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Mycobacterium leprae, el agente causante de la lepra, no crece in vitro. Describimos un fácil seguir el protocolo para preparar una suspensión bacilar para asegurar el mantenimiento de grandes cantidades de M. leprae para una variedad de aplicaciones. Protocolos para la propagación por el ratón de la inoculación de la almohadilla plantar, la evaluación de la viabilidad, la congelación y descongelación de stock bacilar se describen en detalle.
La lepra, causada por Mycobacterium leprae, es una enfermedad infecciosa importante que todavía es endémica en muchos países de todo el mundo, entre ellos Brasil. Actualmente no hay métodos conocidos para el cultivo de M. leprae in vitro, presentando un obstáculo importante en el estudio de este patógeno en el laboratorio. Por lo tanto, el mantenimiento y el crecimiento de M. cepas leprae se realizan preferiblemente en ratones desnudos atímicos (NU-Foxn1 nu). Las condiciones de laboratorio para el uso de los ratones son de fácil acceso, fácil de realizar, y permiten la normalización y el desarrollo de protocolos para la obtención de resultados reproducibles. En el presente informe se describe un protocolo sencillo para la purificación de los bacilos de bandoleros desnudos ratón utilizando tripsina, que produce una suspensión con restos celulares mínimo y con un alto índice de viabilidad bacteriana, según lo determinado por microscopía de fluorescencia. Una modificación en el método estándar para el recuento bacilar por Ziehl-Neelsentinción y microscopía de luz también está demostrada. Además, se describe un protocolo de congelación y descongelación stocks bacilar como un protocolo alternativo para el mantenimiento y conservación de M. cepas leprae.
La lepra, una enfermedad causada por Mycobacterium leprae, es un problema importante de salud pública en muchos países en todo el mundo 1,2. A pesar de ser conocida como una enfermedad infecciosa que afecta la piel y los nervios periféricos, todavía hay varias lagunas en el conocimiento sobre los mecanismos implicados en el complejo inmunopatogénesis de la enfermedad.
Entre las características desafiantes de M. leprae, que dificultan su estudio son su incapacidad para crecer en medios artificiales cultura y su tiempo relativamente largo duplicar (aproximadamente 14 días) 3,4. La mayoría de los procedimientos experimentales que utilizan M. leprae se configuran con bacilos purificadas de lesiones en la piel de los enfermos de lepra o de modelos animales experimentales, como armadillos y varias cepas de ratones 5,6.
Durante muchos años, los investigadores han dependido de purificación de M. leprae de lesiones cutáneas de LEPR multibacilarpacientes osy para su uso en los procedimientos experimentales. Varias condiciones de laboratorio para el cultivo in vitro o mantenimiento de M. vivo leprae se han intentado, pero hasta la fecha, los modelos animales han demostrado ser más adecuado para fines de investigación. En los años 1960 y 1970, los investigadores comenzaron a utilizar ratones y armadillos para la detección y evaluación de M. viabilidad leprae, control del crecimiento bacteriano en respuesta a anti-M. medicamentos leprae, y en el crecimiento y mantenimiento de cepas de micobacterias 2,4.
Los modelos animales tienen algunas limitaciones, sobre todo en los armadillos y los primates no humanos, incluidas las preocupaciones éticas, el costo de mantenimiento, infraestructura especial que se necesita para el mantenimiento de los animales, y la mala reproducibilidad de los resultados y de los rendimientos finales. Actualmente, los ratones son los animales modelo preferido para la investigación de la lepra. Las condiciones de laboratorio para el uso de los ratones son de fácil acceso, fácil de realizar, y permiten a los protocolos estandarizados 7.8.9. Los ratones desnudos se han utilizado en el mantenimiento de M. leprae cepas, ya que, incluso con cargas bacilos viables bajas, la respuesta inmunitaria deficiente de células T conduce a la formación de granulomas exuberante y buena multiplicación bacilar. Por lo tanto, este modelo animal se ha ganado una amplia aceptación en la comunidad investigadora de la lepra.
En el presente informe se describe un protocolo sencillo para la purificación enzimática de bacilos de almohadillas de ratón desnudo, destinados a la preparación de una M. suspensión leprae con restos celulares mínimo y con un alto índice de viabilidad bacteriana. La viabilidad se determinó por microscopía de fluorescencia, que puede realizarse rápidamente en el laboratorio. También demostramos una modificación en el método estándar para el recuento bacilar por tinción de Ziehl-Neelsen frío y microscopía de luz. Además, presentamos un protocolo alternativo para el mantenimiento y conservación de M. cepas leprae, lo que permite la congelación y descongelación de bacilar Stocks.
1. Preparación de la suspensión de Mycobacterium leprae
2. Fría Ziehl-Neelsen tinción
3. Determinación de viabilidad
4. Congelación / descongelación M. leprae Suspensión
5. Inoculación de ratones
El éxito del protocolo se puede evaluar en tres maneras. En primer lugar, la evaluación de la calidad del inóculo se determina por la cantidad de restos celulares y el porcentaje resultante de bacilos viables en la suspensión final (Ver Protocolo 3). Como se muestra en las figuras 1 y 2, la suspensión bacilar final contenía muy poco los desechos celulares y de alta viabilidad (puntuación de 0 +); tenga en cuenta que la mayoría de los bacilos tiñeron con la tinción fluorescente verde Syto 9 (mancha penetra 100% de ambas bacterias muertas y vivas, Figura 1) y sólo unos pocos bacilos teñidos con la tinción fluorescente PI rojo (tinte penetra sólo las bacterias con las membranas dañadas, Figura 2).
Figura 1. Syto 9 tinción de M. leprae suspensión. Fluorescencia verde demuestra la presencia de vivos y muertos M. leprae. 400X.
Figura 2. Tinción PI de M. leprae suspensión. Red de fluorescencia que muestra el pequeño número de muertos M. leprae. 400X.
En segundo lugar, un inóculo con una alta viabilidad tendrá un impacto en la multiplicación de bacilos en las almohadillas de las patas de los animales después de 4-5 meses después de la inoculación, con el desarrollo de lesión macroscópica obvia, como se muestra en el video (Protocolo 1). La tercera manera de evaluar el éxito del protocolo es mediante la evaluación de la supervivencia y multiplicación de AFB en almohadillas de las patas de ratones inoculados con bacilos que habían sido congelados durante diferentes períodos (Ver Protocolo 4).
"Cellspacing =" 0 "> Experimento (animal) Número de AFB / ml congelado el día 0 Puntuación de Viabilidad / día 0 Congelación periodo (días) Número de AFB inoculados después de la congelación Viabilidad puntuación después de la congelación Número de AFB / ml recuperados luego de 7 meses 1 (1) 1,0 x 10 7 0 + 60 1.7 x 10 5 1 + 2,3 x 10 8 1 (2) 1,0 x 10 7 0 + 60 1.7 x 10 5 1 + 3,8 x 10 7 1 (3) 1,0 x 10 7 0 + 60 1.7 x 10 5 1 + 8,5 x 10 7 1 (4) 1,0 x 10 7 0 + 60 1.7 x 10 5 1 + 4,6 x 10 7 2 (1) 1,0 x 10 7 0 + 15 4.2 x 10 5 1 + 1,7 x 10 7 2 (2) 1,0 x 10 7 0 + 15 4.2 x 10 5 1 + 4.8 x 10 6 2 (3) 1,0 x 10 7 0 + 15 4.2 x 10 5 1 + 8.6 x 10 6 3 (1) 1,0 x 10 7 0 + 15 1.7 x 10 5 1 + 1,2 x 10 7 3 (2) 1,0 x 10 7 0 + 15 1.7 x 10 5 1 + 1,8 x 10 7 3 (3) 1,0 x 10 7 0 + 15 1.7 x 10 5 1 + 1,8 x 10 7 3 (4) 1,0 x 10 7 0 + 15 1.7 x 10 5 1 + 2,6 x 10 7 3 (5) 1,0 x 10 7 0 + 15 1.7 x 10 5 1 + 3.7 x 10 6Tabla 1. Resultados de M. leprae multiplicación utilizando suspensiones posterior congelación.
Tabla 1 representa los resultados de M. crecimiento leprae utilizando suspensiones después de la congelación. La puntuación viabilidad de las suspensiones después de la descongelación fue de 1 +. El protocolo de congelación se llevó a cabo en tres experimentos independientes para probar diferentes períodos de congelación. En ambos experimentos con inóculos congelado durante 15 o 60 días, el resultado fue similar, propagation después de la congelación produjo 10-1.000 veces aumentan en el número de AFB recuperado de cada almohadilla después de 7 meses de la inoculación (Tabla 1). Por lo tanto, la congelación de M. suspensiones leprae en 7H9 medio suplementado con OADC (ácido oleico-albúmina-dextrosa-catalasa) dieron como resultado el mantenimiento de la viabilidad.
Tres inóculos se utilizaron para evaluar M. leprae multiplicación después de dos períodos de congelación diferentes (15 y 60 días). Después de 7 meses, los bacilos se recuperaron de almohadillas de ratones inoculados y se contaron después de la tinción de Ziehl-Neelsen. Escala viabilidad Semicuantitativo: 0 significa ausente hasta el 30% de las células teñidas PI; 1 + significa entre un 30-50% de las células teñidas PI; 2 + significa más del 50% de las células teñidas PI. AFB: bacilos ácido alcohol resistentes.
Una descripción detallada de un bien ilustrado, protocolo de éxito para la propagación de M. leprae es muy necesaria. Nuestro estudio demuestra que el protocolo de preparación del inóculo por filtración y digestión con tripsina permite la inóculos para obtenerse con muy poco restos celulares y con alta viabilidad de los bacilos (puntuación de 0 +). El hidróxido de sodio se ha utilizado para desagregar el tejido para la purificación de bacilos 6. Estudios realizados en nuestro laboratorio utilizando hidróxido de sodio para la purificación de M. leprae dio lugar a la formación de grumos de bacilos, lo que dificulta la homogeneización de la suspensión para la determinación de la viabilidad y la inoculación de animales (datos no mostrados).
Los problemas potenciales encontrados con la preparación del inóculo por filtración y digestión con tripsina incluyen gran cantidad de restos celulares y la contaminación del inóculo con agentes bacterianos o fúngicos. En caso de grandes cantidades de debr celularse se observó después de la purificación, ya sea la tripsina ya no está activo o no hay una cantidad excesiva de material biológico. La actividad enzimática de la solución madre de tripsina se debe evaluar. Si se sospecha cantidad excesiva de material biológico inicial, el material debe ser dividida en partes alícuotas y el protocolo debe llevarse a cabo en lotes separados. Para evitar la contaminación del inóculo con agentes bacterianos o fúngicos, se debe tener cuidado para procesar el material en condiciones asépticas. Si se detectan por hongos y / o la contaminación bacteriana de la suspensión debe ser desechada.
Una limitación de nuestro protocolo es la subjetividad de la evaluación de la viabilidad utilizando el método semi-cuantitativo descrito. Viabilidad evaluado semi-cuantitativamente es más práctico, aunque menos preciso que el método cuantitativo publicado 6. Puntuación de Viabilidad de 0 + y 1 + son satisfactorios para el mantenimiento de la propagación y la congelación deM. leprae. Lahiri et al. ya han demostrado que los ratones desnudos inoculados con el 80-90% de inóculo viable, resultan en almohadillas adecuadas para la cosecha (bacilos alta viabilidad) a los 4-5 meses de la inoculación. Por lo tanto, la infección temprana (alrededor de 4 meses) es el mejor momento de la cosecha. Para la recolección de los inóculos congelado, los ratones en el presente Protocolo se mantuvieron inoculado por períodos más largos (7 meses) para garantizar las curvas de crecimiento. Un paso crítico para asegurar la viabilidad adecuada es el uso de suspensiones de bacilos frescas, preferiblemente dentro de 24 horas después de la recogida del material biológico desde el host y el procesamiento. Por otra parte, la calidad de los reactivos, soluciones de tinción de tripsina y viabilidad diluidas recién preparados, son necesarios para garantizar resultados reproducibles.
Otra limitación de este protocolo es que la final M. leprae suspensión no está libre de acogida de ADN, ARN, proteínas, etc. Por lo tanto, otras etapas de purificación se deben añadir to obtener una M. leprae suspensión libre de componentes de la célula huésped.
Un método para mantener bacilos viables mediante la congelación de muestras de tejido enteras de M. lesiones leprae se ha informado 9. Sin embargo, el estudio realizado por Portaels et al. demostrado una pérdida significativa de viabilidad, que oscila entre 65-97% después de la congelación y descongelación de M. leprae infectado muestras de tejido obtenidas de armadillo 9. Nuestro protocolo demostró que el índice de viabilidad observada en M. suspensiones leprae después de la congelación y descongelación se redujo en comparación con la alícuota que no había sido congelado (Tabla 1). De hecho, la congelación de la M. leprae suspensión en medio de congelación dio viabilidad que van desde 50-70%, con puntuación de viabilidad 1 +, mientras que la viabilidad puntuación de 0 + se obtuvo en la suspensión no congelada. Sin embargo, la multiplicación de M. leprae fue satisfactorio después de 7 meses después de la inoculación de ratones desnudos ( Tabla 1). La inoculación de ratones desnudos con las muestras reconstituidas mantuvo congelado durante 60 días dio lugar a la media de 100 veces aumento en el número de bacilos en comparación con el inóculo inicial. Parece que la congelación del M. leprae suspensión en medio de congelación, en lugar de muestras de tejido infectados, es más eficiente. Un paso crítico de nuestro protocolo es la congelación lenta de la AFB en un recipiente de congelación, necesarios para mantener la bacilos viables, como se demuestra por Colston y Hilson 8. Se llevaron a cabo experimentos adicionales para evaluar la viabilidad de los bacilos después de períodos de congelación más largos.
En resumen, debido a M. leprae no crece in vitro, nuestro protocolo permite una alternativa rápida y fácil para el mantenimiento de inóculo viable, y la etapa de congelación con éxito hace posible el mantenimiento de cepas y sin paso continuo en los animales, lo que permite el establecimiento de un banco de cepas definidas.
Esta sección contiene instrucciones para la preparación de reactivos para llevar a cabo este protocolo.
1. Tripsina
Tripsina | 0,5 g |
Agua destilada | hasta 100 ml |
Se esteriliza con filtro. Almacenar a -20 ° C.
2. 7H9
Base de caldo 7H9 | 4,7 g |
40% de glicerol | 5 ml |
Agua destilada | hasta 900 ml |
Mezclar la base con agua y después añadir el glicerol mientras se agita. Autoclave a 121 ° C durante 20 min para esterilizar. Almacenar a 4 ° C.
3. Infusión de cerebro y corazón (BHI)
BHI | 37 g |
Agua destilada | hasta 1000 ml |
Autoclave a 121 ° C durante 15 min para esterilizar. Almacenar a 4 ° C.
4. Suero Fenol
4,1) 5% de fenol
Fenol | 5 ml |
Agua destilada | hasta 100 ml |
4.2) fenol suero
suero bovino fetal | 2 ml |
5% de fenol | 98 ml |
Almacenar a 4 ° C.
5. Soluciones para el frío Ziehl-Neelsen
5.1) CarboFuchsin
Fucsina | 1 g |
Cristales de fenol fusionan a 60 ° C | 5 ml |
Alcohol etílico puro | 10 ml |
Agua destilada | hasta 100 ml |
Filtrar antes de cada uso.
5.2) de azul de metileno Base
Azul de metileno | 3 g |
95% de alcohol etílico | hasta 200 ml |
5.3) alcohol ácido
70% de alcohol | 990 ml |
ácido clorhídrico | 10 ml |
6. Medio para la congelación:
OADC | 10 ml |
Glicerol | 20 ml |
Medio 7H9 | hasta 100 ml |
Autoclave de glicerol antes de su uso y esterilizar por filtración OADC.
7. Autoclave M. leprae suspensión
Autoclave a 121 ° C durante 20 min. Almacenar a -20 ° C.
No hay conflictos de interés declarado.
Damos las gracias a Beatriz GC Sartori, Lázara M. Trino, Ana Elisa Fusaro y Cláudia Carvalho PM para la asistencia técnica. Agradecemos Pranab K. Das para apoyar el establecimiento de las instalaciones de animales. Agradecemos a Lais RR Costa de la revisión del manuscrito. Este estudio fue apoyado por becas de la Fundación Paulista contra Hanseníase y Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP 2009/06122-5).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
BacLight Bacterial Viability Kit | Invitrogen; Molecular Probes | L7007 | |
Hanks' balanced Salt Solution (HBSS) | Sigma | H9269 | |
Cryo 1 °C Freezing Container | Nalgene | 5100001 | |
Lowenstein-Jensen medium | LB Laborclin | 901122 | |
Saline | TEK Nova Inc | S5812 | |
Pen | Dako | S2002 | |
Centrifuge tube 50 ml/conical base | TPP | 91050 | |
Cell strainer - 40 µm Nylon | BD Falcon | 352340 | |
Trypsin | Sigma | T-7409 | |
Middlebrook 7H9 Broth Base | Sigma-Aldrich | M0178 Fluka | |
Glycerol | Gibco BRL | 15514011 | |
Brain heart infusion (BHI) | Oxoid LTDA | CM1135 | |
Fuchsin | Merck Millipore | 1159370025 | |
Phenol | Invitrogen | 15509037 | |
Ethyl alcohol | Merck Millipore | EX02764 | |
Cloridric acid | Merck | 1131349010 | |
BBL Middlebrook OADC (oleic acid-albumin-dextrose-catalase) | Becton Dickinson | 211886 | |
Fetal bovine serum | Gibco; LifeTechnologies | 26140079 |
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