JoVE Journal > Immunology and Infection
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Resultados
Discussion
Declarações
Acknowledgements
Materials
Referências
Tadução automática
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Imunologia e Infecção

Bepaling van Biofilm Initiatie on-virus geïnfecteerde cellen door bacteriën en schimmels

Published: July 06, 2016
doi:
10.3791/54162
, , ,
1Department of Microbiology and Immunology,Midwestern University

Summary

A method is described herein for the determination of inter-Kingdom association and competition (bacterial and fungal) for adherence to virus-infected HeLa cell monolayers. This protocol can be extended to multiple combinations of prokaryotes, eukaryotes, and viruses.

Abstract

De studie van polymicrobiale interacties langsheen de taxonomische rijken die schimmels, bacteriën en virussen omvatten niet eerder onderzocht met betrekking tot hoe virale leden van de microbiome invloed daaropvolgende microbe interacties met dit virus geïnfecteerde gastheercellen. De co-bewoning virus met bacteriën en schimmels is hoofdzakelijk aanwezig op de mucosale oppervlakken van de orale holte en voortplantingsorganen. Slijmvliescellen, met name die met aanhoudende chronische of persistente latente virale infecties, kan een aanzienlijke invloed op de leden van de microbiome virusoverdracht verandering in aantal en type receptoren tot expressie gebracht hebben. Wijziging in gastheercelmembraan architectuur zou resulteren in veranderde vermogen van verdere leden van de normale flora en opportunistische pathogenen aan de eerste stap van biofilmvorming, dwz hechting initiëren. Deze studie beschrijft een methode voor kwantificering en visueel onderzoek van het effect HSV op de inleiding van biofilformatie m (therapietrouw) van S. aureus pt C. albicans.

Introduction

De menselijke microbiome omvat diverse organismen uit meerdere taxonomische koninkrijken die geografische regio's in het lichaam te delen. Aanhankelijkheid aan celoppervlakken is een essentiële eerste stap in de vorming van biofilm, die deel uitmaakt van de microbiome kolonisatie proces. In de microbiome kunnen virussen die chronische en persistente infecties. De chronische cel infectie door deze virussen kunnen een verandering veroorzaken bij vermoedelijke beschikbaarheid receptor. 1,2 Daarnaast celinvoer door intracellulaire pathogenen kan ook van invloed zijn gastheer membraan vloeibaarheid / hydrofobiciteit die op hun beurt de bevestiging van andere leden microbiome, waaronder bacteriën en schimmels kunnen veranderen . Om de interacties die optreden tussen deze meerdere pathogenen die co-lokaliseren in dezelfde geografische gebieden van de menselijke gastheer begrijpen moeten we in staat om de interactie van ziekteverwekkers die het spectrum van taxonomische rijken bij het slijmvliesoppervlak vertegenwoordigen bestuderen.

t "> De Herpesviridae zijn een familie van microben in 100% van de mens als permanente leden van de microbiome 3,4. Bovendien kunnen ze ook voortdurend vergoten zowel in de aanwezigheid en afwezigheid van symptomen. Specifiek, herpes simplex virus-1 en herpes simplex virus 2 (HSV-1 en HSV-2, respectievelijk) permanent lid van de microbiome in de oronasopharynx en voortplantingsorganen. in immuuncompetente individuen, zowel HSV-1 en HSV-2 veroorzaken gingivostomatitis, alsmede genitale herpes 5-8. op deze sites HSV veroorzaakt een latente infectie wordt gekenmerkt door chronische persistente asymptomatische virale verspreiding 9. notitie van HSV in cellen leidt tot veranderingen in oppervlakte-expressie van nectins, heparansulfaat, rafts en herpesvirus ingang mediator / tumornecrose factor receptor (HVEM / TNFr) 10-25. Deze potentieel vertegenwoordigen gedeeld receptoren voor bacteriën en schimmels, bijvoorbeeld S. aureus pt C. albicans, terwijl die opportunistische pathogenen,kan ook wonen als lid van de mucosale microbiome van de oronasopharynx 26,27. Binnen de oronasopharynx S. aureus pt C. albicans bezetten twee verschillende locaties van de kolonisatie. In gastheren met natuurlijke tanden, is het mondslijmvlies gedeeld door HSV-1 en C. albicans, terwijl de voorste neus neusgaten bezet door S. 28 aureus. Ondanks het in vitro onderzoek dat S. aureus hecht aan mond epitheelcellen, 29,30 S. aureus is zelden geïsoleerd van orale monsters als normaal weefsel aanwezig 29,30 is. Er is weinig bekend met betrekking tot het genitaal co-kolonisatie niches buiten de klinische bevindingen dat S. aureus wordt geassocieerd met aerobe vaginitis, gekenmerkt door genitale ontsteking, ontlading en dyspareunie, terwijl C. albicans produceert mucosalaesies vergelijkbaar met dat in de mondholte 31-35. Dus, hoewel deze leden van de mondelinge en genitale Microbiome kruis taxonomische rijken weinig bekend over hun interactie het invloed hun vermogen om biofilmvorming te leiden tot hechting aan de gastheercel oppervlak 5. Dit protocol daadwerkelijk is toegepast op de functionele gevolgen van co-kolonisatie / infectie te bepalen.

Protocol

1. HSV Stammen en Handling Opmerking: Recombinant niet-verspreiding van HSV-1 (KOS) gL86 en HSV-2 (KOS) 333gJ – met beta-galactosidase reporter-activiteit gebruikt werden verstrekt door V. Twiari 36,37. Gebruik virus van eenzelfde partij en bewaar bij -80 ° C met een 1: 1 verhouding van Dulbecco's gemodificeerd Eagle's medium (DMEM) met 20% foetaal runderserum (FBS) en magere melk tot gebruik. Voordat virale veel opslag bepalen virusconcentratie met o-nitrofenyl-β-D…

Representative Results

Hoe betrouwbaar gegevens verkrijgbaar uit op dit rapport beschreven wordt getoond in figuur 2 af 38. Door het gebruik van dit systeem de modulatie op Staphylococcus en schimmel interactie met viraal geïnfecteerde cellen en hun effect op elkaars hechting kan worden afgebakend. Deze types van studies nodig microscopisch onderzoek van de interactie is getoond in figuren 3 en 4 38 om te bepalen of de polymicrobiële in…

Discussion

Momenteel is er geen informatie beschikbaar over complexe interacties tussen vaste semi-permanente leden van de ontvangende microbiome taxonomische die meerdere domeinen, dat wil zeggen, prokaryotische, eukaryotische en virale steken. Daarom ontwikkelden we een nieuw in vitro model systeem om biofilm initiatie door S. bestuderen aureus pt C. albicans HSV-1 of HSV-2 geïnfecteerde HeLa 229 (HeLa) cellen 38. De HeLa cel modelsysteem presenteert een uniek voordeel. Di…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

This project was supported by Midwestern University, IL Office of Research and Sponsored Programs (ORSP) and Midwestern University College of Dental Medicine-Illinois (CDMI).

Materials

C.albicans
BBL Sabouraud Dextrose BD 211584
Fungisel Agar Dot Scientific 7205A
S.aureus
Mannitol Salt Agar Troy Biologicals 7143B
Sheep blood agar Troy Biologicals 221239
Hela cells
1xDMEM (Dubelcco's Modified Eagle Medium, with 4.5 g/L glucose and L-glutamine, without sodium pyruvate Corning 10-017-CM
Gentamicin 50mg/ml Sigma 1397 50µg/ml final concentration in the complete DMEM
Trypsin EDTA (0.05% Trypsin, 0.53M EDTA)Solution 1X Corning 25-052-CI
Fetal Bovine Serum Atlanta Biologicals S11150 10% final concentration in the complete DMEM
Other medium and reagents
ONPG Thermo Scientific 34055
Ultra-Pure X gal Invitrogen 15520-018
1x HBSS (Hanks' Balanced Salt Solution) Corning 20-021-CV
1XPBS Dot Scientific 30042-500
RIPA Lysis Life Technologies 89901
Staining
Methanol Fisher Scientific A433P-4
HSV 1&2, specific for gD ViroStat 196
DAPI SIGMA D8417-5MG
Gram Crystal Violet Troy Biologicals 212527
Supplies
Petri dish 100X15 Dot Scientific 229693 
Petri dish 150X15 Kord Valmark 2902
96-Well plates Evergreen Scientific 222-8030-01F
24-well plates Evergreen Scientific 222-8044-01F
Culture tubes 100×13 Thomas Scientific 9187L61
Cover slip circles, 12mm Deckglaser CB00120RA1
DOWNLOAD MATERIALS LIST

Referências

  1. Palu, G., et al. Effects of herpes-simplex virus type-1 infection on the plasma-membrane and related functions of HeLa S3 cells. J Gen Virol. 75, 3337-3344 (1994).
  2. Vitiello, G., et al. Lipid composition modulates the interaction of peptides deriving from herpes simplex virus type I glycoproteins B and H with biomembranes. Biochim. Biophys. Acta-Biomembr. 1808, 2517-2526 (2011).
  3. Bradley, H., Markowitz, L. E., Gibson, T., McQuillan, G. M. Seroprevalence of Herpes Simplex Virus Types 1 and 2-United States, 1999-2010. J. Infect. Dis. 209, 325-333 (2014).
  4. Szpara, M. L., et al. Evolution and diversity in Human Herpes Simplex Virus genomes. J Virol. 88, 1209-1227 (2014).
  5. Arduino, P. G., Porter, S. R. Herpes Simplex Virus Type I infection: overview on relevant clinico-pathological features. J Oral Pathol Med. 37, 107-121 (2008).
  6. Looker, K. J., Garnett, G. P. A systematic review of the epidemiology and interaction of herpes simplex virus types 1 and 2. Sex. Transm. Infect. 81, 103-107 (2005).
  7. Taylor, T. J., Brockman, M. A., McNamee, E. E., Knipe, D. M. Herpes simplex virus. Front Biosci. 7, 752-764 (2002).
  8. Bernstein, D. I., et al. Epidemiology, clinical presentation, and antibody response to primary infection with Herpes Simplex Virus Type 1 and Type 2 in young women. Clinical infectious diseases : an official publication of the Infectious Diseases Society of America. 56, 344-351 (2013).
  9. Sacks, S. L., et al. HSV shedding. Antiviral Res. 63, 19-26 (2004).
  10. Brandhorst, T. T., et al. Structure and Function of a Fungal Adhesin that Binds Heparin and Mimics Thrombospondin-1 by Blocking T Cell Activation and Effector Function. PLoS Pathog. 9, (2013).
  11. Green, J. V., et al. Heparin-Binding Motifs and Biofilm Formation by Candida albicans. Journal of Infectious Diseases. 208, 1695-1704 (2013).
  12. Khalil, M. A., Sonbol, F. I. Investigation of biofilm formation on contact eye lenses caused by methicillin resistant Staphylococcus aureus. Niger. J. Clin. Pract. 17, 776-784 (2014).
  13. Shanks, R. M. Q., et al. Heparin stimulates Staphylococcus aureus biofilm formation. Infection and Immunity. 73, 4596-4606 (2005).
  14. Tiwari, V., et al. Role for 3-O-sulfated heparan sulfate as the receptor for herpes simplex virus type 1 entry into primary human corneal fibroblasts. J Virol. 80, 8970-8980 (2006).
  15. Delboy, M. G., Patterson, J. L., Hollander, A. M., Nicola, A. V. Nectin-2-mediated entry of a syncytial strain of herpes simplex virus via pH-independent fusion with the plasma membrane of Chinese hamster ovary cells. Virol J. 3, (2006).
  16. Di Giovine, P., et al. Structure of Herpes Simplex Virus Glycoprotein D Bound to the Human Receptor Nectin-1. PLoS Pathog. 7, (2011).
  17. Hauck, C. R. Cell adhesion receptors – signaling capacity and exploitation by bacterial pathogens. Medical Microbiology and Immunology. 191, 55-62 (2002).
  18. Kramko, N., et al. Early Staphylococcus aureus-induced changes in endothelial barrier function are strain-specific and unrelated to bacterial translocation. Int. J. Med. Microbiol. 303, 635-644 (2013).
  19. Roy, S., Nasser, S., Yee, M., Graves, D. T., Roy, S. A long-term siRNA strategy regulates fibronectin overexpression and improves vascular lesions in retinas of diabetic rats. Molecular vision. 17, 3166-3174 (2011).
  20. Sato, R., et al. Impaired cell adhesion, apoptosis, and signaling in WASP gene-disrupted Nalm-6 pre-B cells and recovery of cell adhesion using a transducible form of WASp. Int. J. Hematol. 95, 299-310 (2012).
  21. Shukla, S. Y., Singh, Y. K., Shukla, D. Role of Nectin-1, HVEM, and PILR-alpha in HSV-2 entry into human retinal pigment epithelial cells. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 50, 2878-2887 (2009).
  22. Stump, J. D., Sticht, H. Mutations in herpes simplex virus gD protein affect receptor binding by different molecular mechanisms. J Molecu Model. 20, (2014).
  23. Zelano, J., Wallquist, W., Hailer, N. P., Cullheim, S. Expression of nectin-1, nectin-3, N-cadherin, and NCAM in spinal motoneurons after sciatic nerve transection. Experimental Neurology. 201, 461-469 (2006).
  24. Akhtar, J., et al. HVEM and nectin-1 are the major mediators of herpes simplex virus 1 (HSV-1) entry into human conjunctival epithelium. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 49, 4026-4035 (2008).
  25. Heo, S. K., et al. LIGHT enhances the bactericidal activity of human monocytes and neutrophils via HVEM. J. Leukoc. Biol. 79, 330-338 (2006).
  26. . National Nosocomial Infections Surveillance (NNIS) System Report. Am J Infect Control. 32, 470-485 (2004).
  27. Wisplinghoff, H., et al. Nosocomial bloodstream infections in US hospitals: analysis of 24,179 cases from a prospective nationwide surveillance study. Clinical infectious diseases : an official publication of the Infectious Diseases Society of America. 39, 1093-1093 (2004).
  28. Colacite, J., et al. Pathogenic potential of Staphylococcus aureus strains isolated from various origins. Ann. Microbiol. 61, 639-647 (2011).
  29. Colombo, A. V., et al. Quantitative detection of Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis and Pseudomonas aeruginosa in human oral epithelial cells from subjects with periodontitis and periodontal health. J. Med. Microbiol. 62, 1592-1600 (2013).
  30. Merghni, A., Ben Nejma, M., Hentati, H., Mahjoub, A., Mastouri, M. Adhesive properties and extracellular enzymatic activity of Staphylococcus aureus strains isolated from oral cavity. Microb Pathogen. 73, 7-12 (2014).
  31. Donders, G. G. G., et al. Definition of a type of abnormal vaginal flora that is distinct from bacterial vaginosis: aerobic vaginitis. Bjog. 109, 34-43 (2002).
  32. Li, J. R., McCormick, J., Bocking, A., Reid, G. Importance of vaginal microbes in reproductive health. Repro Sci. 19, 235-242 (2012).
  33. Jarvis, W. R. The epidemiology of colonization. Infect Cont Hosp Epidemiol. 17, 47-52 (1996).
  34. Okonofua, F. E., Akonai, K. A., Dighitoghi, M. D. Lower genital-tract infections in infertile nigerian women compared with controls. Genitourin Med. 71, 163-168 (1995).
  35. Nenoff, P., et al. Mycology – an update Part 2: Dermatomycoses: Clinical picture and diagnostics. J Der Deutschen Dermatol Gesellschaft. 12, 749-779 (2014).
  36. Hubbard, S., et al. Contortrostatin, a homodimeric disintegrin isolated from snake venom inhibits herpes simplex virus entry and cell fusion. Antivir. Ther. 17, 1319-1326 (2012).
  37. Shukla, S. Y., Singh, Y. K., Shukla, D. Role of Nectin-1, HVEM, and PILR-α in HSV-2 entry into human retinal pigment epithelial cells. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 50, 2878-2887 (2009).
  38. Plotkin, B. J., Sigar, I. M., Tiwari, V., Halkyard, S. Herpes simplex virus (HSV) modulation of Staphylococcus aureus. and Candida albicans.initiation of HeLa 299 cell-associated biofilm. Curr Microbiol. , (2016).
  39. Alva-Murillo, N., Lopez-Meza, J. E., Ochoa-Zarzosa, A. Nonprofessional phagocytic cell receptors involved in Staphylococcus aureus internalization. Biomed Res Internat. , (2014).
  40. Calderone, R. A., Scheld, W. M. Role of fibronectin in the pathogenesis of candidal infections. Reviews of infectious diseases. 9, 400-403 (1987).
  41. Fowler, T., et al. Cellular invasion by Staphylococcus aureus involves a fibronectin bridge between the bacterial fibronectin-binding MSCRAMMs and host cell beta1 integrins. European journal of cell biology. 79, 672-679 (2000).
  42. Mao, L., Franke, J. Symbiosis, dysbiosis, and rebiosis-The value of metaproteomics in human microbiome monitoring. Proteomics. 15, 1142-1151 (2015).
  43. Christopher, R. A., Kowalczyk, A. P., McKeown-Longo, P. J. Localization of fibronectin matrix assembly sites on fibroblasts and endothelial cells. J Cell Sci. 110, 569-581 (1997).
  44. Heino, J., Kapyla, J. Cellular receptors of extracellular matrix molecules. Current Pharm Des. 15, 1309-1317 (2009).
  45. Hynes, R. O., et al. A large glycoprotein lost from the surfaces of transformed cells. Annals of the New York Academy of Sciences. 312, 317-342 (1978).
  46. Mao, Y., Schwarzbauer, J. E. Fibronectin fibrillogenesis, a cell-mediated matrix assembly process. Matrix biology : journal of the International Society for Matrix Biology. 24, 389-399 (2005).
  47. Schwarzbauer, J. E., DeSimone, D. W. Fibronectins, their fibrillogenesis, and in vivo functions. Cold Spring Harbor perspectives in biology. 3, (2011).
  48. Abdelmegeed, E., Shaaban, M. I. Cydooxygenase inhibitors reduce biofilm formation and yeast-hypha conversion of fluconazole resistant Candida albicans. J. Microbiol. 51, 598-604 (2013).
  49. Gow, N. A. Germ tube growth of Candida albicans. Current topics in medical mycology. 8, 43-55 (1997).
  50. Liu, Y. P., Filler, S. G. Candida albicans Als3, a multifunctional adhesin and invasin. Eukaryot. Cell. 10, 168-173 (2011).
  51. Lu, Y., Su, C., Liu, H. Candida albicans hyphal initiation and elongation. Trends Microbiol. 22, 707-714 (2014).
  52. Kabir, M. A., Hussain, M. A., Ahmad, Z. Candida albicans: A model organism for studying fungal pathogens. ISRN microbiology. 2012, 538694 (2012).
  53. Ovchinnikova, E. S., Krom, B. P., Busscher, H. J., van der Mei, H. C. Evaluation of adhesion forces of Staphylococcus aureus along the length of Candida albicans hyphae. BMC Microbiol. 12, (2012).
  54. Peters, B. M., et al. Staphylococcus aureus adherence to Candida albicans hyphae is mediated by the hyphal adhesin Als3p. Microbiology-Sgm. 158, 2975-2986 (2012).

Tags

BiofilmViral InfectionOpportunistic PathogensStaphylococcus AureusCandida AlbicansHSVCMVAdenovirusHeLa CellsC. AlbicansGerm TubeYeast FormAdherenceAttachmentMicrobiomeMultiplicity Of InfectionReporter VirusParaformaldehyde GlutaraldehydeDMEMTrypsinHBSSOD 600
check_url/pt/54162?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citar este artigo
Plotkin, B. J., Sigar, I. M., Tiwari, V., Halkyard, S. Determination of Biofilm Initiation on Virus-infected Cells by Bacteria and Fungi. J. Vis. Exp. (113), e54162, doi:10.3791/54162 (2016).
Baixar citação
Reimpressões e Permissões

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image