vita causata da funghi patogeni del genere Cryptococcus. L'infezione si verifica su inalazione di spore, che sono in grado di replicare nel polmone profondo. Fagocitosi di Cryptococcus dai macrofagi è uno dei modi in cui la malattia è in grado di diffondere nel sistema nervoso centrale per causare meningoencefalite letale. Pertanto, lo studio dell'associazione tra Cryptococcus e macrofagi è importante per comprendere la progressione dell'infezione. Il presente studio descrive un protocollo step-by-step per studiare macrofagi infettività da C. neoformans in vitro. Usando questo protocollo, il ruolo di steroli ospitanti sulle interazioni ospite-patogeno è studiato. Diverse concentrazioni di metile – ciclodestrina (MCD) sono stati usati per esaurire il colesterolo dal murino reticolo sarcoma macrofago-come linea cellulare J774A.1. Colesterolo esaurimento è stato confermato e quantificato utilizzando sia commercialmente available kit di colesterolo quantificazione e cromatografia su strato sottile. Cellule colesterolo impoverito sono stati attivati mediante Lipopolysacharide (LPS) e interferone gamma (IFNγ) e infettati con anticorpi opsonizzati Cryptococcus neoformans wild-type cellule H99 ad un rapporto effettore-to-target di 1: 1. Le cellule infette sono stati monitorati dopo 2 ore di incubazione con C. neoformans e il loro indice di fagocitosi è stato calcolato. Colesterolo deplezione determinato una significativa riduzione dell'indice fagocitaria. I protocolli presentati offrono un metodo conveniente per imitare l'avvio del processo di infezione in un ambiente di laboratorio e studiare il ruolo della composizione lipidica host infettività.
Introduction
Fagocitosi è un processo attraverso il quale entita extracellulari vengono internalizzati dalle cellule ospiti. Si tratta di un'arma fondamentale nell'arsenale del sistema immunitario a difendersi contro gli agenti patogeni, ma il processo può spesso essere sovvertita da agenti patogeni per consentire l'internalizzazione e la diffusione in tutto il corpo 1. Fagocitosi è mediata da diversi eventi di segnalazione che si traducono in attacco e fagocitazione via riarrangiamenti del citoscheletro della cellula ospite. Fagociti 'professionali' sono in grado di riconoscere e legarsi a opsonine sulla superficie del patogeno invasore di segnalare per l'attacco e la formazione di lamellipodia, che fagocitare l'agente patogeno e formano un phagosome 2. Tra i cosiddetti fagociti 'professionali' sono i macrofagi. I macrofagi sono cellule altamente specializzate che svolgono funzioni di protezione che includono ricercare e eliminare gli agenti patogeni, riparare tessuti danneggiati, e mediare l'infiammazione, la maggior parte deiquesti attraverso il processo di fagocitosi 1,2.
Cryptococcus neoformans è una specie di lievito patogeno che provoca una grave malattia nota come Criptococcosi. Spore Cryptococcus inalazione dall'host e determinano un'infezione polmonare che di solito è asintomatica. Si ritiene che l'esposizione è estremamente diffuso; un campione di 61 bambini dalle malattie infettive Pediatric Clinic presso il Centro Ospedaliero Bronx-Lebanon trovato che tutti gli intervistati avevano anticorpi al glucuronoxylomannan polisaccaride criptococcica e altri studi hanno dimostrato la prevalenza sia il virus dell'immunodeficienza umana (HIV) non infetto e adulti infetti 3, 4. macrofagi alveolari sono la prima linea di risposta all'infezione polmonare e in molti casi con successo chiaro patogeno. Tuttavia, in soggetti immunocompromessi (pazienti ad esempio, HIV e AIDS), il lievito è in grado di sopravvivere all'interno dei macrofagi. In questicasi, i macrofagi possono servire come una nicchia per la replicazione del patogeno e possono facilitare la sua diffusione al sistema nervoso centrale (CNS) se la malattia diventa fatale 5 – 8. Si pensa che i macrofagi possono anche consegnare il lievito direttamente nelle meningi, aiutando il lievito di attraversare la barriera emato-encefalica tramite il modello "cavallo di Troia" 3,9 – 11. Pertanto, è importante comprendere il processo di fagocitosi ed i fattori che incidono su di esso, specialmente nelle infezioni da criptococco.
Impieghi precedenti in altri sistemi patogeni puntare colesterolo e lipidi zattere formate da colesterolo come aventi un ruolo importante da svolgere in fagocitosi 12-15. Il colesterolo è la specie di lipidi più abbondante in cellule di mammifero e comprende 25 – 50% della membrana cellulare di mammifero 16. Si è trovato un ruolo nella modulazione della BIOPproprietà hysical di membrane di cambiare la loro rigidità 17. Colesterolo e sfingolipidi insieme formano microdomini lipidici all'interno della membrana nota come zattere lipidiche. Raft lipidici sono stati trovati ad essere coinvolti nella formazione di caveolae, oltre a fornire un dominio isolato per alcuni tipi di segnalazione 16 – 18. A causa delle loro piccole dimensioni, è difficile studiare zattere lipidiche in vivo. Un modo utile per studiare il ruolo dei raft lipidici è quella di modificare i loro elettori. Metil-β-ciclodestrina (MβCD) è un composto che è stato trovato per esaurire il colesterolo dalle membrane mammiferi ed è comunemente utilizzato per studiare il ruolo dei raft lipidici 18.
In questo protocollo, presentiamo un metodo per esaurire il colesterolo dalle membrane della cellula ospite e quantificare l'effetto della deplezione sulla capacità delle cellule ospiti di fagocitare C. neoformans in vitro. Questo procedimento si avvale di coltura cellulare techniqUES su un macrofago immortalato come linea cellulare (J774A.1) come modello di infezione. Colesterolo deplezione stato compiuto mediante esposizione a MβCD, che ha un core idrofobico specifica alla dimensione di steroli ed è in grado di agire come un dissipatore per il colesterolo per disegnare fuori della membrana 19. Colesterolo esaurimento è stata misurata quantitativamente usando un kit disponibile in commercio e qualitativamente con una estrazione del grasso Bligh-Dyer modificato seguita da cromatografia su strato sottile (TLC) 20. . Fagocitosi è stata misurata infettando la linea cellulare con una cultura di lievito opsonizzati mescolato con un cocktail di interferone-γ e lipopolysaccharide per l'attivazione dei macrofagi Cryptococcus stata opsonizzati utilizzando un anticorpo glucuronoxylomannan (GXM) 21 – 23. Colorazione e esperimenti di microscopia consentito per la visualizzazione delle cellule e calcolo dell'indice fagocitaria per valutare il grado di fagocitosi. Nel loro insieme, questo protocollo dEscribes un metodo di base che integra l'alterazione della composizione lipidica con un processo fisiologico.
Protocol
Representative Results
Discussion
Lavorando con questo protocollo è importante per ottenere il conteggio delle cellule accurate quando placcatura cellule di mammifero e opsonizzare C. cellule neoformans. Questo minimizza variazione tra prove e assicura un'accurata 1: 1 bersaglio rapporto effettore tutto lo studio. È anche fondamentale per coordinare la tempistica della deplezione di colesterolo e per prevenire l'infezione delle cellule di lievito o cellule opsonizzati macrofagi trattati di riposo a RT tra le procedure. Lunghi…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato sostenuto da sovvenzioni NIH AI56168, AI71142, AI87541 e AI100631 di MDP. Maurizio Del Poeta è Burroughs Wellcome Investigator in Malattie Infettive.
Materials
| Name of Reagent/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Class II type A2 Biosafety Cabinet | Labconco | 3460009 | |
| J774A.1 cell line | ATCC | TIB-67 | Arrives Frozen. See ATCC instructions for culturing. |
| Dulbecco’s Modified Eagle Medium | Gibco | 11995-065 | Store at 4 °C and warm to 37 °C prior to use |
| HI Fetal Bovine Serum Performance Plus | Gibco | 10082-147 | Keep frozen at -20 °C and thaw before adding to DMEM |
| Penicillin-Streptomycin (10,000 U/mL) | Gibco | 15140-122 | Used to suplement DMEM |
| Isotemp Cell culture incubator | Fisher Scientific | Model # 3530 | |
| 96-Well culture dish | Corning Inc. Costar | 3595 | |
| 10x Phosphate Buffered Saline | Fisher Scientific BioReagents | BP3994 | Dilute to 1x and filter or autoclave prior to use. |
| Methyl-β-Cyclodextrin | Sigma Life Science | C4555-10G | Dissolve in 1x PBS to make solutions of 10mM and 30mM concentrations |
| Orbital Shaker | Labline | ||
| Amplex Red Cholesterol Assay Kit | Life Technologies Molecular Probes | A12216 | All reagents for Cholesterol Assay are contained within the kit. Follow Manufacturer instructions. |
| 96-Well Black Assay plate | Corning Inc. Costar | 3603 | |
| FilterMax microplate reader | Molecular Devices | Model F5 | |
| TLC Chamber | Sigma-Aldrich | Z126195-1EA | |
| Chloroform | Sigma-Aldrich | 650498-4L | |
| Methanol | Sigma-Aldrich | 34860-2L-R | |
| TLC Paper | Whatman | 3030917 | Cut down to size needed for TLC tank |
| Fume Hood | Any fume hood that complies with AIHA/ANSI Standards | ||
| 6-Well Plate | Corning Inc. Costar | 3506 | |
| Trypsin-EDTA | Gibco | 25300-054 | |
| Cell Scraper | Corning Inc. Costar | 3010 | |
| Hemocytometer | Hausser Scientific | 1490 | |
| Centrifuge | Beckman Coulter | Model Alegra x-30R | |
| Votex Mixer | Fisher Scientific | 12-812 | |
| Balance | Mettler Toledo | Model # MS104S Meaures down to .1 mg | |
| Glass Pasteur Pipette | Fisherbrand | 13-678-20A | |
| Cholesterol | Avanti Polar Lipids | 700000 | |
| SpeedVac Concentrator | Thermo Scientific | Model # SPD2010 | |
| Petroleum Ether | Fisher Scientific | E139-1 | |
| Diethyl Ether | Sigma-Aldrich | 309966 | |
| Acetic Acid | Sigma-Aldrich | 320099 | |
| TLC Silica Gel 60 with concentrating zone | Analytical Chromatograhy Millipore | 1.11845.0001 | |
| Iodine Chips | Sigma-Aldrich | 376558-50G | |
| Sulfuric Acid | Sigma-Aldrich | 320501 | |
| Manganese Chloride | Sigma-Aldrich | 244589 | |
| UVP EC3 Imaging System | Ultra-Violet Products Ltd. | Use the Vision Works LS software for densitometry analysis | |
| Glass Bottom Confocal Dish | MatTek | P35G-1.5-10C | www.glassbottomdishes.com |
| Cryptococcus neoformans (H99) | Obtained from Duke University Medical Center | ||
| YNB | BD | 239210 | See manufacturer for preparation instructions. Use a Glucose concentration of 20 g/L. |
| Lipopolysaccharide | Sigma | L4391-1MG | Dissolve in 1x PBS to make 1mg/mL stock. Store at -20 °C. |
| Interferon gamma | Sigma | I4777 | Dissolve in 1x PBS to make .1 mg/mL stock solution |
| Glucuronoxylomannan antibody (anti-GXM) | Gift from Arturo Casadevall's Lab concentration is 1.98 mg/mL | ||
| Giemsa | MP Biomedicals | 194591 | Dissolve .8 g of Giemsa in 25 mL of Glycerol and heat to 60 °C for 1 hour. Add 25 mL of methanol to the solution and allow to age at room temperature for at least 1 month. |
| Microscope | Zeiss | Observer.D1 microscope with AxioCam MRm for taking images |
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