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Heligmosomoides polygyrus es un nematodo murino con potentes capacidades inmunomoduladoras que se asemejan mucho a los de la infección por helmintos humano altamente prevalente. Aquí se describe un protocolo para el mantenimiento a largo plazo de la H. ciclo de vida polygyrus.
Heligmosomoides polygyrus (anteriormente conocido como Nematospiroides dubius, y también referido por algunos como H. bakeri) es un helminto gastrointestinal que emplea varios mecanismos inmunomoduladores para establecer la infección crónica en ratones y se parece bastante infecciones por helmintos humanos prevalentes. H. polygyrus se ha estudiado ampliamente en el campo de la regulación inmune helmintos derivados y se ha encontrado para suprimir potentemente modelos experimentales de alergia y autoinmunidad (ambos con infección activa y productos secretados aislados). El protocolo se describe en este documento se describen la gestión de la H. ciclo de vida polygyrus para la producción constante de larvas L3, la recuperación de los parásitos adultos, y la recolección de sus productos de excreción-secreción (HES).
Heligmosomoides polygyrus es un helminto gastrointestinal murino natural que está estrechamente relacionado con altamente prevalentes nematodos parásitos humanos 1. En contraste con otros modelos de nematodos tales como Nippostrongylus brasiliensis, H. polygyrus establece consistentemente infección crónica en ratones como un resultado directo de múltiples mecanismos potentes inmunomoduladores que emplea para suprimir la respuesta inmune 2 host.
H. polygyrus tiene un ciclo de vida directo: larvas L3 infectivas son ingeridas por la transmisión de FECO oral (o se administra por sonda oral en el laboratorio), con lo cual migran a la capa subserosa del duodeno y se enquistan antes de regresar a la luz intestinal como gusanos adultos aproximadamente ocho días después de la infección inicial. El apareamiento y producción de huevos se produce a los 10 días y es posible cosechar los gusanos adultos para la cultura y la recolección de productos de excreción-secreción de day 14 en adelante 3. H. polygyrus también interactúa con la microflora comensal, con un aumento de lactobacilos presentes en ratones susceptibles infectados 4-6, y el aumento de los niveles de H. infección polygyrus tras la exposición de ratones a los lactobacilos 6.
La infección activa por H. polygyrus se ha demostrado que protege contra la inmunopatología en muchos modelos animales de autoinmunidad 7-10, colitis 11,12 y alergia 13-16. No ha habido en consecuencia un gran interés en el potencial de las moléculas excretor-secretoras de este parásito ("HES") para abajo-modulan patología en vivo 17,18. De hecho, los efectos protectores se ven después del tratamiento de ratones con productos de HES 19 a través de vías que están siendo identificados 18,20. Aquí se describe un protocolo para la producción fiable de Heligmosomoides polygyrus y la recuperación de sus productos secretadosque pueden ser utilizados adicionalmente para una serie de investigaciones bioquímicas e inmunológicas funcionales.
NOTA: Todos los procedimientos de este protocolo se realiza de acuerdo con las directrices establecidas por el Reino Interior del Reino y de la Universidad de los Servicios Veterinarios de Edimburgo.
1. La infección de ratones por sonda
2. Propagación y Mantenimiento de H. polygyrus
3. Recolección de Adultos H. polygyrus Worms
4. Configuración de las Culturas de HES: Preparación mediana, Lavado gusanos adultos
5. Preparación de HES
La susceptibilidad a la infección con H. polygyrus es controlada en gran medida por el fondo genético de la cepa de ratón (Tabla 1); Ratones C57BL / 6 y CBA son altamente susceptibles 21,22. Para el mantenimiento del ciclo de vida del parásito, el híbrido F1 entre estas dos cepas ha sido elegido por su capacidad para soportar cargas de gusano mucho más altas sin la morbilidad (daño epitelial intestinal excesiva) en comparación con cualquiera cepa parental. Sonda oral de 400 larvas L3 se utiliza para mantener el ciclo de vida en ratones F1 (que resulta en la carga de helmintos adultos que se muestran en la Figura 2), mientras que una dosis de 200 larvas L3 se utiliza generalmente para los experimentos en cepas puras homocigotos (por ejemplo, C57BL / 6 o BALBc). Sin embargo, puede ser necesario reducir la función de co-factores ambientales que pueden diferir entre las instalaciones de animales, tales como las variaciones en la flora intestinal esta dosis.
Los lotes de HES han demostrado efi reproduciblecacia en ensayos funcionales y en la composición de proteína; Además, cuando se analizaron los sobrenadantes de cada semana sucesiva de cultivo y hasta un total de 4 semanas, se encontró que los perfiles de proteínas a ser muy similares (Figura 3). Cuando la concentración de HES se mide mediante el ensayo de Bradford (véase 5.5), el total proteína es generalmente aproximadamente 1 mg / ml (Figura 4).
Un método alternativo de la concentración de HES es con un concentrador centrífugo (por ejemplo Vivaspin membrana de corte de 3 kDa), en el que las muestras se centrifugaron a 4000 g hasta en un rotor de la centrifugadora swing-out, la eliminación de las sales tampón y componentes de bajo peso molecular. Concentración centrífuga es el más adecuado para los volúmenes de procesamiento pequeños (1-10 ml) y se limita a un factor de concentración máximo de aproximadamente 30x.
Cuando la recogida de HES, la evitación de la contaminación es crítica. Para evitar la contaminación con moléculas huésped, descartamos HES-containing medios de cultivo de las primeras 24 horas después de la cosecha gusano adulto en el intestino del ratón. También cuantificar el nivel de contaminación LPS en cada lote de HES con un ensayo cromogénico LAL (ver 5.7). 1 U de LPS equivale a ~ 100 pg LPS y niveles por debajo de esta se considera despreciable 23. En nuestras manos, la mayoría de los lotes de HES están significativamente por debajo de este límite, la concentración media de LPS en HES ser 0,23 U / mg (Figura 5). Los efectos de LPS en modelos in vivo de la patología (por ejemplo, la supresión de las respuestas asmáticas) requiere al menos 10 ng de LPS 23. De ahí que la administración in vivo de 5 mg HES de un lote con 100 pg LPS / g HES incluirá 500 LPS PG, muy por debajo de la concentración efectiva donde LPS se convierte en un problema.
Figura 1: Aparato Baermann Baerconfiguración Aparato mann para la recolección de adultos H. polygyrus (como se describe en la sección 2).
Figura 2: La media de Gusano Carga 14 días después de la infección con 400 larvas L3 Mean gusano agobia 14 días después de la infección con 400 larvas L3. Los puntos de datos que se muestran son de 19 rondas de infección de ratones C57BL / 6xCBA. Media ± SEM muestra.
Figura 3: Perfiles proteicos de HES de las semanas sucesivas de Cultura perfil de SDS-PAGE de las proteínas de HES recogidos en sucesivas semanas de cultivo.
Figura 4: Cantidad final de HES de 500 ml ES que contiene el medio de rendimiento de proteína HES de 11 lotes diferentes derivados de aproximadamente 500 ml de sobrenadante de cultivo. Media ± SEM muestra.
Figura 5: LPS contaminación de niveles de HES de contaminación LPS en 41 lotes de HES medidos por el ensayo de Limulus ameobocyte. LPS concentración mediana = 86 U por mg de HES.
Figura 6: Animación esquemática de H. polygyrus Ciclo de Vida Resumen de las etapas clave del ciclo de vida de una sonda nasogástrica de larvas L3, a través de la recuperación de larvas y gusanos adultos al aislamiento de HES.
Figura 7: Animación esquemática de SUH y sus Funciones efectos inmunomoduladores clave de mediadores solubles y exosomas contenidas dentro de HES.
Genotipo (y la tensión de fondo) | Fenotipo La infección primaria | Referencia |
Puras cepas | ||
A / J, CBA, C3H | Altamente susceptible | 22,29 |
C57BL / 6 y ratones C57BL / 10 | Susceptible | 22,30 |
BALB / c, DBA / 2, 129 / J | Intermedio | 22,31 |
NIH, SJL, SWR | Inmune | 22,32 |
Transgénicos para citocinas o receptores de citocinas | ||
IL-1β - / - | Más susceptibles | 33 |
IL-1R - / - | Menos susceptible (a); ningún cambio en la susceptibilidad, pero el aumento de granulomas (b) | (A) 33 |
(B) 34 | ||
IL-2Rβ transgénicos (C57BL / 6) | Resistente | 35 |
IL-4 - / - | Fecundidad Superior | 36 |
IL-4R - / - (C57BL / 6 o ratones BALB / c) | Altamente susceptible | 22 |
IL-6 - / - (BALB / c o C57BL / 6) | Altamente Resistente | 37 |
IL-9 transgénico(FVB) | Resistente | 38 |
IL-21R - / - (C57BL / 6) | Deficiente Th2, disminución de gormation granuloma | 39,40 |
IL-25 - / - (BALB / c) | Más susceptibles | 33 |
IL-33R (T1 / ST2) - / - (BALB / c) | No hay cambios en la susceptibilidad | 33 |
TGFβRIIdn (C57BL / 6) | Alta Th1, Aumento de la susceptibilidad | 41,42 |
Transgénicos para marcadores de células T | ||
CD28 - / - (BALB / c) | Marginalmente superior fecundidad | 43 |
CD86 (B7-2) - / - (BALB / c) | Fecundidad Superior | 44 |
OX40L - / - (BALB / c) | Fecundidad y Superior# 160; | 45 |
Transgénicos para loci inmune innata | ||
Interferón de tipo 1 receptor (IFNAR) - / - (C57BL / 6) | Fecundidad más alta, más granulomas | 34 |
MyD88 - / - (C57BL / 6) | Más resistentes, más granulomas | 34 |
C-KitW / Wv (WBB6) | Más susceptibles | 46,47 |
Tabla 1: Las infecciones primarias con H. polygyrus en genéticamente diferentes y de genes targetted cepas de ratón.
El ciclo de vida de H. polygyrus procede de una manera fiable consistente. Después de la ingestión natural o sonda oral de larvas L3 en el día 0, los quistes empiezan a formarse debajo de la serosa duodenal por día 5, progresando a mudas larvarias y luego emergiendo como gusanos adultos en el lumen intestinal a partir de 10 días, los huevos se pueden ver en las heces de días 14 y granulomas son visibles en la superficie serosa duodenal de día 21. El protocolo descrito anteriormente (y que se resumen en la Figura 6) permite la producción de alto rendimiento de H. productos polygyrus excreción-secreción (HES), además de la recuperación fiable de larvas L3 viable para futuras infecciones experimentales y su duración máxima.
Infección por H. polygyrus ha demostrado ser protectora en modelos de asma dependientes de OVA o Der p 1 (ácaros del polvo doméstico alergeno) 14. Además, la supresión de la inflamación de las vías respiratorias puede ser transferido con CD4 + CD25 + células T reguladoras 14 o CD19 + CD23 hi células B reguladoras 24 de no sensibilizados, H. polygyrus infectados ratones. En los modelos de autoinmunidad, H. infección polygyrus ha demostrado ser supresivo en el modelo de encefalomielitis autoinmune experimental (EAE) de la esclerosis múltiple 9, y la supresión puede ser transferida con células T CD4 + CD19 + o células B de ratones infectados 24.
Heligmosomoides polygyrus productos de excreción-secreción (HES) modulan la respuesta inmune del huésped y suprimir la inflamación mediada por Th2 por una serie de mecanismos (descritas en la Figura 7), incluyendo: a) La inhibición de la respuesta de las células dendríticas a la estimulación 25, b) la inducción de CD4 Las células T reguladoras Foxp3 + + 18. y c) el bloqueo de IL-33 de producción 20. HES ha demostrado ser protectora cuando se administra unat sensibilización o desafío en el modelo OVA-alumbre de asma 19 y también cuando se administra por vía intranasal con alérgeno extracto de Alternaria 20, a través de la supresión de la primera liberación de IL-33. Evitar la contaminación LPS de HES es a menudo crucial para el éxito de los futuros experimentos inmunológicos. En el protocolo descrito aquí, los pasos críticos en el logro de este son asegurar que los desechos contenidos en las bolsas de muselina del Aparato Baermann no entre en la preparación HES final (véase 2.10) y dejar de lado la solución ES de las primeras 24 horas de cultivo (ver 5.1).
En los últimos años, HES se ha caracterizado a fondo en el nivel proteómico con más de 370 proteínas distintas identificadas 26,27. Además, ES larvas de la cuarta etapa ha sido sometido a análisis proteómico 28. El trabajo en curso incluye la caracterización de los principales componentes de glicanos de HES, se sabe que son fuertemente inmunogénico 3, y se secreta micro-RNComo que están encapsulados en vesículas 50-100 nm o exosomas (Buck et al., Presentado para su publicación). Con el establecimiento de protocolos reproducibles para la recogida de ES de este parásito altamente inmunomodulador, y con gran cantidad de datos proteómicos que identifican los componentes moleculares de HES, el escenario está listo para la identificación y prueba terapéutica de las moléculas individuales de H. polygyrus que pueden mediar efectos fundamentales sobre el sistema inmune del huésped.
The authors have no conflicts of interest.
The authors are funded by the Wellcome Trust through the Edinburgh Clinical Academic Track (C.J.C.J.) and Programme Grant (Y.H., and R.M.M.) and Fellowship (J.R.G) funding, the BBSRC (G.C.), the American Asthma Foundation (E.R., H.J.McS. and R.M.M.), Asthma UK (H.J.McS.) and the Rainin Foundation (D.J.S. and R.M.M.).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Amicon concentrator | Millipore | 5112 | Model 8050 50 ml http://www.emdmillipore.com/INTL/en/product/Stirred-Cell-Model-8050,-50%C2%A0mL,MM _NF-5122 |
Hanks’ buffered salt solution | Sigma | H9394 | 500 ml http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/h9394?lang=en®ion=GB |
Penicillin streptomycin | Invitrogen | 15070-063 | 100 ml http://www.lifetechnologies.com/order/catalog/product/15070063 |
L-glutamine | Invitrogen | 25030-081 | 200 MM 100ml https://www.lifetechnologies.com/order/catalog/product/25030081?ICID=search-25030081 |
Activated charcoal | Merck | 1.09624.0500 | 18-35 mesh http://www.merckmillipore.com/GB/en/product/Charcoal-activated,MDA_CHEM-109624 |
Glucose solution | Sigma | G8769 | 100 ml 45% solution http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/g8769?lang=en®ion=GB |
Falcon tubes | Sarstedt | 62.547.254 | 50 ml http://www.scribd.com/doc/124320105/Sarstedt-Falcon |
T25 Flasks | Sigma | CLS430639 | 25cm vented flask http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/cls430639?lang=en®ion=GB |
Chromogenic LAL assay | Lonza | 50-647U | QCL-1000 assay http://www.lonza.com/products-services/pharma-biotech/endotoxin-detection/endotoxin-detection-assays/endpoint-chromogenic-lal-assay.aspx |
Gentamicin | Gibco | 15710-049 | 100 ml http://www.lifetechnologies.com/order/catalog/product/15710072 |
Roswell Park Memorial Institute (RPMI) 1640 | Gibco | 11875093 | 500 ml; without L-glutamine http://www.lifetechnologies.com/order/catalog/product/11875093 |
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