Masse isoliert und In-vitro- Kultivierung von Intramolluscan Stadien der menschlichen Blut Fluke Schistosoma Mansoni
Summary
Dieser Artikel beschreibt ein Protokoll für die groß angelegte axenic Isolierung und Sammlung von freischwimmenden Miracidia der menschlichen Blut Egel Schistosoma Mansoni und deren Weiterverarbeitung für Einführung in die in-vitro- Kultur.
Abstract
Menschliches Blut Egel, Schistosoma spp., haben einen komplexen Lebenszyklus, der sexuelle und asexuelle Entwicklungsphasen innerhalb einer Schnecke zwischen- und Säugetieren Endwirt, bzw. beinhaltet. Die Fähigkeit, zu isolieren und Aufrechterhaltung der verschiedenen Lebenszyklusphasen unter in-vitro- Kulturbedingungen hat Untersuchungen der zellulären, biochemischen und molekularen Mechanismen zur Regulierung Parasit Wachstum, Entwicklung und Host erheblich erleichtert. Interaktionen. Übertragung von Schistosomiasis erfordert Ungeschlechtliche Fortpflanzung und Entwicklung mehrere Larvenstadien innerhalb der Schnecke Host; von der infektiösen Miracidium, durch primäre und sekundäre Sporocysts zu cercarial Endstufe, die für den Menschen ansteckend ist. In diesem Beitrag präsentieren wir eine Schritt für Schritt Protokoll zur Masse Schraffur und Isolierung von Schistosoma Mansoni Miracidia von Eizellen aus Lebern von infizierten Mäusen und ihre nachträgliche Einführung in in-vitro- Kultur. Es wird erwartet, dass das ausführliche Protokoll wird neue Forscher zu betreiben und erweitern diese wichtige Forschungsfeld schistosome-zu fördern.
Introduction
Das menschliche Blut Egel Schistosoma spp., sind die Erreger der Schistosomiasis, eine vernachlässigte tropische Krankheiten leidet schätzungsweise 230 Millionen Menschen weltweit1. Die am weitesten verbreitete Art, Schistosoma Mansoniist in Südamerika, des karibischen Archipels, Nahost und Afrika südlich der Sahara in Afrika2geografisch verteilt. Der Lebenszyklus von S. Mansoniund andere Schistosomen ist komplex, mit einem Säugetier Definitive Host und Süßwasserschnecken der Gattung Biomphalaria , die als obligate Zwischenwirte dienen.
S. Mansoni männlichen und weiblichen Erwachsenen Wurm Paare Leben in den hinteren mesenterialen Adern der Säugetier-Wirt reproduzieren, was die Auflösung von embryonierten Eiern (Ova), die in die kleinen Venolen der Darmschleimhaut eingereicht werden. Eiern dann durchbricht die Gefäßwände durch Schleimhaut Wandern, und schließlich geben Sie das Darmlumen, wo sie mit dem Kot storniert werden. Bei Ova Süßwasser und freischwimmenden Larven (Miracidia) schlüpfen müssen, sie in kurzer Zeit eine geeignete Biomphalaria Schnecke zu infizieren, um seinen Lebenszyklus weiter vorkommen. Dieser Infektionsprozess beinhaltet Miracidial Bindung an die Schnecke äußeren Körperoberfläche gefolgt von aktiven eindringen und Eindringen von der Larve in den Host. Bald nach Eintritt beginnt das Miracidium, die Außenlamellen ciliated epidermalen Schuppen, wie es ein Syncytium bildet, die die neue äußere Oberfläche (Schale) des nächsten Larvenstadium, die primäre oder Mutter Sporocyst werden. Durch Ungeschlechtliche Fortpflanzung jede primäre Sporocyst produziert und veröffentlicht eine zweite Generation von Sporocysts, als sekundäre oder Tochter Sporocysts, die wiederum erzeugen und lösen zahlreicher intramolluscan Endphase der Cercaria3 . Bei der Flucht aus der Schnecke Host können Nautiliden Cercariae zuweisen und direkt die Haut eines Menschen oder andere geeignete Säugetier-Hosts durchdringt. Bei der Einreise in ihren neuen Wirt Cercariae auf die parasitären Schistosomula Bühne verwandeln und dringen in das Gefäßsystem. Sie migrieren wiederum an der Lunge und dann an die Lebervene wo sie Reifen zu Erwachsenen Würmer, männliche und weibliche Paare bilden und Reisen zu den mesenterialen Adern um ihren Lebenszyklus zu vervollständigen.
Erfolgreiche intramolluscan oder “Schnecke-Phase” Entwicklung der Larven Schistosomen unbedingt Fortsetzung des Zyklus des menschlichen Host-to-Host-Übertragung. Von entscheidender Bedeutung ist die folgende Posten von der freischwimmenden Miracidium in der Schnecke Host und seine frühen Transformation auf die primäre Sporocyst-Bühne. Abhängig von den physiologischen und immunologischen Kompatibilität zwischen Wirt und Parasit ist es in dieser Phase der Larvalentwicklung dieser anfänglichen Erfolg oder Misserfolg zu Infektionen ist bestimmt4,5,6 . Nachfolgende Entwicklung der primären Sporocysts asexuell produzieren sekundäre Sporocysts, die dann Menschen infektiöse Cercariae erzeugen, weitere erfordern eine permissive physiologischen Host-Umgebung, die für alle der Parasit Wachstum bereitstellt und reproduktive braucht.
Bisher ist wenig bekannt über die zugrunde liegenden, physiologische, biochemische und molekulare Prozesse schistosome-Schnecke Interaktionen, vor allem die Moleküle und Wege beteiligt zur Regelung der Larvalentwicklung und Reproduktion oder Modulation Host-Immunantworten. Zugriff auf eine große Anzahl dieser Larvenstadien unter in-vitro- Kulturbedingungen, die experimentelle Manipulation zulassen würde erheblich erleichtern die Entdeckung des entwicklungspolitischen Wege und zugrunde liegenden Mechanismen des Zellwachstums, Differenzierung und Reproduktion. Kritischen Parasit Wege oder Mechanismen, identifiziert durch in-vitro- Experimente, könnte dann Larven Wachstum/Reproduktion in der Schnecke Host zu stören oder Schnecke Host Abwehrmechanismen beteiligt Erkennung und Beseitigung von identifizieren verwendet werden Miracidial oder Sporocyst Stufen.
In diesem Artikel und video-Präsentation bieten wir eine detaillierte Beschreibung einer Methode zur Isolierung von freischwimmenden S. Mansoni zahlreicher Miracidia für Einführung in in-vitro- Kultur, die dann mit weiteren experimentellen ausgesetzt sein könnten Manipulation (siehe Abbildung 1 eine schematische Übersicht über die Protokoll-Workflow). Obwohl ähnliche Verfahren beschrieben wurden bisher7,8,9, fühlten wir, dass ein detailliertes Protokoll sinnvoll, Forscher, die dieses Modell wäre, um noch offene Fragen im Zusammenhang mit Adresse beschäftigen wollen intramolluscan Larvalentwicklung, Zellproliferation und schistosome-Schnecke immun Interaktionen. Darüber hinaus könnte dieser Ansatz für die Isolierung von Eiern aus anderen medizinisch wichtigen Trematoden wie Blase-Wohnung S. Haematobium, Leberegel oder Lunge Egel leicht angepasst werden.
Protocol
Representative Results
Discussion
Miracidia von S. Mansoni, isoliert und manipuliert, wie hier beschrieben nur die Schnecke Zwischenwirt infizieren können und daher repräsentieren keine menschliche Biohazard während dieser Phase der Larvalentwicklung. Jedoch um versehentliche Belichtung/Infektion der Schnecken zu vermeiden, sollte darauf geachtet werden, Miracidial Isolationen an einem anderen Ort aus ausführen wo anfällig Biomphalaria Schneckenarten anwesend oder gepflegt werden können. Ein separater Raum, registriert als BSL2 Ra…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
NIH Grant RO1AI015503 finanziert teilweise. Schistosome-infizierten Mäusen lieferten die NIAID Schistosomiasis Resource Center unter Biomedical Research Institute (Rockville, MD) durch NIH-NIAID Vertrag HHSN272201000005I für den Vertrieb über BEI Ressourcen.
Materials
| Chernin's balanced salt solution (CBSS+) | For 1L of solution | ||
| 2.8 g sodium chloride | Fisher Scientific | S271-3 | Dissolve salts, except calcium chloride, and |
| 0.15 g of potassium chloride | Sigma-Aldrich | P5405 | sugars in 800 mL ddH2O |
| 0.07 g sodium phosphate, dibasic anhydrous | Fisher Scientific | S374-500 | Dissolve calcium chloride separately in 200 |
| 0.45 g magnesium sulfate heptahydrate | Sigma-Aldrich | M1880 | mL ddH2O |
| 0.53 g calcium chloride dihydrate | Mallinckrodt | 4160 | Slowly add calcium soln to the salt/sugar soln with |
| 0.05 g sodium bicarbonate | Fisher Scientific | S233-3 | with constant mixing |
| 1 g glucose | MP Biomedicals | 152527 | Adjust to pH 7.2 and filter sterilize using a |
| 1 g trehalose | Sigma-Aldrich | T0167 | 0.22 µm disposable bottle-top filter |
| 10 mL 100X penicillin/streptomycin | Hyclone | SV30010 | Add filtered penicillin and streptomycin soln prior use |
| Incomplete Bge medium (Ibge) | For 900 mL solution | ||
| 220 mL Schneider’s Drosophila medium modified | Lonza | 04-351Q | Mix Schneider's medium with 680 mL ddH2O |
| 4.5 g lactalbumin enzymatic hydrolysate | Sigma-Aldrich | L9010 | Add lactalbumin hydrolysate and galactose |
| 1.3 g galactose | Sigma-Aldrich | G0625 | Adjust to pH 7.2 and filter sterilize using a 0.22 µm pre-sterilized disposable bottle-top filter |
| Complete Bge medium (cBge) | For 100 mL of solution | ||
| 90 mL Incomplete Bge medium | To heat-inactivate FBS: Incubate thawed FBS in | ||
| 9 mL heat-inact. fetal bovine serum (FBS) (Optima) | Atlanta Biologicals | S12450 | waterbath at 60°C for 1 hr while gently |
| 1 mL 100X penicillin/streptomycin | Hyclone | SV30010 | swirling the bottle every 10 min Aliquot heat-inactivated FBS into 15-mL tubes and store at -20°C. Mix medium + FBS and filter sterilize using a 0.22 µm pre-sterilized disposable bottle-top filter Add penicillin and streptomycin prior to use |
| Pond water (stock solution) | 1L of stock solution | ||
| 12.5 g calcium carbonate | Fisher Scientific | C64-500 | Mix all salts in 1L of ddH2O |
| 1.25 g magnesium carbonate | Fisher Scientific | M27-500 | Note that the salts will not have completely |
| 1.25 g sodium chloride | Fisher Scientific | S271-3 | dissolved. Shake vigorously to suspend |
| 0.25 g potassium chloride | Sigma-Aldrich | P5405 | salts prior to making the working soln |
| Pond water (working solution) | 1.5L of solution | ||
| 0.8 mL stock solution pond water (shake prior use) in | Mix stock to ddH2O | ||
| 1500 mL of ddH2O | Sterilize pond water by autoclaving (slow cycle) | ||
| 1.5 mL of 100X penicillin/streptomycin | Hyclone | SV30010 | Add penicillin and streptomycin prior use |
| Saline solution (1.2% NaCl) | 1.5L of solution | ||
| 18 g sodium chloride in 1500 mL of ddH2O | Fisher Scientific | S271-3 | Autoclave saline solution to sterilize |
| 1.5 mL of 100X penicillin/ streptomycin | Hyclone | SV30010 | Add penicillin and streptomycin prior use |
| Additional equipment and material: | |||
| 7-L mouse euthanizing chamber | Following approved IACUC protocol no. V001551 | ||
| Mice | Taconic Biosciences | Swiss-Webster, female, 6-wk old, murine | |
| CO2 tank and regulator | pathogen-free | ||
| 24-well tissue culture plate | TPP | 92424 | |
| 1-L volumetric flasks | |||
| Light source (150W) | Chiu Tech Corp | Model F0-150 | |
| Centrifuge, refrigerated, swinging bucket | Eppendorf | Model 5810R | |
| Centrifuge bottles (250 mL) | Nalgene | ||
| 15-mL centrifuge tubes, sterile | Corning | 430053 | |
| Sterile disposable transfer pipets | Fisher Scientific | 1371120 | |
| 0.22 µm pre-sterilized disposable bottle-top filter | EMD Millipore | SCGPS05RE | |
| Stainless steel blender | Waring Commercial | Model 51BL31 | |
| Blender cup, 100 mL capacity | Waring Commercial | ||
| Inverted compound microscope | Nikon Instruments | Eclipse TE300 |
References
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