מחקר זה מומן בחלקו על ידי הפרסים NIH 5T32AI07506, 5R01AI033774, 5R37AI033142, 5R01AI052733.

כל העבודה של בעלי החיים שנעשתה בהתאם לתקנות והנחיות של המכון לבעלי חי לימודים אלברט איינשטיין המכללה לרפואה. 1 תנאי גידול של ג neoformans H99 (סרוטיפ) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לגדול ג פרט מושבות neoformans (CN) על צלחות אגר Sabouraud. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יום אחד לפני הניסוי, לבחור מושבה אחת ולחסן 10 מ&quot;ל של מרק Sabouraud. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מאפשר לתרבות לגדול בין לילה ב 37 מעלות צלזיוס רועדת במהירות של 250 סל&quot;ד. </li></ol> .2 בידוד והכנת יסודי עצם המקרופאגים מC57 / עכברים BL6 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להרדים עכברים ידי הצבת בעלי חיים בתא CO 2 עד אין נשימה ארוכה יותר. כצעד שני, cervically לנקוע את הצוואר לפני תחילת נתיחה. לעקר את כל גוף עם 70% אתיל אלכוהול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את שני עצמות הירך ועצמות שוקה והמקום בDMEM סטרילי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסרת רקמה עודפת ושרירים באמצעות דהlicate מגבונים עד עצמות הן נקיות לחלוטין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את עצמות רק בשלמותה בצלחת פטרי המכילה 70% אתיל אלכוהול ודגירה במשך 3 דקות כדי להרוג מיקרואורגניזמים הקשורים. הסר עצמות ומניחים בצלחת פטרי עם DMEM סטרילי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחתוך בזהירות קצות עצמות. החזק עצם מעל צינור חרוטי 50 מ&quot;ל ריק מונח על קרח ובזהירות סומק 10 מ&quot;ל של DMEM הקר באמצעות מחט G 25 דרך כל עצם. הערה: כל עכבר יניב 4 עצמות (2 עצמות ירך, 2 tibias). לכן עכבר אחד אמור להניב כ 40 מ&quot;ל של השעיה תא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השעיה תא צנטריפוגה בטמפרטורת חדר למשך 10 דקות ב 650 x גרם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> במהלך צנטריפוגה זו, להכין ומסנן לעקר מקרופאג מח עצם האכלת תקשורת אשר מורכבת מDMEM בתוספת 20% L929, 10% עוברי עגל בסרום, 10% NCTC-109, 1% העט סטרפטוקוקוס, 1% HEPES, 1% L-גלוטמין , 1% חומצות אמינו לא חיוניות, 0.1% 2-mercaptoethanol. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> גלולה וכתוצאה Resuspend עם 10 מ&quot;ל של האכלת תקשורת. Pass suspens תאיון דרך מסננת 70 מיקרומטר תא לשבש גושי תאים ולהסיר חלקי לכלוך גדול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צלחת 1 מ&quot;ל של השעיה תא לתוך 10 מ&quot;ל של תקשורת האכלה בצלחות פטרי שצוינו לשימוש בתרבית רקמה (עבור הסכום כולל של 10 צלחות). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאפשר לתאים לדבוק ב37 מעלות צלזיוס עם 10% CO 2. הוסף 5 מ&quot;ל של תקשורת האכלה טריות ביום 3 ביום 7, להחליף לחלוטין את תקשורת ההאכלה ומקרופאגים הם מוכנים לשימוש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> היום לפני הניסוי, לנתק מקרופאגים מצלחת על ידי הסרת תקשורת האכלה ולהוסיף 5 מ&quot;ל של תא עדין הפשטה מגיב לצלחת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דגירה של 5-10 דקות ב37 מעלות צלזיוס ולהסיר מקרופאגים עם pipetting העדין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תאים גלולה על ידי צנטריפוגה ב650 XG עבור 10 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Resuspend גלולה ב 1 מ&quot;ל של האכלת תקשורת. באמצעות דילול 1:20, לחשב את הריכוז של מקרופאגים ידי pipetting 10 μl של השעיה תא על haemocytometer. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש בזכוכית מ&quot;מ 14 תחתית צלחות פטרי, צלחתריכוז של 1 x 10 5 מקרופאגים ישירות על גבי היטב הפנימיים המחזיק מרבי של 200 μl, כך לקחת בזהירות כך שלא יחרוג כרך זה, כפי שמוצג באיור 4. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אפשר התאים לדבוק בצלחת פטרי הזכוכית על ידי הצבת את הכלים ב37 מעלות צלזיוס חממה במשך שעה 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 1-2 מ&quot;ל של האכלת תקשורת בתוספת LPS ב1 מ&quot;ג / מ&quot;ל ​​וIFNg ב500 u / ml ולאפשר לתאי דגירה לילה. </li></ol> .3 Co-דגירה של ראשוניים Murine המקרופאגים וג neoformans <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ביום של ניסוי, להסיר 1 מ&quot;ל של תאי תרבות ושמרי גלולה מחוסן לילה על ידי צנטריפוגה במשך 5 דקות ב420 x גרם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שטוף תאים 3 פעמים עם PBS סטרילי כדי להסיר תקשורת ומוצרי cryptococcal תאיים כמו glucuronoxylomannan פוליסכריד (GXM) במהירות ובזמן שהוזכר לעיל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> גלולה תא הגלולה ב 1 מ&quot;ל של PBS סטרילי ולעשות דילול 1: 100. פיפטה 10 μl של tהוא הדילול על haemocytometer ולספור תאים. הוספת תאי שמרים במשרד פנים של 1: 5. לדוגמא, אם יש 1 x 10 5 מקרופאגים / טוב, להפוך את ההשעיה תא של 5 x 10 6 / מ&quot;ל של Cn ולהוסיף של פתרון זה 100 μl לסכום כולל של 5 x 10 5 Cn. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוספת נפח מחושב של השעיה תא cryptococcal עד 1 מ&quot;ל של תקשורת האכלה עם נוגדן מב 18B7 בריכוז של 10 מיקרוגרם / מ&quot;ל. דגירה השעיה תא בטמפרטורת חדר למשך 5 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסירו תקשורת האכלה מזכוכית עם תחתית צלחת פטרי ולשטוף 1x עם PBS סטרילי. הוסף 100 μl של Cn opsonized ישירות לטוב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאפשר לתאי דגירה לשעה 2 ב 37 מעלות צלזיוס עם 10% CO 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר שיתוף דגירה, לבדוק על ידי מיקרוסקופ שמקרופאגים הפנימו Cn. כדי להיחשב הפנים, צריכים לראות בבירור תאי cryptococcal בתחומי מקרופאג. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 3x צלחת פטרי לשטוף עם PBS סטרילי כדי להסיר כל וכל extracellular Cn. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 1-2 מ&quot;ל של האכלת תקשורת ללא התוספת של מב 18B7, ומיקרוסקופ להגדיר. </li></ol> Exocytosis .4 חזותי לא אלים בזמן אמת ניצול דיגיטלי אור מיקרוסקופית הערה: כדי לבצע ניסויים אלה, מיקרוסקופ שמגיע עם תא דוגרים מצורף הכולל CO משלוח 2 והסקה נדרש. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפני הניסוי, מראש לחמם את החדר דוגרים במשך דקות לפחות 30 ל37 מעלות צלזיוס. ודא שיחידת CO 2 קוראת 5% בתחילת הניסוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> זכוכית מקום תחתית צלחת פטרי על פלטפורמת מיקרוסקופ, לכסות עם CO 2 מכסה, ולסגור את כל הדלתות כדי להבטיח שאין בריחות חום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות מטרת 10X עם מיקרוסקופ בניגוד שלב, להתמקד בתחום ברור של מקרופאגים הנגועים. בהתבסס על הניסוי, לקבוע את המטרה בשימוש על ידי כמה מקרופאגים צריכים להיחקר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדרת תוכנת מיקרוסקופ כדי taKe תמונה כל 4 דקות לתקופה 24 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר 24 שעות, הניסוי הגיע להשלמת פרויקט וכן סך של 361 תמונות יהיה כבר נאסף. לייצא את התמונות האלה כ.jpegs בדחיסת 5%. שימוש בתוכנת J תמונה, להציג תמונות כסטאק חזותי ב5 פריימים לשנייה. אם הסרט צריך להיות שנצפו לפרסום או הצגה, לשמור אותו כאחד .avi או .mov קובץ תלוי באיזה פורמט עובד הכי טוב עבור הצופה. </li></ol>

<ol>
	<li>Voelz, K., May, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cryptococcal+Interactions+With+the+Host+Immune+System.">Cryptococcal Interactions With the Host Immune System.</a> Eukaryotic cell. 9 (6), 835-846 (2010).</li><li>Johnston, S. A., May, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cryptococcus+interactions+with+macrophages:+evasion+and+manipulation+of+the+phagosome+by+a+fungal+pathogen.">Cryptococcus interactions with macrophages: evasion and manipulation of the phagosome by a fungal pathogen.</a> Cellular microbiology. 15 (3), 403-411 (2012).</li><li>Sabiiti, W., May, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+of+infection+by+the+human+fungal+pathogen+Cryptococcus+neoformans.">Mechanisms of infection by the human fungal pathogen Cryptococcus neoformans.</a> Future microbiology. 7 (11), 1297-1313 (2012).</li><li>Bliska, J. B., Casadevall, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intracellular+pathogenic+bacteria+and+fungi+&#8212;+a+case+of+convergent+evolution.">Intracellular pathogenic bacteria and fungi &#8212; a case of convergent evolution.</a> Nature Reviews Microbiology. 7, 165-171 (2008).</li><li>Alvarez, M., Casadevall, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell-to-cell+spread+and+massive+vacuole+formation+after+Cryptococcus+neoformans+infection+of+murine+macrophages.">Cell-to-cell spread and massive vacuole formation after Cryptococcus neoformans infection of murine macrophages.</a> BMC immunology. 8 (1), 16 (2007).</li><li>Ma, H., Croudace, J. E., Lammas, D. A., May, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+cell-to-cell+spread+of+a+pathogenic+yeast.">Direct cell-to-cell spread of a pathogenic yeast.</a> BMC immunology. 8, 15 (2007).</li><li>Alvarez, M., Casadevall, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phagosome+extrusion+and+host-cell+survival+after+Cryptococcus+neoformans+phagocytosis+by+macrophages.">Phagosome extrusion and host-cell survival after Cryptococcus neoformans phagocytosis by macrophages.</a> Curr Biol. 16 (21), 2161-2165 (2006).</li><li>Ma, H., Croudace, J. E., Lammas, D. A., May, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Expulsion+of+live+pathogenic+yeast+by+macrophages.">Expulsion of live pathogenic yeast by macrophages.</a> Curr Biol. 16 (21), 2156-2160 (2006).</li><li>Johnston, S. A., May, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+human+fungal+pathogen+Cryptococcus+neoformans+escapes+macrophages+by+a+phagosome+emptying+mechanism+that+is+inhibited+by+Arp2/3+complex-mediated+actin+polymerisation.">The human fungal pathogen Cryptococcus neoformans escapes macrophages by a phagosome emptying mechanism that is inhibited by Arp2/3 complex-mediated actin polymerisation.</a> PLoS pathogens. 6 (8), (2010).</li><li>Carnell, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Actin+polymerization+driven+by+WASH+causes+V-ATPase+retrieval+and+vesicle+neutralization+before+exocytosis.">Actin polymerization driven by WASH causes V-ATPase retrieval and vesicle neutralization before exocytosis.</a> The Journal of cell biology. 193 (5), 831-839 (2011).</li><li>Voelz, K., Lammas, D. A., May, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cytokine+signaling+regulates+the+outcome+of+intracellular+macrophage+parasitism+by+Cryptococcus+neoformans.">Cytokine signaling regulates the outcome of intracellular macrophage parasitism by Cryptococcus neoformans.</a> Infection and immunity. 77 (8), 3450-3457 (2009).</li><li>Bain, M. J., Lewis, E. L., Okai, B., Quinn, J., Gow, A. R. N., Erwig, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-lytic+expulsion/exocytosis+of+Candida+albicans+from+macrophages.">Non-lytic expulsion/exocytosis of Candida albicans from macrophages.</a> Fungal genetics and biology. 49 (9), 677-678 (2012).</li></ol>

החוקרים מצהירים כי אין לנו אינטרסים כלכליים מתחרים או סכסוכים אחרים בעלי עניין.

כאן יש לנו תארנו שיטה שבאמצעותה ניתן להקליט אינטראקציות פטרייתי-macrophage ומנותח בזמן אמת על פני תקופה 24 שעות. המעבדה שלנו השתמשה בפרוטוקול זה כדי ללמוד רב של ההיבטים זמניים של exocytosis לא אלים ותמשיך להשתמש במיקרוסקופ בזמן אמת כדי לברר את הרכיבים מורפולוגיים המקיפים את הת...

השלבים של זיהום פטרייתי בין תאים ומקרופאגים cryptococcal מתועדים היטב 1-3. לאחר תאי שמרים הם מעובדים על ידי מקרופאגים, מגוון רחב של אינטראקציות עלול להתרחש: מקרופאג עשוי lyse שחרור העומס פטרייתי שלה לתוך מרחב החוץ תאי, או שזה יכול לשלוט בזיהום על ידי שמירה על תאי שמרים בתוך גבולות קרום התא שלו 4. עם זאת, לפני כמה שנות תוצאה חדשה שתוארה באופן עצמאי על ידי שתי קבוצות: exocytosis לא אלים, תהליך שבו מקרופאג נמחק כל תאי cryptococcal או לסביבה או תא השכן והן המארח והפתוגן להישאר קיימא 5 -8. מספר מחקרים ניסו להבין את המנגנונים המולקולריים מאחורי אינטראקציה זו, אך עדיין אין לנו הבנה מלאה על מה שמניע את התופעה הזאת. היכולת ללכוד תמונות בזמן אמת ולאחר מכן לאחר מכן לנתח להדביק מרובהעורך מקרופאגים מאפשר לענות על שאלות רבות על התכונות הפיזיות המקיפות exocytosis לא אלים בכל הקשור לעיתוי, יכולת מרחבית, שינוי במורפולוגיה ואפילו לחץ של מקרופאגים בזיהום פטרייתי. ידי מתן אפשרות לתאים להיות שוכנו בסביבה שדומה לזו של חממה, אנו יכולים להציץ באופי הדינמי של אינטראקציות תא מקרופאג פטרייתי. חוקרים השתמשו בטכניקה זו כדי ללמוד מרכיבים שונים של תהליך זה. התפקיד של phagosome בתהליך זה נעשה לכאורה באמצעות מכתים הניאון ויקטינו סוכני חסימה 9, בעוד שקבוצה אחרת השתמשה בשיטה זו כדי להראות שexocytosis לא אלים נחסם בתאים שהיו WASH nucleating תחומים חלבון נמחק 10. ההשפעה של איתות ציטוקינים גם הובררה באמצעות מיקרוסקופ בזמן אמת 11. תהליך זה אינו מוגבל לג neoformans כפי שגם נצפה עם קנדידה אלביקנס, another פתוגן פטרייתי שיש לו את היכולת להדביק מקרופאגים 12. ממצאים אלה הם דוגמאות לאופן ששיטה זו יכולה לספק שפע של מידע לאזור שאנחנו יודעים כל כך מעט על.

<table><tbody><tr><td>Sabouraud Dextrose Agar</td><td>BD</td><td>DF0109-17-1</td><td></td></tr><tr><td>Sabouraud Dextrose Broth</td><td>BD</td><td>DF0382-17-9</td><td></td></tr><tr><td>Dubelcco&#039;s Modified Eagle&#039;s Medium (DMEM)</td><td>Corning Cellgro</td><td>10-013-CV</td><td></td></tr><tr><td>Fetal Calf Serum (FCS)</td><td>Atlanta Biologicals</td><td>S12450</td><td></td></tr><tr><td>NCTC 109</td><td>Invitrogen</td><td>21340-039</td><td></td></tr><tr><td>Penicillin-Streptomycin</td><td>Gibco</td><td>15140-122</td><td></td></tr><tr><td>HEPES Buffer</td><td>Corning Cellgro</td><td>25-060-Cl</td><td></td></tr><tr><td>Glutamax</td><td>Invitrogen</td><td>35050-061</td><td></td></tr><tr><td>Non-essential Amino Acids</td><td>Corning Cellgro</td><td>25-025-Cl</td><td></td></tr><tr><td>2-Mercaptoethanol</td><td>Invitrogen</td><td>21985-023</td><td>Toxic</td></tr><tr><td>3003 Tissue Culture Petri Dishes&amp;nbsp;</td><td>Fisher Scientific&amp;nbsp;</td><td>08772E</td><td></td></tr><tr><td>CellStripper</td><td>Corning Cellgro</td><td>25-056-Cl</td><td></td></tr><tr><td>Mat-tek Glass Bottom Culture Dishes</td><td>MatTek</td><td>P35GC-1.5-14-C</td><td></td></tr><tr><td>LPS</td><td>Sigma</td><td>L3137</td><td></td></tr><tr><td>Mouse IFN-g</td><td>Roche</td><td>NC 9222016</td><td></td></tr><tr><td>mAb 18B7</td><td>Non-commerical antibody produced in our lab</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Axiovert 200M Microscope with Incubating Chamber</td><td>Zeiss</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

visualizing non-lytic exocytosis of cryptococcus neoformans from macrophages using digital light microscopy

היבטים של הזיהום של מקרופאגים ידי neoformans קריפטוקוקוס רבים נחקרו רבים ומוגדרים היטב. עם זאת, אינטראקציה מסוימת שאינו מובנת באופן ברור הוא exocytosis לא אלים. בתהליך זה, תאי שמרים משתחררים למרחב החוץ תאי על ידי מנגנון הבין היטב שמשאיר את שני מקרופאג וCn קיימא. כאן, אנו מתארים כיצד לעקוב מספר גדול של מקרופאגים נגועים בנפרד לתקופה זיהום 24 שעות על ידי מיקרוסקופ-פקע זמן. מקרופאגים נגועים הם שוכנו בתא חימום עם CO 2 אווירה מחוברת למיקרוסקופ המספק את אותם תנאים כמו חממת טכנולוגיה של תרבית התאים. מיקרוסקופיה דיגיטלית חי יכולה לספק מידע על האינטראקציות הדינמיות בין מארח ופתוגן שאינו זמין מתמונות סטטיות. יכולת לדמיין כל תא נגוע יכול לספק רמזים באשר לאופן מקרופאגים להתמודד זיהומים פטרייתיים, ולהיפך. אני טכניקה זוכלי רב עוצמה sa בלימוד הדינמיקה שנמצאות מאחורי תופעה מורכבת.

התמונות שטכניקה זו מייצרת ניתן לנתח במגוון רחב של דרכים לאיסוף מידע המקיף את מה שקורה אחרי התאים phagocytosed ג neoformans. כפי שניתן לראות באיור 1, ישנם כ 100 מקרופאגים שהם או נגועים או נגוע. כל אחד ממקרופאגים אלה מעניק לצופה הזדמנות ללמוד אינטראקציות מאכסן לפתוגן ב...

Watch this Scientific Journal Video about Visualizing Non-lytic Exocytosis of Cryptococcus neoformans from Macrophages Using Digital Light Microscopy at JoVE.com

Visualizing Non-lytic Exocytosis of Cryptococcus neoformans from Macrophages Using Digital Light Microscopy

אנו מתארים כיצד לחזות ג macrophage- neoformans (CN) אינטראקציות בזמן אמת, עם דגש ספציפי על התהליך של exocytosis לא אלים באמצעות מיקרוסקופ אור דיגיטלית. שימוש בטכניקה זו באופן אינדיבידואלי מקרופאגים נגועים ניתן ללמוד לברר היבטים שונים של תופעה זו.

חזותי exocytosis ללא ממס של<em&gt; Neoformans קריפטוקוקוס</em&gt; מהמקרופאגים שימוש דיגיטלי אור מיקרוסקופית

Many aspects of the infection of macrophages by Cryptococcus neoformans have been extensively studied and well defined. However, one particular ...

visualizing-non-lytic-exocytosis-cryptococcus-neoformans-from

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

Visualizing Non-lytic Exocytosis of Cryptococcus neoformans from Macrophages Using Digital Light Microscopy

11.7K Views.  Albert Einstein College of Medicine.  אנו מתארים כיצד לחזות ג macrophage- neoformans (CN) אינטראקציות בזמן אמת, עם דגש ספציפי על התהליך של exocytosis לא אלים באמצעות מיקרוסקופ אור דיגיטלית. שימוש בטכניקה זו באופן אינדיבידואלי מקרופאגים נגועים ניתן ללמוד לברר היבטים שונים של תופעה זו. ...

Video: Visualizing Non-lytic Exocytosis of Cryptococcus neoformans from Macrophages Using Digital Light Microscopy

Live-cell Video Microscopy of Fungal Pathogen Phagocytosis

Phagocytic clearance of fungal pathogens, and microorganisms more generally, may be considered to consist of four distinct stages: (i) migration of phagocytes to the site where pathogens are located; (ii) recognition of pathogen-associated molecular patterns (PAMPs) through pattern recognition receptors (PRRs); (iii) engulfment of microorganisms bound to the phagocyte cell membrane, and (iv) processing of engulfed cells within maturing phagosomes and digestion of the ingested particle. Studies that assess phagocytosis in its entirety are informative1, 2, 3, 4, 5 but are limited in that they do not normally break the process down into migration, engulfment and phagosome maturation, which may be affected differentially. Furthermore, such studies assess uptake as a single event, rather than as a continuous dynamic process. We have recently developed advanced live-cell imaging technologies, and have combined these with genetic functional analysis of both pathogen and host cells to create a cross-disciplinary platform for the analysis of innate immune cell function and fungal pathogenesis. These studies have revealed novel aspects of phagocytosis that could only be observed using systematic temporal analysis of the molecular and cellular interactions between human phagocytes and fungal pathogens and infectious microorganisms more generally. For example, we have begun to define the following: (a) the components of the cell surface required for each stage of the process of recognition, engulfment and killing of fungal cells1, 6, 7, 8; (b) how surface geometry influences the efficiency of macrophage uptake and killing of yeast and hyphal cells7; and (c) how engulfment leads to alteration of the cell cycle and behavior of macrophages 9, 10.
In contrast to single time point snapshots, live-cell video microscopy enables a wide variety of host cells and pathogens to be studied as continuous sequences over lengthy time periods, providing spatial and temporal information on a broad range of dynamic processes, including cell migration, replication and vesicular trafficking. Here we describe in detail how to prepare host and fungal cells, and to conduct the video microscopy experiments. These methods can provide a user-guide for future studies with other phagocytes and microorganisms.

We describe methods for live-cell video microscopy of Candida albicans phagocytosis by macrophages. These methods enable stage-specific analysis of macrophage migration, recognition, engulfment and phagosome maturation and reveal novel aspects of phagocytosis.

מיקרוסקופיה וידאו חי מתא phagocytosis הפתוגן פטרייתיים

Phagocytic clearance of fungal pathogens, and microorganisms more generally, may be considered to consist of four distinct stages: (i) migration of ...

Use of Image Cytometry for Quantification of Pathogenic Fungi in Association with Host Cells

Studies of the cellular pathogenesis mechanisms of pathogenic yeasts such as Candida albicans, Histoplasma capsulatum, and Cryptococcus neoformans commonly employ infection of mammalian hosts or host cells (i.e. macrophages) followed by yeast quantification using colony forming unit analysis or flow cytometry. While colony forming unit enumeration has been the most commonly used method in the field, this technique has disadvantages and limitations, including slow growth of some fungal species on solid media and low and/or variable plating efficiencies, which is of particular concern when comparing growth of wild-type and mutant strains. Flow cytometry can provide rapid quantitative information regarding yeast viability, however, adoption of flow cytometric detection for pathogenic yeasts has been limited for a number of practical reasons including its high cost and biosafety considerations. Here, we demonstrate an image-based cytometric methodology using the Cellometer Vision (Nexcelom Bioscience, LLC) for the quantification of viable pathogenic yeasts in co-culture with macrophages. Our studies focus on detection of two human fungal pathogens: Histoplasma capsulatum and Candida albicans. H. capsulatum colonizes alveolar macrophages by replicating within the macrophage phagosome, and here, we quantitatively assess the growth of H. capsulatum yeasts in RAW 264.7 macrophages using acridine orange/propidium iodide staining in combination with image cytometry. Our method faithfully recapitulates growth trends as measured by traditional colony forming unit enumeration, but with significantly increased sensitivity. Additionally, we directly assess infection of live macrophages with a GFP-expressing strain of C. albicans. Our methodology offers a rapid, accurate, and economical means for detection and quantification of important human fungal pathogens in association with host cells.

Here, we demonstrate how image cytometry can be used for quantification of pathogenic fungi in association with host cells in culture. This technique can be used as an alternative to CFU enumeration.

שימוש cytometry תמונה לכימות של פטריות פתוגניים בשיתוף עם תאי מארח

Studies of the cellular pathogenesis mechanisms of pathogenic yeasts such as Candida albicans, Histoplasma capsulatum, and Cryptococcus neoformans ...

Assessing Anti-fungal Activity of Isolated Alveolar Macrophages by Confocal Microscopy

The lung is an interface where host cells are routinely exposed to microbes and microbial products. Alveolar macrophages are the first-line phagocytic cells that encounter inhaled fungi and other microbes. Macrophages and other immune cells recognize Aspergillus motifs by pathogen recognition receptors and initiate downstream inflammatory responses. The phagocyte NADPH oxidase generates reactive oxygen intermediates (ROIs) and is critical for host defense. Although NADPH oxidase is critical for neutrophil-mediated host defense1-3, the importance of NADPH oxidase in macrophages is not well defined. The goal of this study was to delineate the specific role of NADPH oxidase in macrophages in mediating host defense against A. fumigatus. We found that NADPH oxidase in alveolar macrophages controls the growth of phagocytosed A. fumigatus spores4. Here, we describe a method for assessing the ability of mouse alveolar macrophages (AMs) to control the growth of phagocytosed Aspergillus spores (conidia). Alveolar macrophages are stained in vivo and ten days later isolated from mice by bronchoalveolar lavage (BAL). Macrophages are plated onto glass coverslips, then seeded with green fluorescent protein (GFP)-expressing A. fumigatus spores. At specified times, cells are fixed and the number of intact macrophages with phagocytosed spores is assessed by confocal microscopy.

A method to evaluate the ability of isolated mouse alveolar macrophages to control the growth of phagocytosed Aspergillus spores by confocal microscopy.

הערכת פעילות אנטי פטרייתי של מבודדים מכתשיים המקרופאגים ידי מיקרוסקופיה confocal

The lung is an interface where host cells are routinely exposed to microbes and microbial products. Alveolar macrophages are the first-line phagocytic ...

Macrophage Cholesterol Depletion and Its Effect on the Phagocytosis of Cryptococcus neoformans

Cryptococcosis is a life-threatening infection caused by pathogenic fungi of the genus Cryptococcus. Infection occurs upon inhalation of spores, which are able to replicate in the deep lung. Phagocytosis of Cryptococcus by macrophages is one of the ways that the disease is able to spread into the central nervous system to cause lethal meningoencephalitis. Therefore, study of the association between Cryptococcus and macrophages is important to understanding the progression of the infection. The present study describes a step-by-step protocol to study macrophage infectivity by C. neoformansin vitro. Using this protocol, the role of host sterols on host-pathogen interactions is studied. Different concentrations of methyl--cyclodextrin (MCD) were used to deplete cholesterol from murine reticulum sarcoma macrophage-like cell line J774A.1. Cholesterol depletion was confirmed and quantified using both a commercially available cholesterol quantification kit and thin layer chromatography. Cholesterol depleted cells were activated using Lipopolysacharide (LPS) and Interferon gamma (IFN&#947;) and infected with antibody-opsonized Cryptococcus neoformans wild-type H99 cells at an effector-to-target ratio of 1:1. Infected cells were monitored after 2 hr of incubation with C. neoformans and their phagocytic index was calculated. Cholesterol depletion resulted in a significant reduction in the phagocytic index. The presented protocols offer a convenient method to mimic the initiation of the infection process in a laboratory environment and study the role of host lipid composition on infectivity.

Macrophage Cholesterol Depletion and Its Effect on the Phagocytosis of Cryptococcus neoformans

In this article, a protocol for infection of macrophages with Cryptococcus neoformans is described. Also, a method for sterol depletion from the macrophages is explained. These protocols provide a guide to study fungal infections in vitro and examine the role of sterols in such infections.

כולסטרול מקרופאג דלדול והשפעתו על phagocytosis של<em&gt; Neoformans קריפטוקוקוס</em

Cryptococcosis is a life-threatening infection caused by pathogenic fungi of the genus Cryptococcus. Infection occurs upon inhalation of spores, which are ...

Time-lapse 3D Imaging of Phagocytosis by Mouse Macrophages

Phagocytosis plays a key role in host defense, as well as in tissue development and maintenance, and involves rapid, receptor-mediated rearrangements of the actin cytoskeleton to capture, envelop and engulf large particles. Although phagocytic receptors, downstream signaling pathways, and effectors, such as Rho GTPases, have been identified, the dynamic cytoskeletal remodeling of specific receptor-mediated phagocytic events remain unclear. Four decades ago, two distinct mechanisms of phagocytosis, exemplified by Fc&#947; receptor (Fc&#947;R)- and complement receptor (CR)-mediated phagocytosis, were identified using scanning electron microscopy. Binding of immunoglobulin G (IgG)-opsonized particles to Fc&#947;Rs triggers the protrusion of thin membrane extensions, which initially form a so-called phagocytic cup around the particle before it becomes completely enclosed and retracted into the cell. In contrast, complement opsonized particles appear to sink into the phagocyte following binding to complement receptors. These two modes of phagocytosis, phagocytic cup formation and sinking in, have become well established in the literature. However, the distinctions between the two modes have become blurred by reports that complement receptor-mediated phagocytosis may induce various membrane protrusions. With the availability of high resolution imaging techniques, phagocytosis assays are required that allow real-time 3D (three dimensional) visualization of how specific phagocytic receptors mediate the uptake of individual particles. More commonly used approaches for the study of phagocytosis, such as end-point assays, miss the opportunity to understand what is happening at the interface of particles and phagocytes. Here we describe phagocytic assays, using time-lapse spinning disk confocal microscopy, that allow 3D imaging of single phagocytic events. In addition, we describe assays to unambiguously image Fc&#947; receptor- or complement receptor-mediated phagocytosis.

Here we describe methods using spinning disk confocal microscopy to image single phagocytic events by mouse resident peritoneal macrophages. The protocols can be extended to other phagocytic cells.

זמן לשגות הדמיה תלת-ממדית של Phagocytosis על ידי העכבר מקרופאגים

Phagocytosis plays a key role in host defense, as well as in tissue development and maintenance, and involves rapid, receptor-mediated rearrangements of ...

Complementary Use of Microscopic Techniques and Fluorescence Reading in Studying Cryptococcus-Amoeba Interactions

To simulate Cryptococcus infection, amoeba, which is the natural predator of cryptococcal cells in the environment, can be used as a model for macrophages. This predatory organism, similar to macrophages, employs phagocytosis to kill internalized cells. With the aid of a confocal laser-scanning microscope, images depicting interactive moments between cryptococcal cells and amoeba are captured. The resolution power of the electron microscope also helps to reveal the ultrastructural detail of cryptococcal cells when trapped inside the amoeba food vacuole. Since phagocytosis is a continuous process, quantitative data is then integrated in the analysis to explain what happens at the timepoint when an image is captured. To be specific, relative fluorescence units are read in order to quantify the efficiency of amoeba in internalizing cryptococcal cells. For this purpose, cryptococcal cells are stained with a dye that makes them fluoresce once trapped inside the acidic environment of the food vacuole. When used together, information gathered through such techniques can provide critical information to help draw conclusions on the behavior and fate of cells when internalized by amoeba and, possibly, by other phagocytic cells.

Complementary Use of Microscopic Techniques and Fluorescence Reading in Studying Cryptococcus-Amoeba Interactions

This paper details a protocol for preparing a co-culture of cryptococcal cells and amoebae that is studied using still, fluorescent images and high-resolution transmission electron microscope images. Illustrated here is how quantitative data can complement such qualitative information.

שימוש משלים של טכניקות מיקרוסקופיים וקריאה פלואורסצנטית ללמוד קריפטוקוקוס-אמבה אינטראקציות

To simulate Cryptococcus infection, amoeba, which is the natural predator of cryptococcal cells in the environment, can be used as a model for ...

Visualization of Macrophage Lytic Cell Death During Mycobacterial Infection in Zebrafish Embryos via Intravital Microscopy

Zebrafish is an excellent model organism for studying innate immune cell behavior due to its transparent nature and reliance solely on its innate immune system during early development. The Zebrafish Mycobacterium marinum (M. marinum) infection model has been well-established in studying host immune response against mycobacterial infection. It has been suggested that different macrophage cell death types will lead to the diverse outcomes of mycobacterial infection. Here we describe a protocol using intravital microscopy to observe macrophage cell death in zebrafish embryos following M. marinum infection. Zebrafish transgenic lines that specifically label macrophages and neutrophils are infected via intramuscular microinjection of fluorescently labeled M. marinum in either the midbrain or the trunk. Infected zebrafish embryos are subsequently mounted on low melting agarose and observed by confocal microscopy in X-Y-Z-T dimensions. Because long-term live imaging requires using low laser power to avoid photobleaching and phototoxicity, a strongly expressing transgenic is highly recommended. This protocol facilitates the visualization of the dynamic processes in vivo, including immune cell migration, host pathogen interaction, and cell death.

This protocol describes a technique for visualizing macrophage behavior and death in embryonic zebrafish during Mycobacterium marinum infection. Steps for the preparation of bacteria, infection of the embryos, and intravital microscopy are included. This technique may be applied to the observation of cellular behavior and death in similar scenarios involving infection or sterile inflammation.

ויזואליזציה של מקרופאג Lytic תא המוות במהלך זיהום פטרת העוברים באמצעות מיקרוסקופ אינטרטל

Zebrafish is an excellent model organism for studying innate immune cell behavior due to its transparent nature and reliance solely on its innate immune ...

Visualization of Inflammatory Caspases Induced Proximity in Human Monocyte-Derived Macrophages

Inflammatory caspases include caspase-1, -4, -5, -11, and -12 and belong to the subgroup of initiator caspases. Caspase-1 is required to ensure correct regulation of inflammatory signaling and is activated by proximity-induced dimerization following recruitment to inflammasomes. Caspase-1 is abundant in the monocytic cell lineage and induces maturation of the pro-inflammatory cytokines interleukin (IL)-1&#946; and IL-18 to active secreted molecules. The other inflammatory caspases, caspase-4 and -5 (and their murine homolog caspase-11) promote IL-1&#946; release by inducing pyroptosis. Caspase Bimolecular Fluorescence Complementation (BiFC) is a tool used to measure inflammatory caspase induced proximity as a readout of caspase activation. The caspase-1, -4, or -5 prodomain, which contains the region that binds to the inflammasome, is fused to non-fluorescent fragments of the yellow fluorescent protein Venus (Venus-N [VN] or Venus-C [VC]) that associate to reform the fluorescent Venus complex when the caspases undergo induced proximity. This protocol describes how to introduce these reporters into primary human monocyte-derived macrophages (MDM) using nucleofection, treat the cells to induce inflammatory caspase activation, and measure caspase activation using fluorescence and confocal microscopy. The advantage of this approach is that it can be used to identify the components, requirements, and localization of the inflammatory caspase activation complex in living cells. However, careful controls need to be considered to avoid compromising cell viability and behavior. This technique is a powerful tool for the analysis of dynamic caspase interactions at the inflammasome level as well as for the interrogation of the inflammatory signaling cascades in living MDM and monocytes derived from human blood samples.

This protocol describes the workflow to obtain monocytes-derived macrophages (MDM) from human blood samples, a simple method to efficiently introduce inflammatory caspase Bimolecular Fluorescence Complementation (BiFC) reporters into human MDM without compromising cell viability and behavior, and an imaging-based approach to measure inflammatory caspase activation in living cells.

הדמיה של קספאזות דלקתיות המושרות קרבה במקרופאגים שמקורם במונוציטים אנושיים

Inflammatory caspases include caspase-1, -4, -5, -11, and -12 and belong to the subgroup of initiator caspases. Caspase-1 is required to ensure correct ...

Visualizing the Early Stages of Phagocytosis

The mammalian body is equipped with various layers of mechanisms that help to defend itself from pathogen invasions. Professional phagocytes of the immune system &#8212; such as neutrophils, dendritic cells, and macrophages &#8212; retain the innate ability to detect and clear such invading pathogens through phagocytosis1. Phagocytosis involves choreographed events of membrane reorganization and actin remodeling at the cell surface2,3. Phagocytes successfully internalize and eradicate foreign molecules only when all stages of phagocytosis are fulfilled. These steps include recognition and binding of the pathogen by pattern recognition receptors (PRRs) residing at the cell surface, formation of phagocytic cup through actin-enriched membranous protrusions (pseudopods) to surround the particulate, and scission of the phagosome followed by phagolysosome maturation that results in the killing of the pathogen3,4.
Imaging and quantification of various stages of phagocytosis is instrumental for elucidating the molecular mechanisms of this cellular process. The present manuscript reports methods to study the different phases of phagocytosis. We describe a microscope-based approach to visualize and quantify the binding, phagocytic cup formation, and the internalization of particulate by phagocytes. As phagocytosis occurs when innate receptors on phagocytic cells encounter ligands on a target particle bigger than 0.5 &#181;m, the assays we present here comprise the use of pathogenic fungi Candida albicans and other particulates such as zymosan and IgG-coated beads.

Here we describe a microscope-based technique to visualize and quantify the early cascades of events during phagocytosis of pathogens such as the fungi Candida albicans and particulates that are larger than 0.5 &#181;m including zymosan and IgG-coated beads.

חזותי בשלבים המוקדמים של Phagocytosis

The mammalian body is equipped with various layers of mechanisms that help to defend itself from pathogen invasions. Professional phagocytes of the immune ...

Biology

Live Fluorescence, Inverse Imaging of Cell Ruffling, and Macropinocytosis

Macropinocytosis is a highly conserved but still incompletely understood process that is essential for the uptake and ingestion of fluid, fluid-phase nutrients and other material in cells. The dramatic extension of cell surface ruffles, their closure to form macropinosomes, and the maturation of internalized macropinosomes are key events in this pathway that can be difficult to capture using conventional confocal imaging based on tracking a bolus of fluorescent cargo. Fluorescent dextrans are commonly used experimentally as fluid phase markers for macropinosomes and for other endocytic pathways. A method the lab has adopted to optimize the imaging of dextran uptake involves using live imaging of cells bathed in high concentrations of fluorescent dextran in the medium, with the unlabeled cells appearing in relief (as black). The cell ruffles are highlighted to visualize ruffle closure, and internalized macropinosomes appear as fluorescent vacuoles in the cell interior. This method is optimal for visualizing macropinosome features and allows for easy segmentation and quantification. This paper describes dual-labeling of pathways with different sized dextrans and the co-expression of lipid probes and fluorescent membrane proteins to demark macropinosomes and other endosomes. The detection of internalized dextran at an ultrastructural level using correlative light and electron microscopy (CLEM) is also demonstrated. These cell processes can be imaged using multiple live imaging modalities, including in 3D. Taken together, these approaches optimize macropinosome imaging for many different settings and experimental systems.

This protocol demonstrates dextran imaging in live cells using continuous uptake and inverse images to optimize visualization of ruffling, macropinosome maturation, and analysis of dextran and other cell labelings.

Macropinocytosis is a highly conserved but still incompletely understood process that is essential for the uptake and ingestion of fluid, fluid-phase ...

חזותי exocytosis ללא ממס של

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video