Die Analyse der epithelialen Schäden Produziert von<em> Entamoeba histolytica</em> Infektion
Summary
Die Infektion des Menschen durch Entamoeba histolytica führt zu Amöbenruhr, eine Hauptursache für Durchfall in tropischen Ländern. Infektion durch Pathogen-Interaktionen mit Darmepithelzellen eingeleitet, provoziert die Öffnung der Zell-Zell-Kontakte und somit Durchfall, manchmal gefolgt von Leberinfektion. Dieser Artikel bietet ein Modell, um die frühen Wirt-Pathogen-Interaktionen zu bewerten, um unser Verständnis der Pathogenese Amöbenruhr zu verbessern.
Abstract
Entamoeba histolytica ist der Erreger der menschlichen Amöbenruhr, eine Hauptursache für Durchfall und Leber Abszess in tropischen Ländern. Infektion durch Wechselwirkung des Pathogens mit Darmepithelzellen eingeleitet. Diese Wechselwirkung führt zu einer Störung der interzellulären Strukturen wie tight junctions (TJ). TJ sicherzustellen Abdichtung der Epithelschicht auf das Wirtsgewebe von Darmlumen trennen. Neuere Studien belegen, dass eine Unterbrechung der TJ durch die parasitäre Protein EhCPADH112 ist eine Voraussetzung für E. histolytica Invasion, die von epithelialen Barrierestörung begleitet wird. Eine Analyse der molekularen Mechanismen in TJ Demontage während E. beteiligten histolytica Invasion ist von größter Bedeutung für unser Verständnis der Pathogenese Amöbenruhr zu verbessern. Dieser Artikel stellt eine einfache Modell, das die Beurteilung der ersten Wirt-Pathogen-Interaktionen und den Parasiten Invasionspotential ermöglicht. Parameter analysiert werden umfassen transepithelial elektrischen Widerstand, Interaktion von EhCPADH112 mit epithelialen Oberflächenrezeptoren, Veränderungen in der Expression und Lokalisation von epithelialen Marker junctional und Lokalisierung von Parasiten Moleküle innerhalb Epithelzellen.
Introduction
Entamoeba histolytica ist eine einzelne Zelle des menschlichen Protozoen verantwortlich Amöbenruhr, eine Darminfektion, die Entzündungen und Durchfall. E. histolytica infiziert, bis zu 50 Millionen Menschen jährlich, aber nur etwa 10% der Infizierten entwickeln die Symptome zu Amöbenruhr 1 zugeordnet. Infektion bei Einnahme von kontaminierten Lebensmitteln oder Wasser mit E. auftritt histolytica Zysten. Im Darm, Zysten produzieren Live-Trophozoiten, die zu Dickdarm-Mucin haften und sich vermehren 2. Trophozoiten bilden Zysten, die in der Regel über Stuhl ausgeschieden werden. In anderen Fällen und für noch unbekannten Gründen Trophozoiten brechen die Darm Epithelschicht und dringen in das darunter liegende Gewebe. Im schlimmsten Fall, den Blutkreislauf gelangen und sie auf andere Organe wie die Leber 3.
Brechen der epithelialen Barriere erfordert Störung der epithelialen transmembranalen Strukturen, die Zellen miteinander verbunden zu halten. EpithelzellenKontakte nach apikal junctional Komplex, bestehend aus fest (TJ) gebildet werden und Adhärenzverbindungen (AJ) und Desmosomen 4. Die apikal Gänge sind TJ, und deshalb sind sie die erste Barriere, die durch E. beleidigt histolytica und einige andere Krankheitserreger während der Host-Invasion. TJ aus transmembranären Adhäsionsrezeptoren wie Claudinen, Occludin und junctional Adhäsionsmoleküle (JAM), die Homo-oder heterophile Interaktion mit Rezeptoren der benachbarten Zelle in Eingriff besteht. Sie werden intrazellulär durch Gerüstmoleküle der Zonula occludens (ZO)-Familie, die die Haftung Rezeptoren an Aktin-Zytoskelett eine Verbindung zu weiteren mechanischen Festigkeit des Epithels bieten gebunden. TJ sind für die Abdichtung Darmgewebe von den Darmlumen, eine übermäßige Wasser-und Stoffleck verantwortlich. So, nach TJ sind durch den Parasiten gestört, Gewebe eingedrungen. E. histolytica sondert mehrere Moleküle, wie: (i) die in Adhäsion Amöben targ beteiligtenet Zellen 5; (Ii) die Membran-aktiven Faktoren, die an Tötung von Wirtszellen durch Exocytose, beispielsweise die Ionenkanal-bildende Peptide bezeichnet Amoebapores 6,7; und (iii) Proteasen, die extrazelluläre Matrixproteine abbauen und vermitteln Gewebe Zerfall 5,8,9.
Die Cysteinprotease EhCP112 und das Adhäsionsmolekül EhADH112, die zusammen den Komplex bilden EhCPADH112 zwei E. histolytica Virulenz Proteine, die bei der Demontage von TJ 10 eine wichtige Rolle spielen. Live-Trophozoiten, ihre Gesamtlysate und sezernierten Produkte induzieren molekularen Veränderungen in der TJ komplexe und funktionelle Störung der epithelialen Barriere. In dieser Studie wird gezeigt, dass EhCP112 und EhADH112 Interaktion mit Occludin und Claudin-1-Proteine, die zu der Internalisierung und Abbau von Zellproteinen und erleichtert E. histolytica Eingang durch den parazellulären Weg.
Unsere Daten und die of anderen Gruppen 11-17 stark darauf hin, die Notwendigkeit von spezifischen Wirt-Pathogen-Interaktionen, die Parasiteninvasion zu ermöglichen. Die Aufklärung der molekularen Grundlagen dieser Wechselwirkungen ist von größter Bedeutung für ein besseres Verständnis der Pathogenese Amöbenruhr. Selektive Störung des TJ-Trophozoiten, gekennzeichnet durch erhöhte parazelluläre Permeabilität kann durch eine Abnahme der transepithelialen elektrischen Widerstands (TER) gemessen werden. Die Übertragung von parasitären Proteinen in Richtung Host Epithelien kann durch Immunfluoreszenzfärbung und konfokale Lasermikroskopie, einer Methode, die auch Co-Lokalisation von Amöben Virulenzfaktoren mit Epithel-Junction-Markierungen, die mögliche direkte Interaktionen zeigen, bestimmt werden kann. In diesem Artikel beschreiben wir ausführlich, wie Epithelzellen und Trophozoiten angebaut, geerntet und manipuliert, um Wirt-Pathogen-Interaktionen und ihre Folgen zu untersuchen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Um in vitro Wirt-Pathogen-Interaktionen während epithelialen Infektion durch E. studieren histolytica, ist es entscheidend, mit etablierten Kulturen beider Epithelzellen und Trophozoiten zu arbeiten. Zum Beispiel, früher, E. histolytica Kulturen waren in der Regel in Verbindung mit bestimmten Arten von Bakterien oder Trypanosomatiden 22,23 etabliert. Jedoch Kokultivierung von E. histolytica Kulturen ist kontraproduktiv für das Studium der Wirt-Pathogen-Interakti…
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 |
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