Summary

와 실험 감염<em> 리스테리아</em> 호스트 인터페론-γ 응답 유학을위한 모델로

Published: November 16, 2016
doi:

Summary

이 프로토콜은, 리스테리아의 EGD 균주 (L. 모노 사이토 겐)을 C57BL / 6J 마우스에 접종하고, 자연 살해 (NK) 세포, 자연 살해 T (NKT) 세포에 의한 인터페론 – γ (IFN-γ) 응답을 측정하는 방법을 설명 적응 T 포스트 감염 림프구. 이 프로토콜은 또한 병원균의 수정 된 LD (50) 투여로 감염 후 쥐에서 생존 연구를 수행하는 방법에 대해 설명합니다.

Abstract

L. 모노 사이토 인간 식품 매개 질환의 원인이되는 그람 양성 세균이다. 이 병원체와 쥐의 실험 감염은 세포 내 병원체에 대한 숙주의 면역 타고난 및 적응 면역 세포와 특정 사이토 카인의 역할에 매우 유익하고있다. 리스테리아 모노 사이토 겐과 치사 감염시 타고난 세포에 의한 IFN-γ의 생산은 대 식세포 및 병원균 1-3의 초기 제어 활성화를위한 중요합니다. 또한, 적응 메모리 림프구에 의한 IFN-γ 생산에 재감염 4 선천성 세포의 활성화를 프라이밍 중요하다. L. 따라서 감염 모델 모노 사이토 겐 IFN-γ 생산을 증가시키기 위해 설계된 새로운 치료법은 생체 내 IFN-γ 반응에 영향을 미치는 등과 같은 세균 간극을 증가 또는 마우스의 생존을 개선 생산적 생물학적 효과가 있는지 여부를 조사하기위한 훌륭한 도구 역할 …에서감염. 리스테리아 모노 사이토 겐의 EGD 균주 C57BL / 6J 마우스의 복강 내 감염을 수행하고, 유동 세포 계측법에 의한 NK 세포, NKT 세포, 및 적응 림프구에 의한 IFN-γ 생산을 측정하는 방법의 기본 프로토콜이 여기에서 설명한다. (1) 성장하고 접종에 대한 박테리아를 준비 (2) 엔드 포인트로 비장과 간, 그리고 (3) 측정 동물의 생존에 박테리아 부하를 측정 : 또한, 절차에 설명되어 있습니다. 대표 데이터는이 감염 모델 L. 모노 사이토 겐이 감염 마우스의 생존에 대한 IFN-γ 반응의 특정 제제의 효과를 테스트 할 수있는 방법을 예시하기 위해 제공된다.

Introduction

IFN-γ는 세포 내 병원체에 대한 면역 매개 종양 성장을 제어하기위한 5 중요 사이토킨이다. 박테리아 내성이 사이토 카인의 중요성은 IFN-γ의 신호 전달 경로에서의 돌연변이는 마이코 박테리아 및 살모넬라 6 감염에 매우 민감하여 인간 관찰에 분명하다. 마찬가지로, 마우스, IFN-γ 또는 L.는 10, 11 모노 사이토 겐을 포함 마이코 박테리아 7-9 및 기타 세포 내 병원균에 저항의 IFN-γ 수용체 전시 결함 중 하나에 슈만 편모충 주요 12, 살모넬라 티피 무리 움 (13), 특정 바이러스 (11) 결핍. 맞서 싸우는 병원균뿐만 아니라, IFN-γ 종양 (14)에 대한 호스트 방어에 중요한 역할을한다. IFN-γ의 높은 생산은 감염 또는 암의 맥락에서 유용하지만, 이러한 사이토 카인의 생산을 장기간 t 연계 된비 – 비만 당뇨 마우스 모델 (18) 전신성자가 면역 15-17의 발전 형 가속도 O I 당뇨병.

IFN-γ의 주요 소스는 NK 세포, NKT 세포, γδ T 세포, T 헬퍼 1 (받은 Th1) 세포 및 세포 독성 T 림프구 (CTL)를 포함 5,19,20. IFN-γ에 의해 선천성 및 후천성 면역을 모두 향상 (1)를 조절 (3) 강화 식세포, (2) 항원 제시 세포상의 공동 – 자극 분자의 발현을 증가시키는 주요 조직 적합성 복합체 (MHC) 클래스 I 및 II 발현 식세포 작용 및 염증성 사이토 카인의 생산 및 살균 요인 (예를 들면, 일산화 질소 및 활성 산소 종), (4) (5) (면역 글로불린 항체 클래스 스위칭을 촉진하는 Th1 효과기 세포로의 나이브 CD4 + T 세포의 분화를 촉진 IG) 2a 및 마우스에서 IgG3 ()는 (6) 케모카인의 생성을 유도하는 난 부위로 면역 세포를 모집nfection 및 (7) NK 세포 및 CTL 반응을 향상 5,19. 병원균과 종양 호스트 응답 IFN-γ의 결정적인 중요성을 감안할 때, 재조합 IFN-γ는 (19에서 검토) 다양한 감염과 악성 종양에 대한 치료로 테스트되었습니다. IFN-γ 또는받은 Th1 촉진 사이토킨 인터루킨 -12 (IL-12)의 전신 투여는 부작용과 연관 투여 량 관련 독성 (19, 21)가되기 때문에, 의한 IFN-γ 생산을 증가시키기 위해 대안적인 전략의 개발에 대한 관심이있다 면역 세포. 새로운 바이오 작은 분자의 개발은 에이전트가 면역 반응 중 IFN-γ의 생산을 증가 여부를 테스트하기 위해 생체 검사 도구의 필요 여부이는 동물의 생존의 증가로 의미있는 생물학적 효과로 변환합니다.

그램 양성 세균 리스테리아 모노 사이토 겐 쥐의 실험 감염에 대한 쓸모있는 모델이었다세포 내 병원균 1,22에 대한 호스트 면역 IFN-γ의 역할을 해독. 병원균 정맥 또는 복강 (IP)와 쥐의 감염은이 일 포스트 (3) 사이에 4를 발생하는 비장의 피크 세균 부하 주민 대식 세포 및 간세포에 의해 내면화 될 비장과 간,에 박테리아의 급속한 보급에 이르게 감염 1,3,22. NK 세포에 의한 IFN-γ의 생산은 대 식세포의 활성화 및 병원체 3에 대한 초기 저항 중요하다; 그러나 높은 전염성 투여 량, IFN-γ의 생산은 병원균 통관 (23)에 유해 할 수 있습니다. NKT 세포는 병원균 2,24 초기 제어시 비장, 간에서 IFN-γ의 공급원이며, 이러한 제조는 NK 세포를 포함하는 다른 2 종류의 세포에 의한 IFN-γ 생산을 증폭하는 것으로 나타났다. 이상적 상대있는 반면, 적응 형 T 림프구 이상 작용, CD8 + T 세포큘라은 병원균의 간극을 매개하고 다시 감염 1,4,22에 대한 보호를 제공하기위한 중요하다.

이 감염 모델 (1 검토) 이유에서 연구자 매력적인왔다. 우선, 병원체 감염이 높은 재현성과 강한받은 Th1 세포 성 면역 반응을 유도한다. 둘째, 치사 감염시 세균 부하가 쉽게 측정 될 수있는 간 및 비장에서 농축된다. 셋째, 병원체 안전하게 바이오 레벨 2 (BSL2) 조건 하에서 처리 될 수있다. 넷째, 생물 및 면역 반응이 광범위하게 특성화되었다 생성있다. 마지막으로, 돌연변이와 유전자 변형 종자의 다양한 사용할 수 있습니다 개발되었다.

L.의 EGD 균주와 C57BL / 6J 마우스의 접종을위한 기본 프로토콜은 여기에 25 모노 사이토 겐입니다 설명 및 IFN 측정 γ 다시NK, NKT, 적응 림프구 후 감염에 의해 sponses. 또한 설명 치사 감염 후에 박테리아 비장, 간 부하를 측정하고, 병원체의 변형 LD 50 복용량 감염 후 생존 연구를 수행하는 방법이다. 마지막으로, 대표 데이터는이 프로토콜은 감염 L. 모노 사이토 겐에서 IFN-γ 반응과 마우스의 생존에 대한 새로운 치료법의 효과를 스크리닝하기 위해 사용될 수 있는지 나타낸다.

Protocol

안전 정책 이 프로토콜은 라이브 리스테리아 모노 사이토 겐 쥐의 감염을 설명합니다. 병원균은 면역 저하되지 않는 훈련을받은 사람이 BSL2 조건에서 안전하게 처리됩니다. 면역 사람들은 HIV 감염 또는 면역 억제 요법 치료를 필요로 만성 질환이 임신 여성, 노인과 개인을 포함한다. 감염된 샘플을 처리하는 동안 작업자는 보호 실험실 코트 또는 가운, 장갑, 마스크, 눈 …

Representative Results

그림 3은 병원균의 10 5 CFU와 24 시간 후 감염에 비장 NK와 NKT 세포에서 IFN-γ의 염색 세포 계측법 몇 가지 일반적인 흐름을 제공합니다. 이 도면은 또한 표 2에 기재된 염색 패널 게이팅 전략을 예시한다. 그림 4는 105 CFU 리스테리아 모노 사이토 겐에 감염된 수컷 마우스는 PPARα 길항제 IS001 또는 차량 제어로 처리 ?…

Discussion

여기에서 우리는 L.의 EGD 균주가 남성 또는 여성 C57BL / 6J 마우스에서 25 모노 사이토 기본 실험 감염을 수행하는 방법에 대한 프로토콜을 설명합니다. 이 프로토콜은 생체 (31)에 타고난 및 적응 림프구에 의한 IFN-γ 생산에 새로운 작은 분자 IS001의 효과를 연구하기위한 목적으로 설립되었다. 세균 통관과 생존 후 감염을 모니터링함으로써, 통찰력 IFN-γ의 이러한…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Development of this protocol was supported by an operating grant from CIHR (MOP97807) to SED.

Materials

Brain Heart Infusion Broth, Modified BD 299070 any brand should be appropriate
Agar BD 214010 any brand should be appropriate
Triton X-100 Sigma-Aldrich X100 any brand should be appropriate
1xPBS Sigma D8537 any brand should be appropriate
TissueLyser II Qiagen 85300 any brand should be appropriate
Ammonium Chloride (NH3Cl) any brand should be appropriate
KHCO3 any brand should be appropriate
Na2EDTA any brand should be appropriate
RPMI 1640 Gibco 22400089 any brand should be appropriate
Fetal Bovine Serum  Gibco 12483 Before use, heat-inactivate at 56 °C for 30 min
L-glutamine Gibco 25030 any brand should be appropriate
Non-essential amino acids Gibco 11140 any brand should be appropriate
Penicillin/Streptomycin Gibco 15140 any brand should be appropriate
GolgiStop Protein Transport Inhibitor (containing Monensin) BD 554724 Use 4 μl in 6 ml cell culture
16% Paraformaledehye Electron Microscopy Sciences 15710 Dilute to 4% PFA in ddH20 or 1xPBS
10 x Perm/Wash buffer BD 554723 Dilute 10x in ddH20
Fc block, Anti-Mouse CD16/CD32 Purified eBioscience 14-0161 Dilute 1:50
Fixable Viability Dye eFluor 506 eBioscience 65-0866 Dilute 1:1000 (we have also used viability dyes from Molecular Probes)
anti-Mouse CD4-PE-Cy5 (GK1.5) eBioscience 15-0041 Manufacturer recommends a certain test size; however this should be titrated before use.
anti-Mouse CD8-FITC (53-6.7) eBioscience 11-0081 Manufacturer recommends a certain test size; however this should be titrated before use.
PBS57/mCD1d tetramer-APC NIH Tetramer Core Facility N/A Obtained as a gift from the facility
anti-Mouse TCRβ-PE-Cy7 (H56-597) eBioscience 25-5961 Manufacturer recommends a certain test size; however this should be titrated before use.
anti-Mouse NKp46-APC-eFluor780 (29A1.4) eBioscience 47-3351 Manufacturer recommends a certain test size; however this should be titrated before use.
anti-Mouse CD45 PE-Cyanine7 (30-F11) eBioscience 25-0451 Manufacturer recommends a certain test size; however this should be titrated before use.
anti-Mouse IFN gamma-PE (XMG1.2) eBioscience 12-7311 Manufacturer recommends a certain test size; however this should be titrated before use.
OneComp eBeads eBioscience 01-1111 Manufacturer recommends a certain test size; however this should be titrated before use.
Mouse IFN gamma ELISA kit eBioscience 88-7314 Used for measuring the interferon gamma in the culture supernatant
50 mL vented tubes for culture Used for culturing the bacteria, any brand should be appropriate
1.5 ml microcentrifuge tubes any brand should be appropriate
bacterial petri dishes any brand should be appropriate
2 ml cyrovials any brand should be appropriate
UV spectrometer any brand should be appropriate
safety engineered needles any brand should be appropriate
C57BL6/J Jackson laboratories Stock#000664 Order for arrival at 7 wks
Bleach For decontamination
70% Ethanol For decontamination
Glass beads any brand should be appropriate
Centrifuge rotor, buckets, bucket covers.
Microcentrifuge any brand should be appropriate
Sterile Glycerol any brand should be appropriate
Pipette Tips any brand should be appropriate
Pipette any brand should be appropriate
Surgical instruments any brand should be appropriate
70 micron strainers any brand should be appropriate
3 ml syringe any brand should be appropriate
Pipette gun any brand should be appropriate
Filtration Units any brand should be appropriate
Trypan Blue Dilute 1 to 9 in ddH20, any brand should be appropriate
Hemocytometer any brand should be appropriate
Round bottomed plates any brand should be appropriate
FACs tubes BD
BD LSR II BD Any flow cytometer could be used for acquisition that has an appropriate laser configuration and filter set to discriminate the fluorochormes
Flowjo software Treestar Used for data analysis. Other types of data analysis software will also be appropriate
Multichannel pipettor (0-300 µl) Eppendorf Used for washing cells and adding antibodies during flow cytometry staining
Acetic Acid Used for washing glass beads, any brand should be appropriate
Microbank Bacterial Preservation System Pro-lab Diagnositics Used as an alternative to glycerol stocks for long-term storage of bacteria

References

  1. Pamer, E. G. Immune responses to Listeria monocytogenes. Nat Rev Immunol. 4 (10), 812-823 (2004).
  2. Ranson, T., et al. Invariant V alpha 14+ NKT cells participate in the early response to enteric Listeria monocytogenes infection. J Immunol. 175 (2), 1137-1144 (2005).
  3. Bancroft, G. J., Schreiber, R. D., Unanue, E. R. Natural immunity: a T-cell-independent pathway of macrophage activation, defined in the scid mouse. Immunol Rev. 124, 5-24 (1991).
  4. Soudja, S. M., et al. Memory-T-cell-derived interferon-gamma instructs potent innate cell activation for protective immunity. Immunity. 40 (6), 974-988 (2014).
  5. Schoenborn, J. R., Wilson, C. B. Regulation of interferon-gamma during innate and adaptive immune responses. Adv Immunol. 96, 41-101 (2007).
  6. Filipe-Santos, O., et al. Inborn errors of IL-12/23- and IFN-gamma-mediated immunity: molecular, cellular, and clinical features. Semin Immunol. 18 (6), 347-361 (2006).
  7. Flynn, J. L., et al. An essential role for interferon gamma in resistance to Mycobacterium tuberculosis infection. J Exp Med. 178 (6), 2249-2254 (1993).
  8. Cooper, A. M., et al. Disseminated tuberculosis in interferon gamma gene-disrupted mice. J Exp Med. 178 (6), 2243-2247 (1993).
  9. Dalton, D. K., et al. Multiple defects of immune cell function in mice with disrupted interferon-gamma genes. Science. 259 (5102), 1739-1742 (1993).
  10. Harty, J. T., Bevan, M. J. Specific immunity to Listeria monocytogenes in the absence of IFN gamma. Immunity. 3 (1), 109-117 (1995).
  11. Huang, S., et al. Immune response in mice that lack the interferon-gamma receptor. Science. 259 (5102), 1742-1745 (1993).
  12. Wang, Z. E., Reiner, S. L., Zheng, S., Dalton, D. K., Locksley, R. M. CD4+ effector cells default to the Th2 pathway in interferon gamma-deficient mice infected with Leishmania major. J Exp Med. 179 (4), 1367-1371 (1994).
  13. Hess, J., Ladel, C., Miko, D., Kaufmann, S. H. Salmonella typhimurium aroA- infection in gene-targeted immunodeficient mice: major role of CD4+ TCR-alpha beta cells and IFN-gamma in bacterial clearance independent of intracellular location. J Immunol. 156 (9), 3321-3326 (1996).
  14. Ikeda, H., Old, L. J., Schreiber, R. D. The roles of IFN gamma in protection against tumor development and cancer immunoediting. Cytokine Growth Factor Rev. 13 (2), 95-109 (2002).
  15. Hodge, D. L., et al. IFN-gamma AU-rich element removal promotes chronic IFN-gamma expression and autoimmunity in mice. J Autoimmun. 53, 33-45 (2014).
  16. Seery, J. P., Carroll, J. M., Cattell, V., Watt, F. M. Antinuclear autoantibodies and lupus nephritis in transgenic mice expressing interferon gamma in the epidermis. J Exp Med. 186 (9), 1451-1459 (1997).
  17. Peng, S. L., Moslehi, J., Craft, J. Roles of interferon-gamma and interleukin-4 in murine lupus. J Clin Invest. 99 (8), 1936-1946 (1997).
  18. Savinov, A. Y., Wong, F. S., Chervonsky, A. V. IFN-gamma affects homing of diabetogenic T cells. J Immunol. 167 (11), 6637-6643 (2001).
  19. Miller, C. H., Maher, S. G., Young, H. A. Clinical Use of Interferon-gamma. Ann N Y Acad Sci. 1182, 69-79 (2009).
  20. Paget, C., Chow, M. T., Duret, H., Mattarollo, S. R., Smyth, M. J. Role of gammadelta T cells in alpha-galactosylceramide-mediated immunity. J Immunol. 188 (8), 3928-3939 (2012).
  21. Leonard, J. P., et al. Effects of single-dose interleukin-12 exposure on interleukin-12-associated toxicity and interferon-gamma production. Blood. 90 (7), 2541-2548 (1997).
  22. Zenewicz, L. A., Shen, H. Innate and adaptive immune responses to Listeria monocytogenes: a short overview. Microbes Infect. 9 (10), 1208-1215 (2007).
  23. Viegas, N., et al. IFN-gamma production by CD27(+) NK cells exacerbates Listeria monocytogenes infection in mice by inhibiting granulocyte mobilization. Eur J Immunol. 43 (10), 2626-2637 (2013).
  24. Selvanantham, T., et al. Nod1 and Nod2 enhance TLR-mediated invariant NKT cell activation during bacterial infection. J Immunol. 191 (11), 5646-5654 (2013).
  25. Becavin, C., et al. Comparison of widely used Listeria monocytogenes strains EGD, 10403S, and EGD-e highlights genomic variations underlying differences in pathogenicity. MBio. 5 (2), e00969-e00914 (2014).
  26. Jones, G. S., D’Orazio, S. E. F. Unit 9B.2 Listeria monocytogenes: cultivation and laboratory maintenance, Chapter 31B. Curr Protoc Microbiol. , (2013).
  27. Conour, L. A., Murray, K. A., Brown, M. J. Preparation of animals for research–issues to consider for rodents and rabbits. ILAR J. 47 (4), 283-293 (2006).
  28. Obernier, J. A., Baldwin, R. L. Establishing an appropriate period of acclimatization following transportation of laboratory animals. ILAR J. 47 (4), 364-369 (2006).
  29. Zhang, M. A., Ahn, J. J., Zhao, F. L., Selvanantham, T., Mallevaey, T., Stock, N., Correa, L., Clark, R., Spaner, D., Dunn, S. E. Antagonizing peroxisome proliferator-activated receptor alpha (PPARalpha) activity enhances Th1 immunity in male mice. J. Immunol. , (2015).
  30. Kaplan, E. L., Meier, P. Nonparametric estimation from incomplete observations. J Amer Stat Assoc. 53, 457-481 (1958).
  31. Brown, D. R., et al. Limited role of CD28-mediated signals in T helper subset differentiation. J Exp Med. 184 (3), 803-810 (1996).
  32. Czuprynski, C. J., Brown, J. F. The relative difference in anti-Listeria resistance of C57BL/6 and A/J mice is not eliminated by active immunization or by transfer of Listeria-immune T cells. Immunology. 58 (3), 437-443 (1986).
  33. Busch, D. H., Vijh, S., Pamer, E. G. Animal model for infection with Listeria monocytogenes, Chapter 19. Curr Protoc Immunol. , (2001).
  34. Mekada, K., et al. Genetic differences among C57BL/6 substrains. Exp Anim. 58 (2), 141-149 (2009).
  35. Ivanov, I. I., et al. Specific microbiota direct the differentiation of IL-17-producing T-helper cells in the mucosa of the small intestine. Cell Host Microbe. 4 (4), 337-349 (2008).
  36. Bou Ghanem, N. E., Myers-Morales, T., Jones, G. S., D’Orazio, S. E. Oral transmission of Listeria monocytogenes in mice via ingestion of contaminated food. J Vis Exp. (75), e50381 (2013).
  37. Lecuit, M., Dramsi, S., Gottardi, C., Fedor-Chaiken, M., Gumbiner, B., Cossart, P. A single amino acid in E-cadherin responsible for host specificity towards the human pathogen Listeria monocytogenes. Embo J. 18 (14), 3956-3963 (1999).
  38. Wollert, T., et al. Extending the host range of Listeria monocytogenes by rational protein design. Cell. 129 (5), 891-902 (2007).
  39. Brunt, L. M., Portnoy, D. A., Unanue, E. R. Presentation of Listeria monocytogenes to CD8+ T cells requires secretion of hemolysin and intracellular bacterial growth. J Immunol. 145 (11), 3540-3546 (1990).
  40. Muraille, E., et al. Distinct in vivo dendritic cell activation by live versus killed Listeria monocytogenes. Eur J Immunol. 35 (5), 1463-1471 (2005).
  41. Datta, S. K., et al. Vaccination with irradiated Listeria induces protective T cell immunity. Immunity. 25 (1), 143-152 (2006).
  42. Geginat, G., Schenk, S., Skoberne, M., Goebel, W., Hof, H. A novel approach of direct ex vivo epitope mapping identifies dominant and subdominant CD4 and CD8 T cell epitopes from Listeria monocytogenes. J Immunol. 166 (3), 1877-1884 (2001).
  43. Shen, H., et al. Recombinant Listeria monocytogenes as a live vaccine vehicle for the induction of protective anti-viral cell-mediated immunity. Proc Natl Acad Sci U S A. 92 (9), 3987-3991 (1995).
  44. Foulds, K. E., et al. Cutting edge: CD4 and CD8 T cells are intrinsically different in their proliferative responses. J Immunol. 168 (4), 1528-1532 (2002).
check_url/fr/54554?article_type=t

Play Video

Citer Cet Article
Ahn, J. J., Selvanantham, T., Zhang, M. A., Mallevaey, T., Dunn, S. E. Experimental Infection with Listeria monocytogenes as a Model for Studying Host Interferon-γ Responses. J. Vis. Exp. (117), e54554, doi:10.3791/54554 (2016).

View Video