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L'inoculazione di Trypanosoma cruzi In uova fertili prima incubazione rende il kDNA parassita minicircle integrazione nel genoma delle cellule dell'embrione. Incrocio rivela il trasferimento verticale delle mutazioni alla progenie. Il kDNA integra in regioni codificanti in cromosomi diversi ed i polli morire con una malattia infiammatoria autoimmune cuore.
Le infezioni acute Trypanosoma cruzi acquisite durante l'infanzia e l'infanzia sembrano asintomatica, ma circa un terzo dei casi con infezione cronica mostrano la malattia di Chagas fino a tre decenni o versioni successive. Autoimmunità e persistenza parassita sono in competizione le teorie per spiegare la patogenesi della malattia di Chagas 1, 2. Per ruoli distinti svolto dalla persistenza parassita e autoimmunità nella malattia di Chagas si inoculare il T. cruzi nella camera d'aria di uova fecondate. Il sistema immunitario di pollo maturo è una barriera a tenuta biologica contro T. cruzi e l'infezione è sradicata sullo sviluppo del suo sistema immunitario dalla fine della prima settimana di crescita 3. I pulcini sono parassiti-free al momento della schiusa, ma mantengono integrato parassita cinetoplasto DNA mitocondriale (kDNA) minicircle nel loro genoma che vengono trasferiti alla loro progenie. Documentazione di integrazione kDNA minicircle nel genoma di pollo è stato ottenuto da un targeted prime TAIL-PCR, ibridazioni del Sud, la clonazione e sequenziamento 3, 4. Il kDNA minicircle integrazioni rottura cornici di lettura aperte per la trascrizione e fattori del sistema immunitario, fosfatasi (GTPasi), adenilato ciclasi e fosforilasi (PKC, NF-kappa B attivatore, PI-3K) associata fisiologia cellulare, la crescita, la differenziazione e 3, 5 - 7, e altre funzioni geniche. Miocardite grave a causa di rifiuto di fibre cardiache bersaglio da parte dei linfociti citotossici effettori è visto nei polli kDNA mutati, mostrando una cardiomiopatia infiammatoria simile a quella osservata nell'uomo la malattia di Chagas. In particolare, insufficienza cardiaca e debolezza muscolare scheletrico sono presenti polli in adulti con kDNA rottura del gene distrofina nel cromosoma 1 8. Simili alterazioni genotipiche sono associati con la distruzione dei tessuti effettuata da effettori CD45 + e + e CD8γδ CD8α linfociti. Così questa infezione protozoo può indurre geneticamente guidato malattia autoimmune.
1. Crescita dei parassiti
2. Parasite inoculazione in uova di gallina fecondate
3. I campioni per l'estrazione del DNA
4. Primers e sonde utilizzate
Gli inneschi usati per amplificazioni di PCR e le condizioni termiche sono mostrati nella Tabella 1.
Le sonde utilizzate in ibridazioni Southern blot sono stati:
5. Analisi PCR
6. Genomiche Southern Blot
7. Prime mirata TAIL-PCR
8. Malattia di Chagas Manifestazione Clinic
9. Analisi e Patologia immunochimica
10. Fenotipo cellule del sistema immunitario a lesioni cardiache
11. Analisi dei dati
12. Risultati rappresentativi
L'inoculo di 100 virulento T. tripomastigoti cruzi nella camera d'aria di uova di gallina fertili non riduce sensibilmente i rapporti di pulcini vivo. Circa il 60% si schiudono pulcini sani e il 40% possono subire liquefazione embrione o la morte dell'embrione al momento della schiusa. I pulcini sopravvissuti mantengono la sequenza minicircle kDNA integrato nel genoma. Tuttavia, si prevede che alcuni pulcini morirà con cardiomegalia e di scompenso nelle settimane dopo la schiusa. I pulcini rimanenti crescere per adulti apparentemente sani. In tutte le fasi della vita del DNA estratto da loro cellule mononucleate del sangue darà l'amplificazione PCR di kDNA, ma non nDNA. Il mirata-prime TAIL-PCR 3, 4 prodotti che vengono clonati e la sequenza mostrerà il kDNA minicircles integrato soprattutto in regioni codificanti di macrochromosomes da 1 a 5. I polli che mostrano i più kDNAntegrations in geni che codificano per la crescita e la differenziazione cellulare, fattori di regolazione del sistema immunitario, e la riparazione del DNA sono candidati a subire il rifiuto dei tessuti bersaglio sé (Figura 3). Ad esempio, il pollo mostra mutazione kDNA con rottura del gene distrofina (figura 5), codifica una proteina che lega il citoscheletro alla membrana cellulare, è un candidato per sviluppare autoimmune cardiomiopatia infiammatoria e guasti.
Queste modifiche genomiche non si vedono in pulcini nati da uova infette Lb. Ci sono differenze tra T. cruzi e Lb minicircles kDNA; Il T. cruzi k DNA minicircle media 1,4 kb struttura con quattro regione variabile (VR) intervallate da regioni conservate (CR) ognuna delle quali presenta CSB1, i CSB2 e CSB3 regioni, in cui sono considerati CA ricco di DNA piegate siti specifici per l'inizio della replicazione, trascrizione, ricombinazione, e per il trasferimento di DNA laterale 3, 4. In contrasto, l'Lb kDNA minicircle (dimensione media 820 bp) contiene solo CR seguita da VR. CR ha conservato CSB1 (GGGCGT) e CSB2 (CCCCGTTC) blocchi, che sono diverse da quelle del T. cruzi minicircles 15, 16 e 17. Considerando che Lb CSB3 (GGGGTTGGTGTA) 12 mostra omologia nts al T. cruzi è concepibile che sia la Lb kDNA minicircle integra in una frequenza molto bassa, che può non essere visibile dalle tecniche utilizzate, o che può, eventualmente, non integrarsi nel genoma pollo affatto.
Primer | Obiettivo DNA | Sequenza | Tm * |
S 34 | T. cruzi kDNA | 5 'ACC ACA CCA CCA ATC GAA CC 3' | 57,9 |
S 67 | T.cruzi kDNA | 5 'TTT GGT GGG AGG GG (G / C) (G / C) (T / G) TC 3' | 60,1 |
S 35 | T. cruzi kDNA | 5 'ATA ATG TAC GGG (T / G) GA GAT GC 3' | 59,4 |
S 36 | T. cruzi kDNA | 5 'GGT TCG ATT GGG GGT GTT G 3' | 57,9 |
Lb3 | Lb kDNA | 5 'GGG GGT GTT GTA TAG ATA TGG G 3' | 55,9 |
LB5 | Lb kDNA | 5 'CTA ATT GTG GAG CAC GGG G 3' | 61,4 |
Gg 1 | Gallus gallus | 5 'AGC TGA TCC TAA AGG CAG AGC 3' | 60,1 |
Gg2 | G. gallus | 5 'CTG AGC CTC TGCTTT GAA A 3 ' | 56,8 |
Gg3 | G. gallus | 5 'TTT CAA AGC AGA GGC TCG G 3' | 60,1 |
Gg4 | G. gallus | 3 'GCT CTG CCT TTA GGA TCA GCT 5' | 64,2 |
Gg5 | G. gallus | 3 'AGC AAC TCA TCC GCG ACC TT 5' | 62,3 |
GG6 | G. gallus | 3 'CTG GCA TTA TGA GGC TTC ACA A 5' | 60,4 |
Primes Tabella 1. Utilizzato nelle amplificazioni PCR. * Tm = temperatura media di ricottura ° C.
Figura 1. La TAIL-PCR tp strategia utilizzata per rilevare Trypanosoma cruzi kDNA integrazione nel genoma Gallus gallus. A) Una sequenza chimerico con un frammento di kDNA minicircle conservate (blu scuro) e variabile (luce blu) regioni integrati nel locus NW_001471687.1 sul cromosoma 4 (AY237306) del genoma pollo 10 (verde) è stato utilizzato per ottenere l'host serie di primer specifici (GG1 a GG6). B) la coda tp-PCR amplificazioni sono state avviate (ciclo elementare) mediante ricottura delle minicircle specifici S34 o S67 primer in combinazione con i polli-specifici GG1 a GG6 primer. Prodotti diluito previsto modello per il ciclo secondario con l'S35 (senso / antisenso) primer e le combinazioni di primer Gg. Nel ciclo terziario una diluizione dei prodotti secondari è stato sottoposto ad amplificazione con kDNA S36 o S67 primer antisenso in combinazione con l'innesco Ggs. C) Questi prodotti di amplificazione sono stati separati in 1% gel di agarosio e trasferito su una membrana di nylon, ibridato con la sonda specifica kDNA. Campioni che mostrano segnale positivo sono stati usati per la clonazione per determinare il punto di integrazione. Le combinazioni di kDNA e mirate GG1 per GG6 sono mostrati sulla superficie del gel. Le reazioni sequenziali di PCR amplificato bersaglio kDNA-host sequenze di DNA con kDNA minicircles (blu) e la sequenza aviaria (verde). (Ristampato da PLoS Neglected Tropical Diseases 3).
Figura 2. Le manifestazioni cliniche della funzione cardiaca compromessa in un pollo 9 mesi geneticamente modificati attraverso l'integrazione della mitocondriale kDNA minicircle da T. cruzi. La scarsa ossigenazione del sangue del pollo kDNA mitocondriale mutato mostrando contrasti a pettine viola con il pettine rosso del controllo 9-month-old chicken esenti da attacchi di cuore. (Modificato da PLoS Neglected Tropical Diseases 3).
Figura 3. Gross e microscopica patologia in Gallus gallus con mutazioni kDNA. A) Cardiomegalia in un 9-month-old gallina che morì di insufficienza cardiaca. B) il cuore di controllo da un non infetto 9-month-old gallina. C) Il rigetto delle cellule del cuore bersaglio da parte dei linfociti citotossici: Un'unità rifiuto minimo con lisi delle cellule bersaglio da parte dei linfociti del sistema immunitario è raffigurato (cerchio). D) Controllo cuore istologia (Modificato da PLoS Neglected Tropical Diseases 3).
Figura 4. Immunocitochimici analisi delle cellule del sistema immunitario infiltranti cuore di kDNA-mutato pollo mostrato in Figura 3. A) linfociti CD45 + identificato (frecce) nel cuore lesioni da un ficoeritrina-marcato anticorpo monoclonale specifico. B) CD8 + γδ linfociti del sistema immunitario (frecce) coinvolti nella distruzione severa del cuore. C) abbondanti CD8α + cellule T presenti nelle lesioni più gravi, con lisi delle cellule cardiache. Gli inserti dimostrare l'assenza di cellule del sistema immunitario nel cuore di pollo infetto di controllo (Modificato da PLoS Neglected Tropical Diseases 3).
Figura 5. Chagas-like cardiomiopatia dilatativa infiammatoria in una progenie F2 con integrazione kDNA nel gene della distrofina. A) in un cuore dilatato di 10 mesi di pollo che occupa la maggior parte della cavità toracica (peso del cuore = 16 g). B) scuri rotondi infiltrati mononucleari e distrugge le cellule del miocardio della gallina kDNA-mutato. C) le dimensioni del cuore normale (7 g di peso) di un 10-mese-vecchia pollo controllo. D) istologia normale di un cuore di pollo controllo. (Modificato da Tropic PLoS NeglectedMalattie al 3).
Figura 6. Patologia Comparata in kDNA mutato pollo e nell'uomo la malattia di Chagas. A) grave miocardite e di destinazione lisi delle cellule cardiache nel pollo kDNA-mutato. B) miocardite grave e lisi delle cellule bersaglio da parte dei linfociti del sistema immunitario in un caso di malattia cardiaca di Chagas. C) Il rigetto delle cellule del cuore da parte dei linfociti del sistema immunitario del pollo kDNA-mutato. D) Il rigetto delle cellule del cuore da parte dei linfociti del sistema immunitario umano nella malattia di Chagas. Macchiato da Hematoxilin e eosina. (Modificato da Memorias do Instituto Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro 14).
In contrasto mammiferi sensibili alla vita lunga T. infezioni cruzi, polli sono refrattari a T. cruzi infezione. Il principale vantaggio del sistema modello pollo è l'eliminazione del precoce dell'infezione nello sviluppo del sistema immunitario embrionale. Pertanto, il DNA parassita solo rimane all'interno del corpo pollo integrato su più loci.
Uso della quantità ottimale di virulento T. cruzi tripomastigoti per inoculare uovo fertile è il passo fondamentale verso l'ottenimento di integrazione del minicircles kDNA nel genoma dell'embrione di pollo. Il tasso di schiusa in diretta pulcini dalle uova inoculate con 100 tripomastigoti è quattro volte superiore a quello ottenuto con 500 parassiti. Si deve prestare attenzione per inoculare la sospensione parassiti in 10 microlitri di terreno di coltura nella camera d'aria dell'uovo. Non ci dovrebbero essere perdite di bianco d'uovo. In condizioni ottimali, l'infezione parassita intracellulare avviene wisottile poche ore dopo l'incubazione e la moltiplicazione dei parassiti all'interno dei proventi cellule ospiti per una settimana, dopo l'infezione viene eliminata l'immunità innata. L'integrazione kDNA richiede una infezione vivo, e l'inoculazione di minicircles nudi in uova di pollo primi embrioni non si traduca in integrazione. Le kDNA positivi embrioni e controlli devono essere alloggiati in condizioni controllate a 37,5 ° C e 65% di umidità. I pulcini sono tenuti in gabbie per due settimane a 33 ° C temperatura ambiente. Successivamente i polli sono tenuti in gabbie sospese su graticci navate separate da 1,5 metri di larghezza in una stanza a 22 ° C con aria filtrata e pressione positiva in esaurimento costante per garantire condizioni di benessere degli animali. Gli adulti sono alimentati pollo-chow e bere acqua corrente potabile per ottenere piena crescita e la maturità, le uova a cinque mesi di età. Manutenzione delle procedure igieniche sono essenziali per la riproducibilità dei risultati quando si lavora con T. cruzi inoculatoin uova di pollo fertili.
Nel sistema modello di pollo al T. infezioni cruzi sono sradicate dopo lo sviluppo del sistema immunitario nel primo periodo di crescita dell'embrione. Inoltre ad essere privo di infezioni, i pulcini che si schiudono da T. cruzi inoculato le uova, in mancanza di anticorpi specifici, sono tolleranti agli antigeni del parassita. Il rigetto delle cellule del cuore di destinazione da parte dei linfociti citotossici (unità di rifiuto minima, figura 3) si vede nei polli kDNA-mutati che mostrano modifiche genotipo e dal cedimento di sorveglianza immunologica 3. Le genotipicamente modificate cellule T presenti rifiuto accelerata dei tessuti sé nel corpo. Il sito della lesione principale è il cuore, che è una caratteristica della malattia di Chagas. Il passaggio da uno fisiologico (sorveglianza) ad uno stato fisiopatologico si vede nella kDNA-mutato pollo mostra clonale proliferazione dei linfociti citotossici 3.
Til suo modello di sistema transkingdom mostra un parassita indotta, geneticamente-driven malattia autoimmune (Figura 6), derivanti da modifiche del genoma della T. cruzi kDNA minicircle integrazioni. Queste modifiche non si vedono in pulcini nati da uova Lb-inoculate.
Questo fenomeno suggerisce che il trattamento sperimentale della cardiomiopatia infiammatoria autoimmune in kDNA mutato polli possono richiedere la soppressione farmaco di midollo osseo progenitrici delle cellule T specifiche per fenotipo con infiltrazione del miocardio, istocompatibili e il trapianto di midollo osseo sano per prevenire il rigetto di auto-tessuto.
Non ci sono conflitti di interesse dichiarati.
Siamo in debito con Nancy R. Sturm, Dipartimento di Immunologia, Microbiologia e Biologia Molecolare, David Geffen School of Medicine, University of California a Los Angeles, per la lettura critica del manoscritto. Il Consiglio Nazionale delle Ricerche-CNPq, e la Fondazione per la ricerca-sviluppo FAPDF, Brasile, ha sostenuto lo studio. Ringraziamo l'assistenza tecnica di Alessandro O. Souza, Maria C. Guimaro, Ciro Cordeiro, Ana de Cassia Rosa, Alves Roseneide, e Rafael Andrade, presso l'Università di Brasilia, in Brasile.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Nome del reattivo | Azienda | Numero di catalogo | Comments |
Taq polimerasi DNA ricombinante | Invitrogen | 11615-010 | |
DNA polimerasi Taq Platinum | Invitrogen | 10966-030 | |
Casuale Primers DNA sistema di etichettatura | Invitrogen | 18187-013 | |
Eco RI | Invitrogen | 15202-021 | |
I mbo | Invitrogen | 15248-016 | |
dNTP Set, 100 mM Solutions | GE Healthcare | 28-4065-51 | |
Amersham Hybond - N + - Cat. n. | GE Healthcare | RPN303B | |
PlasmidPrep Mini Spin kit | GE Healthcare | 28-9042-70 | |
I NSI | SIGMA-ALDRICH | R5884 1Ku | |
DNA, Fish sodio Sperm Salt | AMRESCO | 0644-10G | |
Topo anti-pollo Bu-1b | SouthernBiotech | 8370-02 | |
Topo anti-CD45 di pollo | SouthernBiotech | 8270-08 | |
Topo anti-pollo TCRγδ | SouthernBiotech | 8230-08 | |
Topo anti-pollo CD8α | SouthernBiotech | 9220-02 | |
Topo anti-pollo monociti / macrofagi | SouthernBiotech | 8420-02 | |
MyCycle Termocycler | Bio-Rad Laboratories | 580BR 5501 |
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