تحليل الأضرار الظهارية التي تنتجها<em> المتحولة الحالة للنسج</em> عدوى
Summary
عدوى الإنسان عن طريق المتحولة الحالة للنسج يؤدي إلى الأميبية، سببا رئيسيا من أسباب الإسهال في البلدان الاستوائية. وبدأت العدوى عن طريق التفاعلات الممرض مع الخلايا الظهارية في الأمعاء، مما أدى إلى افتتاح اتصالات خلية خلية، وبالتالي الإسهال، يليه في بعض الأحيان عن طريق العدوى الكبد. توفر هذه المقالة نموذج لتقييم مبكر التفاعلات المضيف الممرض لتحسين فهمنا للالأميبية المرضية.
Abstract
المتحولة الحالة للنسج هو العامل المسبب للالأميبية الإنسان، سببا رئيسيا من أسباب الإسهال وخراج الكبد في البلدان الاستوائية. وبدأت العدوى عن طريق التفاعل بين الممرض مع الخلايا الظهارية في الأمعاء. هذا التفاعل يؤدي إلى اختلال الهياكل بين الخلايا مثل منعطفات ضيقة (TJ). TJ ضمان الختم من طبقة الطلائية لفصل الأنسجة المضيف من التجويف الأمعاء. تقديم الدراسات الحديثة أدلة على أن تعطل TJ من البروتين EhCPADH112 الطفيلية هو شرط أساسي لE. غزو نسج أن يترافق ضعف حاجز الظهارية. وبالتالي، فإن تحليل الآليات الجزيئية المشاركة في TJ التفكيك خلال E. غزو نسج هو من أهمية قصوى لتحسين فهمنا للالأميبية المرضية. تقدم هذه المقالة نموذج السهل الذي يسمح للتقييم الأولي التفاعلات المضيف الممرض واحتمال غزو الطفيليات. المعلمات ليتم تحليلها وتشمل رالمقاومة الكهربائية ransepithelial، تفاعل EhCPADH112 مع مستقبلات سطح الظهارية، والتغيرات في التعبير وتوطين علامات صلي الظهارية وتوطين الجزيئات الطفيليات داخل الخلايا الظهارية.
Introduction
المتحولة الحالة للنسج الأوالي هو خلية واحدة مسؤولة من الأميبية الإنسان، عدوى معوية تسبب الالتهاب والإسهال. E. نسج تصيب ما يصل إلى 50 مليون شخص سنويا، ولكن فقط حوالي 10٪ من المصابين تطوير الأعراض المصاحبة لالأميبية 1. تحدث العدوى عند ابتلاع الطعام الملوث أو المياه التي تحتوي على E. الخراجات نسج. في الأمعاء، والخراجات إنتاج النواشط الحية التي تلتزم القولون الميوسين وتتكاثر 2. النواشط عادة ما تشكل الخراجات التي تفرز عن طريق البراز. في حالات أخرى وذلك لأسباب غير معروفة حتى الآن، النواشط كسر الطبقة الظهارية المعوية وغزو الأنسجة الكامنة. في أسوأ الحالات، فإنها تدخل مجرى الدم وتؤثر على أعضاء أخرى مثل الكبد 3.
كسر حاجز الظهارية يتطلب تعطيل هياكل transmembranal الظهارية التي تحافظ على خلايا انضم. الخلايا الظهاريةوتشكل الاتصالات عن طريق مجمع صلي قمية تتألف من ضيق (TJ) والملتصقة تقاطعات (AJ)، وdesmosomes 4. التقاطعات الأكثر القمي هي TJ، وبالتالي، فهي أول حاجز بالإهانة من قبل E. نسج وبعض مسببات الأمراض الأخرى خلال الغزو المضيف. وتتألف TJ مستقبلات الالتصاق transmembranal مثل claudins، occludin وجزيئات الالتصاق صلي (JAM) التي تشارك في التفاعلات متغايرة الحبيبات وطي أو مع مستقبلات الخلية المجاورة. يتم داخل الخلية ملزمة من قبل جزيئات السقالة من النطيقة نطيقة (ZO) الأسرة التي تربط مستقبلات الالتصاق إلى الهيكل الخلوي الأكتين لتوفير مزيد من القوة الميكانيكية للظهارة. TJ هي المسؤولة عن ختم الأنسجة المعوية من التجويف الأمعاء، ومنع تسرب المياه المفرطة والمذاب. وهكذا، بعد تتعطل TJ من الطفيليات، وغزت الأنسجة. E. نسج تفرز العديد من الجزيئات مثل: (ط) المتورطين في التصاق الأميبات لTARGوآخرون خلايا 5؛ (ب) العوامل غشاء النشطة المشاركة في قتل الخلايا المضيفة التي كتبها إيماس، على سبيل المثال الببتيدات المكونة للقناة أيون يطلق amoebapores 6،7؛ و (iii) proteinases التي تتحلل البروتينات المصفوفة خارج الخلية والأنسجة التوسط تفكك 5،8،9.
البروتيني السيستين EhCP112 وجزيء التصاق EhADH112 التي تشكل معا مجمع EhCPADH112 هما E. نسج الفوعة البروتينات التي تلعب دورا رئيسيا في تفكك TJ 10. النواشط الحية، ومجموع لست] ومنتجاتها يفرز لحث على التغيرات الجزيئية في TJ اضطراب معقدة وظيفية من حاجز الظهارية. في هذه الدراسة، تبين أن EhCP112 وEhADH112 التفاعل مع occludin وclaudin-1 البروتينات مما يؤدي إلى استيعاب وتدهور البروتينات الخلايا، مما يسهل E. مدخل للنسج من خلال مسار paracellular.
لدينا البيانات وتلك سو مجموعات أخرى 11-17 تشير بقوة إلى ضرورة التفاعلات المضيف الممرض المحددة التي تسمح غزو الطفيليات. كشف الأساس الجزيئي لهذه التفاعلات أمر في غاية الأهمية من أجل فهم أفضل للالأميبية المرضية. اضطراب انتقائية من قبل TJ النواشط، وتتميز زيادة نفاذية paracellular، يمكن قياس انخفاض في المقاومة الكهربائية بطريق الظهارة (TER). ونقل البروتينات الطفيلية نحو ظهائر المضيف يمكن تحديده من خلال تلطيخ المناعي ومتحد البؤر المجهري الليزر، وهي طريقة التي يمكن أن تكشف أيضا عن المشاركة في توطين عوامل الفوعة الاميبا مع علامات تشير صلي الظهارية التفاعلات المباشرة ممكن. في هذه المقالة، ونحن تصف بالتفصيل كيف تزرع الخلايا الظهارية والنواشط، تحصد والتلاعب بها لدراسة التفاعلات المضيف الممرض وعواقبها.
Protocol
Representative Results
Discussion
من أجل دراسة في المختبر التفاعلات المضيف الممرض خلال العدوى الظهارية بواسطة E. نسج، لا بد من العمل مع الثقافات الراسخة في كل من الخلايا الظهارية والنواشط. على سبيل المثال، سابقا، E. وعادة ما أنشئت الثقافات نسج بالتعاون مع أنواع معينة من البكتيريا أ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by grants from the Institute of Science and Technology of the Federal District (ICyTDF, 64/2012 to EO) and the Mexican Council for Science and Technology (Conacyt, 179895 to MS).
Materials
| Entamoeba histolytica HM1:IMSS, Clone A | IMSS Hospital, Mexico | Without/number | Virulent trophozoites18 |
| TYI broth | Becton, Dickinson and Company Merck Merck Merck J.T. Baker Reproquifin SIGMA-Aldrich SIGMA-Aldrich |
211862 K35625437 626 21578 4873 3252-01 CAS 50-81-7 C7880 F-5879 |
3.45% BBL Biosate peptone 58 mM glucose 39 mM NaCl 5 mM KH2PO4 6.5 mM K2HPO4 16.3 mM ascorbic acid 8.1 mM L-cysteine 0.1 mM ferric ammonium citrate, adjust pH 6.819 |
| Bovine serum adult | Microlab , Labs., Mex. | SU146 | Use at 10% and inactivated to 56° C for 30 min |
| Diamond vitamin mixture- Tween 80 | In vitro | SR-07 | Use at 3% |
| Penicillin | Lakeside, Méx. | 34564SSA IV | 0.5 IU/mL |
| Streptomycin | Lakeside, Méx. | 75757SSA IV | 35 µg/ mL |
| Pyrex 15 mL screw cap culture tubes with PTFE lined phenolic caps | Corning-Pyrex | 9826-16X | 16×125 mm, capacity 15 mL and caps fabricated from special formula resistant to effects of temperature |
| Cell culture plates, 6 Well | Corning-Costar | 3516 | Sterile plates, well diameter 34.8 mm and growth area 9.5 cm2. Rings on lid prevent cross-contamination |
| 25cm2 cell culture flask | Corning-Costar | 430168 | Canted neck flasks |
| MDCK (Madin Darby canine kidney) type I | American Type Culture Collection | CCL34 | Kidney epithelial cells grown between the 60th and 90th passage |
| DMEM medium | Gibco | 12800-017 | Dulbecco's Modified Eagle Medium with high glucose. |
| Neonate Calf Serum | In vitro | S-02 | Use at 10%. |
| Penicillin/Streptomycin mixture | In vitro | A-01 | Stock solution 10,000 U/µg/mL |
| Insulin | AMSA | 398MJ94SSA IV | Stock solution 100 IU/mL |
| Trypsin solution | In vitro | EN-005 | 0.05% enzyme solution without calcium and magnesium |
| 75cm2 cell culture flask | Corning-Costar | 430720 | Canted neck flasks for trophozoite culture in TYI-S-33 medium |
| Transwell permeable supports | Corning-Costar | 3470 | 0.4. µm polyster membrane, 6.5 mm insert in 24 well plate, growth area 0.3 cm2 |
| 24 well cell culture dish | Corning-Costar | 3524 | Clear polystyrene, treated for optimal cell attachment, sterilized by gamma radiation and certified non-pyrogenic |
| Complete Mini | Roche | 11836 153 001 | Protease inhibitor cocktail inhibits a broad spectrum of serine, cysteine and metallo-proteases. Final concentration 1 mM |
| Trans-epoxysuccinyl-L-leucylamido (4-guanidino) butane (E-64) | SIGMA-Aldrich | E3132 | Cystein protease inhibitor, final concentration 40 µg/mL |
| pαZO-1 | Invitrogen | 402200 | IgG rabbit policlonal antibody against a synthetic peptide in the middle region of the ZO-1 human protein |
| mαEhCPADH112 | Homemade antibody | Without/ Number | IgM mouse monoclonal antibody against 444-601 epitope located at C-terminal of EhCPADH11221,27 |
| FITC-goat anti-mouse IgM | Zymed | 62-6811 | Fluorescein isotiocyanate (FITC)-labelled goat anti-mouse secondary antibody |
| TRITC- goat anti-rabbit IgG (H+L) | Zymed | 816114 | Tetramethyl-rhodamine isothiocyanate (TRITC)-labelled goat anti-rabbit IgG secondary antibody. |
| STX2 Electrode | World Precision Instrument | 102711 | Consists of a fixed pair of double electrodes, 4 mm wide and 1 mm thick. Each stick of the electrode pair contains a silver/silver-chloride pellet for measuring voltage and a silver electrode for passing current. For use with EVOM |
| EVOM epithelial voltohmmeter | World Precision Instrument | 12111 | Use in resistance mode and maintain unplugged during TER measurements |
| Neubauer chamber | MEARIENFELD | 610610 | Hemocytometer |
| Leica TCS_SP5_MO | Leica | Without/number | Laser confocal microscopy with Leica microsystems CMS Gmbh/leica Las af Lite/BIN software |
| Vectashield | Vector Laboratories, Inc. | H-1000 | Mounting medium for fluorescence |
| 4´, 6-diamino-2-phenylindole (Dapi) | SIGMA | D-9542 | 0.05 mM final concentration |
| Bovine serum albumin (BSA) | US Biological | A-1310 | 0.5% final concentration for blocking solution |
References
- Faust, D. M., Guillen, N. Virulence and virulence factors in Entamoeba histolytica, the agent of human amoebiasis. Microbes Infect. 14, 1428-1441 (2012).
- Stauffer, W., Ravdin, J. I. Entamoeba histolytica: an update. Curr Opin Infect Dis. 16, 479-485 (2003).
- Santi-Rocca, J., Rigothier, M. C., Guillen, N. Host-microbe interactions and defense mechanisms in the development of amoebic liver abscesses. Clin Microbiol Rev. 22, 65-75 (2009).
- Turner, J. R. Intestinal mucosal barrier function in health and disease. Nat Rev Immunol. 9, 799-809 (2009).
- Garcia-Rivera, G., et al. Entamoeba histolytica : a novel cysteine protease and an adhesin form the 112 kDa surface protein. Mol Microbiol. 33, 556-568 (1999).
- Leippe, M. Amoebapores. Parasitol Today. 13, 178-183 (1997).
- Leippe, M., Bruhn, H., Hecht, O., Grotzinger, J. Ancient weapons: the three-dimensional structure of amoebapore. A. Trends Parasitol. 21, 5-7 (2005).
- Ocadiz, R., et al. EhCP112 is an Entamoeba histolytica secreted cysteine protease that may be involved in the parasite-virulence. Cell Microbiol. 7, 221-232 (2005).
- Sajid, M., McKerrow, J. H. Cysteine proteases of parasitic organisms. Mol Biochem Parasitol. 120, 1-21 (2002).
- Betanzos, A., et al. The EhCPADH112 complex of Entamoeba histolytica interacts with tight junction proteins occludin and claudin-1 to produce epithelial damage. PLoS One. 8, (2013).
- Lauwaet, T., et al. Proteinase inhibitors TPCK and TLCK prevent Entamoeba histolytica induced disturbance of tight junctions and microvilli in enteric cell layers in vitro. Int J Parasitol. 34, 785-794 (2004).
- Leroy, A., et al. Contact-dependent transfer of the galactose-specific lectin of Entamoeba histolytica to the lateral surface of enterocytes in culture. Infect Immun. 63, 4253-4260 (1995).
- Leroy, A., Lauwaet, T., De Bruyne, G., Cornelissen, M., Mareel, M. Entamoeba histolytica disturbs the tight junction complex in human enteric T84 cell layers. FASEB J. 14, 1139-1146 (2000).
- Leroy, A., et al. Disturbance of tight junctions by Entamoeba histolytica: resistant vertebrate cell types and incompetent trophozoites. Arch Med Res. 31, (2000).
- Lauwaet, T., et al. Entamoeba histolytica trophozoites transfer lipophosphopeptidoglycans to enteric cell layers. Int J Parasitol. 34, 549-556 (2004).
- Kissoon-Singh, V., Moreau, F., Trusevych, E., Chadee, K. Entamoeba histolytica Exacerbates Epithelial Tight Junction Permeability and Proinflammatory Responses in Muc2(-/-) Mice. Am J Pathol. 182, 852-865 (2013).
- Lejeune, M., Moreau, F., Chadee, K. Prostaglandin E2 produced by Entamoeba histolytica signals via EP4 receptor and alters claudin-4 to increase ion permeability of tight junctions. Am J Pathol. 179, 807-818 (2011).
- Orozco, M. E., Martinez Palomo, A., Gonzalez Robles, A., Guarneros, G., Galindo, J. M. Interactions between lectin and receptor mediate the adhesion of E. histolytica to epithelial cells. Relation of adhesion to the virulence of the strains. Arch Invest Med (Mex). 13 Suppl 3, 159-167 (1982).
- Diamond, L. S., Harlow, D. R., Cunnick, C. C. A new medium for the axenic cultivation of Entamoeba histolytica and other Entamoeba. Trans R Soc Trop Med Hyg. 72, 431-432 (1978).
- Strober, W. Trypan blue exclusion test of cell viability. Curr Protoc Immunol. Appendix 3, (2001).
- Arroyo, R., Orozco, E. Localization and identification of an Entamoeba histolytica adhesin. Mol Biochem Parasitol. 23, 151-158 (1987).
- Diamond, L. S. Axenic cultivation of Entamoeba hitolytica. Science. 134, 336-337 (1961).
- Diamond, L. S. Techniques of axenic cultivation of Entamoeba histolytica Schaudinn, 1903 and E. histolytica-like amebae. J Parasitol. 54, 1047-1056 (1968).
- Dukes, J. D., Whitley, P., Chalmers, A. D. The MDCK variety pack: choosing the right strain. BMC Cell Biol. 12, (2011).
- Espinosa-Cantellano, M., Martinez-Palomo, A. Pathogenesis of intestinal amebiasis: from molecules to disease. Clin Microbiol Rev. 13, 318-331 (2000).
- Martinez-Palomo, A., et al. Structural bases of the cytolytic mechanisms of Entamoeba histolytica. J Protozool. 32, 166-175 (1985).
- Martinez-Lopez, C., et al. The EhADH112 recombinant polypeptide inhibits cell destruction and liver abscess formation by Entamoeba histolytica trophozoites. Cell Microbiol. 6, 367-376 (2004).
- Ocadiz-Ruiz, R., et al. Effect of the silencing of the Ehcp112 gene on the in vitro virulence of Entamoeba histolytica. Parasit Vectors. 6, 248 (2013).
- Johnson, L. G. Applications of imaging techniques to studies of epithelial tight junctions. Adv Drug Deliv Rev. 57, 111-121 (2005).
