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Method Article
在这里,我们通过探索利什曼原虫感染的树突状细胞迁移来研究利什曼原虫与宿主相互作用的意义。描述了树突状细胞的分化和感染、迁移分析以及粘附复合物和肌动蛋白动力学的评估。当感染利什曼原虫或其他细胞内寄生虫物种时,该方法可应用于其他宿主细胞迁移研究。
利什曼原虫 是一种细胞内原生动物寄生虫,可引起广泛的临床表现,从自消退的局部皮肤病变到高度致命的内脏疾病。据估计,全球目前有 1200 万人受到感染,另有 3.5 亿人面临感染风险。众所周知,被 利什曼原虫 寄生虫感染的宿主细胞(如巨噬细胞或树突状细胞)可以迁移到不同的宿主组织,但迁移如何促进寄生虫传播和归巢仍然知之甚少。因此,评估这些寄生虫调节宿主细胞反应、粘附和迁移的能力将阐明疾病传播和内脏化所涉及的机制。细胞迁移是一个复杂的过程,其中细胞经历极化和突出,使它们能够迁移。这个过程由肌动蛋白和基于微管蛋白的微管动力学调节,涉及不同的因素,包括细胞与底物粘附的调节。已经使用几个模型研究了细胞粘附和迁移过程。在这里,我们描述了一种表征 利什曼原虫 感染期间宿主细胞迁移方面的方法。该详细方案介绍了树突状细胞的分化和感染、宿主细胞运动和迁移的分析以及粘附复合物和肌动蛋白动力学的形成。该 体外 方案旨在进一步阐明利 什曼原虫 在脊椎动物宿主组织内传播的机制,也可以修改并应用于其他细胞迁移研究。
利什曼病是一种被忽视的热带病,由属于利什曼原虫属的原生动物寄生虫引起,可导致广泛的临床表现,从自愈的局部皮肤病变到该病的致命内脏形式。据估计,每年出现多达 100 万例新的利什曼病病例,据报道,目前全球有 1200 万人感染1。内脏利什曼病 (VL) 如果不及时治疗,在 95% 以上的病例中可能是致命的,每年导致超过 50,000 人死亡,影响南美洲、东非、南亚和地中海地区的数百万人2。新世界 VL 的主要病原体婴儿利什曼原虫是通过受感染的雌性白蛉在采血过程中传播给人类的 3。这些寄生虫被吞噬细胞(例如巨噬细胞和树突状细胞)识别和内化 3,4,5。在这些细胞内,寄生虫分化成细胞内形式,称为无鞭毛细胞,然后繁殖并通过淋巴系统和血液运输到不同的宿主组织 6,7。然而,利什曼原虫寄生虫在脊椎动物宿主中传播的机制,以及宿主细胞迁移在此过程中的作用,仍不清楚。
细胞迁移是一个复杂的过程,由所有有核细胞(包括白细胞)执行8。根据细胞迁移的经典循环模型,这个过程涉及几个整合的分子事件,可以分为五个步骤:前沿突起;前缘与基体触点的粘附;细胞质收缩;细胞的后缘从接触部位释放;以及膜受体从细胞后部到前部的回收9。
为了发生细胞迁移,必须形成突起,然后通过附着在细胞外基质上来稳定。在参与促进细胞迁移的不同受体类型中,整合素是值得注意的。整合素激活导致迁移相关信号传导;然后通过黏着斑激酶 (FAK) 和 Src 家族激酶,以及 talin、vinculin 和 paxillin 分子提示 10,11,12 进行细胞内信号转导。桩蛋白被活化激酶(包括 FAK)磷酸化,导致效应分子的募集,从而转导促进细胞迁移的外部信号。已经表明桩蛋白是一种细胞内分子,对细胞粘附、肌动蛋白聚合和细胞迁移过程至关重要 13,14,15。
肌动蛋白细胞骨架在吞噬细胞的极化和迁移中起着核心作用16。在细胞迁移过程中,由于肌动蛋白聚合而形成的突起通过细胞粘附到细胞外基质上而变得稳定。这个过程可能受到与肌动蛋白细胞骨架相关的整合素受体的调节 17,18,19。几种肌动蛋白结合蛋白可调节细胞突起中肌动蛋白聚合的速率和组织20。研究表明,RhoA、Rac 和 Cdc42 在细胞外因子刺激贴壁细胞后调节肌动蛋白重组21,22。在迁移过程中,Rac1 和 Cdc42 位于细胞的前缘,分别控制板状伪足和丝状伪足的延伸,而位于细胞后部的 RhoA 调节肌动球蛋白细胞骨架的收缩 15,23,24,25。
研究表明,利什曼原虫感染可调节宿主细胞功能,例如粘附在细胞基质上和迁移 26,27,28,29,30,31。未成熟的 DC 存在于外周组织中;与 PAMPS 相互作用后,这些细胞被激活并迁移到引流淋巴结,促使抗原呈递给 T 细胞。先前使用小鼠模型的研究表明,亚马逊乳杆菌感染导致 DC 向引流淋巴结的迁移减少29。研究还证明,粘附过程的抑制减少了 30 型李斯特菌感染后的 DC 迁移。尽管如此,DC 迁移对寄生虫在宿主中传播的影响以及这一过程中涉及的机制仍然知之甚少。
在这里,我们提出了一个编译的分步方案,用于执行涉及利什曼原虫感染的人类 DC 的体外粘附和迁移测定。该方法不仅包括 DC 的分化和感染,还允许分析宿主细胞的运动和迁移、粘附复合物的形成以及肌动蛋白动力学。目前描述的体外方案允许研究人员进一步研究利什曼原虫在脊椎动物宿主组织内传播的机制,并且也可以进行作并应用于其他细胞迁移研究。
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此处描述的程序已获得 Gonçalo Moniz 研究所机构审查委员会(IGM-FIOCRUZ,协议编号 2.751.345)的批准。血液样本来自健康的志愿捐献者。动物实验程序根据巴西法律 11.784/2008 通过的动物研究伦理原则进行,并获得了 Gonçalo Moniz 研究所动物研究伦理委员会(IGM-FIOCRUZ,协议编号 014/2019)的批准和许可。
1. 人树突状细胞的分离和分化
2. 婴儿利什曼原虫培养
注意: 婴儿利什曼原虫 (MCAN/BR/89/BA262) 寄生虫用于该测定。用 20 μL 含有 1 x 106 L 婴儿 前鞭毛体的无菌盐水溶液静脉感染仓鼠。1 至 2 个月后,对动物实施安乐死,从脾脏中恢复利 什曼原虫 的无鞭毛体形式并分化为前鞭毛体33。
3. 人树突状细胞感染
4. 使用细胞培养小室进行迁移检测
5. 免疫荧光肌动蛋白聚合的粘附测定和评估
注:对于此测定,请使用带盖玻片的 24 孔板。
主要解决方案 | 化合物 | 稀释剂 | |
氯化铵溶液 | 0,134 克 NH4Cl | 50 毫升 PBS 1X | |
皂苷 15% | 150 毫克皂苷 | 1 mL de PBS 1X | |
牛血清白蛋白 (ABS) 10% | 1 克 ABS | 10 mL PBS 1X | |
次要解决方案 | 组件 1 | 组件 2 | 组件 3 |
皂苷 0.15% | 1mL 皂苷 15% | 100 mL PBS 1X | - |
PBS 1X / ABS 3% / 皂苷 0.15% | 13.8 mL PBS 1X | 6 mL ABS 10% | 200 μL 皂苷 15% |
PBS1X / ABS 0.3% / 皂苷 0.15%: | 19.2 mL PBS 1X | 0.6 mL ABS 10% | 200 μL 皂苷 15% |
PBS 1X / ABS 1% / 皂苷 0.15% | 17.8 mL PBS 1X | 2 mL ABS 10% | 200 μL 皂苷 15% |
表 1:缓冲液配方。
6. 使用 FIJI 进行共聚焦显微镜、图像采集和定量
注意:要获取/捕获免疫荧光图像,请使用共聚焦激光扫描显微镜。建议使用油浸式 63 倍物镜以获得最佳分辨率。
7. 统计分析
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本文描述的该方案能够评估细胞迁移及其相关机制,例如肌动蛋白动力学和粘附,从而提供了一种工具来确定利 什曼原虫感染的宿主细胞在脊椎动物宿主内的迁移。此处介绍的结果表明,这种 体外 测定可在 体内 实验之前快速一致地指示细胞粘附、迁移和肌动蛋白动力学的变化。
首先,按照无菌技术和实验室方案成功培养细胞?...
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此处描述的使用细胞培养膜插入系统评估细胞迁移的方法允许研究人员在二维环境中研究细胞的迁移反应。在这种技术中,某些步骤被认为是关键的。首先,人类 DC 的分化和利 什曼原虫 感染是决定性的,因为感染率取决于供体。每个实验使用多个供体和健康的 利什曼原虫 培养物将获得更一致的结果。寄生虫在宿主动物中维持也很重要,这有利于毒力菌株?...
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作者声明他们没有相互竞争的经济利益。
这项工作得到了 Bahia 研究支持基金会 (Fapesb) 的支持,资助号 9092/2015。作者感谢 CNPq、Capes 和 Fapesb 通过奖学金提供的经济支持。作者感谢 Andris K. Walter 的批判性分析、英语语言修订和手稿编辑帮助。
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
16 Gauge needle | Descarpack | 353101 | |
24 well cell culture plate | JET-BIOFIL | J011024 | |
25 Gauge needle | Descarpack | 353601 | |
Albumin from bovine serum | Sigma Aldrich | A2153-100G | |
Ammonium chloride | Sigma Aldrich | A-0171 | |
Anti-mouse IgG, Alexa Fluor 488 | Invitrogen | A32723 | |
Anti-mouse IgG, Alexa Fluor 594 | Invitrogen | A11032 | |
Anti-rabbit IgG, Alexa Fluor 568 | Invitrogen | A11011 | |
CD14 MicroBeads | MACS Myltenyi Biotec | 130-050-201 | |
Cell Culture Flask 25cm2 | SPL | 70125 | |
Cellstripper | Corning | 25-056-CI | |
Confocal microscope | Leica | TCS SP8 | |
Coverslip circles 13mm | Perfecta | 10210013CE | |
Dissecting Forceps | VWR | 82027-406 | |
EDTA | Sigma Aldrich | E6758 | |
Falcon tube | KASVI | K19-0051 | |
Fetal Bovine Serum | gibco | 16000044 | |
Fluorescence microscope | Olympus | BX51 | |
Glass slide 25,4x76,2mm | Perfecta | 200 | |
Hemin bovine | Sigma Aldrich | H2250 | |
Hemocytometer | Perfecta | 7302HD | |
Histopaque® 1077 | Sigma Aldrich | 10771 | |
MACS buffer | MACS Myltenyi Biotec | 130-091-221 | |
Minimum Essential Medium | Gibco | 41090093 | |
Mouse anti-Rac1 | BD | 610650 | |
Paraformaldehyde | Sigma Aldrich | 158127 | |
Phalloidin Alexa Fluor 488 | Invitrogen | A12379 | |
Phosphate Buffered Saline | ThermoFisher | AM9624 | |
Polycarbonate Membrane Transwell Inserts - Pore size 5.0 µm | Corning | 3421 | |
ProLong Gold DAPI kit | Invitrogen | P36931 | |
Rabbit anti-Cdc42 | Invitrogen | PA1-092X | |
Rabbit anti-FAK (pTyr397) | Invitrogen | RC222574 | |
Rabbit anti-paxilin (pTyr118) | Invitrogen | QF221230 | |
Rabbit anti-RhoA | Invitrogen | OSR00266W | |
Recombinant Human CCL3 | R&D Systems | 270-LD-010 | |
Recombinant Human GM-CSF | PeproTech | 300-03 | |
Recombinant Human IL-4 | PeproTech | 200-04 | |
Recombinant Human M-CSF | PeproTech | 300-25 | |
RPMI 1640 Medium | Gibco | 21870076 | |
Saponin | Sigma Aldrich | 47036 – 50G – F | |
Syringe 3 mL | Descarpack | 324201 | |
Trypan Blue | Gibco | 15250061 |
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