Method Article
Mycobacterium leprae, l'agente eziologico della lebbra, non cresce in vitro. Descriviamo un facile seguire protocollo per preparare una sospensione bacillare per assicurare il mantenimento di grandi quantità di M. leprae per una varietà di applicazioni. Protocolli per la propagazione tramite mouse zampa inoculazione, la valutazione della vitalità, il congelamento e lo scongelamento magazzino bacillare sono descritte in dettaglio.
La lebbra, causata dal Mycobacterium leprae, è una malattia infettiva importante che è ancora endemica in molti paesi del mondo, tra cui il Brasile. Non ci sono metodi noti per la coltivazione di M. leprae in vitro, presentando un grave ostacolo nello studio di questo patogeno in laboratorio. Pertanto, il mantenimento e la crescita di M. ceppi leprae sono preferibilmente effettuati in topi nudi atimici (NU-Foxn1 nu). Le condizioni di laboratorio per l'utilizzo di topi sono facilmente disponibili, facile da eseguire, e consentire la standardizzazione e lo sviluppo di protocolli per ottenere risultati riproducibili. Nel presente rapporto, descriviamo un semplice protocollo per la purificazione dei bacilli da piedini nudi del mouse utilizzando tripsina, che produce una sospensione di detriti minimo cellulare e con alto indice di vitalità batterica, come determinato dalla microscopia a fluorescenza. Una modifica al metodo standard per il conteggio bacillare da Ziehl-Neelsencolorazione e la microscopia ottica è inoltre dimostrato. Inoltre, si descrive un protocollo per congelamento e scongelamento stock bacillare come un protocollo alternativo per la manutenzione e la conservazione di M. ceppi leprae.
La lebbra, una malattia causata dal Mycobacterium leprae, costituisce un importante problema di salute pubblica in molti paesi in tutto il mondo 1,2. Nonostante sia conosciuta come una malattia infettiva che colpisce la pelle e nervi periferici, ci sono ancora diverse lacune nelle conoscenze sui meccanismi coinvolti nel complesso immunopatogenesi della malattia.
Tra le caratteristiche difficili di M. leprae che ostacolano il suo studio sono la sua incapacità di crescere in mezzi di coltura artificiale e il suo tempo relativamente lungo raddoppio (circa 14 giorni) 3,4. La maggior parte delle procedure sperimentali che utilizzano M. leprae sono istituiti con bacilli purificate da lesioni della pelle di malati di lebbra o da modelli sperimentali animali, come armadilli e diversi ceppi di topi 5,6.
Per molti anni, i ricercatori hanno dipendeva purificazione del M. leprae da lesioni cutanee di LEPR multibacillarepazienti Osy per l'uso in procedure sperimentali. Diverse condizioni di laboratorio per la coltivazione in vitro o la manutenzione di live M. leprae è stato tentato, ma fino ad oggi, modelli animali hanno dimostrato di essere più adatto per scopi di ricerca. Negli anni 1960 e 1970, i ricercatori hanno iniziato ad usare mouse e armadilli per la rilevazione e la valutazione di M. leprae vitalità, monitoraggio della crescita batterica in risposta anti-M. farmaci leprae, e nella crescita e mantenimento di ceppi micobatterici 2,4.
I modelli animali hanno alcune limitazioni, soprattutto in armadilli e primati non umani, comprese le questioni etiche, costi di manutenzione, infrastrutture speciali per la manutenzione degli animali, e la scarsa riproducibilità dei risultati e rendimenti finali. Attualmente, i topi sono il preferito modello animale per la ricerca lebbra. Le condizioni di laboratorio per l'utilizzo di topi sono facilmente disponibili, facile da eseguire, e permettono protocolli standardizzati 7,8,9. Topi nudi sono stati utilizzati nella manutenzione di M. leprae ceppi perché, anche con carichi bassi bacillari vitali, la risposta immunitaria carente T-cellule porta alla formazione di granulomi esuberante e di buona moltiplicazione bacillare. Quindi, questo modello animale ha guadagnato un'ampia accettazione all'interno della comunità di ricerca lebbra.
Nel presente rapporto, descriviamo un semplice protocollo per la purificazione enzimatica di bacilli da footpads nude topo, destinati alla preparazione di un M. sospensione leprae con detriti cellulari minimo e con alto indice di vitalità batterica. La vitalità è determinata mediante microscopia a fluorescenza, che può essere rapidamente eseguita in laboratorio. Abbiamo anche dimostrare una modifica al metodo standard per il conteggio bacillare dal freddo colorazione Ziehl-Neelsen e microscopia ottica. Inoltre, presentiamo un protocollo alternativo per la manutenzione e la conservazione di M. ceppi leprae, che consente di congelamento e scongelamento dei bacillare stocks.
1. Preparazione del Mycobacterium leprae sospensione
2. Freddo Ziehl-Neelsen
3. Viabilità Determinazione
4. Congelamento / scongelamento M. leprae Sospensione
5. Topo inoculazione
Il successo del protocollo può essere valutata in tre modi. In primo luogo, la valutazione della qualità dell'inoculo è determinata dalla quantità di detriti cellulari e la percentuale risultante di bacilli vitali nella sospensione finale (Vedi protocollo 3). Come mostrato nelle figure 1 e 2, la sospensione bacillare finale conteneva pochissimo detriti cellulari e alta vitalità (punteggio 0 +); notare che la maggior parte dei bacilli colorati con il colorante fluorescente Syto 9 verde (macchia penetra 100% di entrambi i batteri vivi e morti, Figura 1) e solo pochi bacilli colorati con il colorante fluorescente PI rosso (macchia penetra solo i batteri con membrane danneggiate, Figura 2).
Figura 1. Syto 9 colorazione M. leprae sospensione. Fluorescenza verde dimostra la presenza di vivi e morti M. leprae. 400X.
Figura 2. PI colorazione di M. leprae sospensione. Red fluorescenza che mostra il piccolo numero di morti M. leprae. 400X.
In secondo luogo, un inoculo con alta vitalità influirà sulla moltiplicazione di bacilli nei piedini di animali dopo 4-5 mesi dopo l'inoculazione, con sviluppo di evidente lesione macroscopica, come mostrato nel video (protocollo 1). Il terzo modo per valutare il successo del protocollo è quello di valutare la sopravvivenza e la moltiplicazione di AFB in piedini del mouse inoculati con bacilli che erano stati congelati per diversi periodi (vedi protocollo 4).
"Cellspacing =" 0 "> Experiment (animale) Numero di AFB / ml congelata al giorno 0 Punteggio Viabilità / giorno 0 Periodo di congelamento (giorni) Numero di AFB inoculato dopo il congelamento Punteggio di vitalità dopo il congelamento Numero di AFB / ml recuperati dopo 7 mesi 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 6Tabella 1. Risultati di M. leprae moltiplicazione utilizzando sospensioni di post congelamento.
Tabella 1 illustra i risultati di M. crescita leprae utilizzando sospensioni dopo il congelamento. Il punteggio vitalità delle sospensioni dopo lo scongelamento era 1 +. Il protocollo di congelamento è stato effettuato in tre esperimenti indipendenti per testare diversi periodi di congelamento. In entrambi gli esperimenti con inoculi congelato per 15 o 60 giorni, il risultato è stato simile, propagation dopo il congelamento prodotto 10-1,000 volte aumentano il numero di AFB recuperato da ciascun piedino dopo 7 mesi di inoculazione (Tabella 1). Pertanto, il congelamento di M. sospensioni leprae in 7H9 medio integrato con OADC (acido oleico-albumina-destrosio-catalasi) portato nella manutenzione della redditività.
Tre inoculi sono stati utilizzati per valutare M. leprae moltiplicazione dopo due diversi periodi di congelamento (15 e 60 giorni). Dopo 7 mesi, bacilli sono stati recuperati dai polpastrelli di topi inoculati e contate dopo Ziehl-Neelsen. Semiquantitativa scala vitalità: 0 significa assenti fino al 30% di cellule colorate PI; 1 + significa che il 30-50% delle cellule colorate PI; 2 + significa sopra del 50% di cellule colorate PI. AFB: acido bacilli.
Una descrizione dettagliata di una ben illustrato, protocollo di successo per la propagazione di M. leprae è grandemente necessario. Il nostro studio dimostra che il protocollo di preparazione inoculo mediante filtrazione e tripsina digestione permette l'inoculo di ottenere con poco detriti cellulari e con alta sostenibilità dei bacilli (punteggio 0 +). Idrossido di sodio è stato utilizzato per disaggregare il tessuto per la purificazione di bacilli 6. Studi condotti nel nostro laboratorio utilizzando idrossido di sodio per la purificazione di M. leprae provocato la formazione di grumi di bacilli, ostacolando l'omogeneizzazione della sospensione per la determinazione vitalità e inoculazione animale (dati non mostrati).
Potenziali problemi incontrati con la preparazione dell'inoculo per filtrazione e tripsina digestione includono grande quantità di detriti cellulari e contaminazione dell'inoculo con agenti batterici o fungini. In caso di grandi quantità di debr cellularesi sono osservati dopo purificazione, sia la tripsina non è più attivo o vi è una quantità eccessiva di materiale biologico. L'attività enzimatica della soluzione stock tripsina deve essere valutata. Se si sospetta eccessiva quantità di materiale biologico iniziale, il materiale deve essere suddiviso in aliquote e il protocollo deve essere effettuata in lotti separati. Per evitare la contaminazione dell'inoculo con agenti batterici o fungini, bisogna fare attenzione per elaborare il materiale in condizioni asettiche. Se vengono rilevati funghi e / o contaminazione batterica la sospensione deve essere eliminata.
Una limitazione del nostro protocollo è la soggettività della valutazione fattibilità con il metodo semi-quantitativo descritto. Viabilità valutato semi-quantitativamente è più pratico, anche se meno preciso rispetto al metodo quantitativo pubblicato 6. Viabilità punteggio di 0 + e 1 + sono soddisfacenti per la manutenzione di propagazione e il congelamento deiM. leprae. Lahiri et al. hanno già dimostrato che topi nudi inoculati con 80-90% inoculo vitale, producono cuscinetti plantari adatti per la raccolta (alta redditività bacilli) ai 4-5 mesi di inoculazione. Pertanto, infezione precoce (circa 4 mesi) è il miglior tempo di raccolta. Per la raccolta di inoculi congelati, i topi nel presente protocollo sono stati mantenuti inoculata per periodi più lunghi (7 mesi) per garantire curve di crescita. Un passaggio fondamentale per garantire un'adeguata redditività è l'uso di sospensioni freschi bacilli, preferibilmente entro 24 ore dopo il prelievo di materiale biologico dall'host e lavorazione. Inoltre, la qualità dei reagenti, soluzioni coloranti preparati al momento tripsina e vitalità diluiti, sono necessarie per garantire risultati riproducibili.
Un altro limite di questo protocollo è che la finale M. sospensione leprae non è libero di DNA ospite, RNA, proteine, etc. Pertanto, altre fasi di purificazione devono essere aggiunti to ottenere una M. leprae sospensione priva di componenti della cellula ospite.
Un metodo per il mantenimento bacilli vitali mediante congelamento esemplari interi tessuto di M. lesioni leprae è stata riportata 9. Tuttavia, lo studio da Portaels et al. dimostrato la significativa perdita di vitalità, che spaziano tra il 65-97% dopo il congelamento e lo scongelamento di M. leprae infettato campioni di tessuto ottenuti da armadillo 9. Il nostro protocollo ha dimostrato che l'indice di vitalità osservato in M. sospensioni leprae dopo congelamento e scongelamento sceso rispetto alla aliquota che non era stato congelato (Tabella 1). Infatti, il congelamento M. sospensione leprae nei media congelamento prodotto redditività vanno dal 50-70%, con vitalità punteggio di 1 +, mentre la redditività punteggio di 0 + è stato ottenuto nella sospensione scongelato. Tuttavia, la moltiplicazione di M. leprae è stato soddisfacente dopo 7 mesi dopo l'inoculazione di topi nudi ( Tabella 1). L'inoculazione di topi nudi con campioni ricostituiti mantenuto congelato per 60 giorni indotto in media 100 volte aumento del numero di bacilli rispetto al inoculo iniziale. Sembra che il congelamento del M. sospensione leprae nei media congelamento, invece di campioni di tessuto infetto, è più efficiente. Un punto critico del nostro protocollo è il lento congelamento del AFB in un contenitore di congelamento, occorre mantenere il bacilli vitali, come dimostrato da Colston e Hilson 8. Futuri esperimenti saranno condotti per valutare la fattibilità di bacilli dopo periodi di congelamento più lunghi.
In sintesi, perché M. leprae non cresce in vitro, nostro protocollo permette un facile e veloce alternativa a manutenzione di inoculo vitale, e la fase di congelamento successo rende possibile il mantenimento di ceppi senza passaggio continuo di animali, permettendo così la creazione di una banca di ceppi definiti.
Questa sezione contiene istruzioni per la preparazione di reagenti per eseguire questo protocollo.
1. Tripsina
Tripsina | 0,5 g |
Acqua distillata | fino a 100 ml |
Filtro sterilizzare. Conservare a -20 ° C.
2. 7H9
7H9 base di brodo | 4.7 g |
40% di glicerolo magazzino | 5 ml |
Acqua distillata | fino a 900 ml |
Miscelare la base con acqua poi aggiungere il glicerolo agitando. Autoclave a 121 ° C per 20 minuti per sterilizzare. Conservare a 4 ° C.
3. Brain Heart Infusion (BHI)
BHI | 37 g |
Acqua distillata | fino a 1.000 ml |
Autoclave a 121 ° C per 15 minuti per sterilizzare. Conservare a 4 ° C.
4. Siero fenolo
4.1) 5% fenolo
Fenolo | 5 ml |
Acqua distillata | fino a 100 ml |
4.2) fenolo Serum
siero fetale bovino | 2 ml |
5% fenolo | 98 ml |
Conservare a 4 ° C.
5. Soluzioni per freddo Ziehl-Neelsen Stain
5.1) CarboFuchsin
Fuchsin | 1 g |
Fenolo cristalli fusi a 60 ° C | 5 ml |
Alcole etilico puro | 10 ml |
Acqua distillata | fino a 100 ml |
Filtrare prima di ogni utilizzo.
5.2) blu di metilene Base
Blu di metilene | 3 g |
95% di alcol etilico | fino a 200 ml |
5.3) L'acido alcol
70% di alcol | 990 ml |
acido cloridrico | 10 ml |
6. Piano per il congelamento:
OADC | 10 ml |
Glicerina | 20 ml |
7H9 medio | fino a 100 ml |
Autoclave glicerolo prima dell'uso e sterilizzare OADC per filtrazione.
7. Autoclavato M. sospensione leprae
Autoclave a 121 ° C per 20 min. Conservare a -20 ° C.
Nessun conflitto di interessi dichiarati.
Ringraziamo Beatriz GC Sartori, Lazara M. Trino, Ana Elisa Fusaro e Claudia PM Carvalho per l'assistenza tecnica. Ringraziamo Pranab K. Das per sostenere la creazione della struttura animale. Ringraziamo Lais RR Costa per la revisione del manoscritto. Questo studio è stato sostenuto da sovvenzioni dal Fundação Paulista contra Hanseníase e 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 |
Richiedi autorizzazione per utilizzare il testo o le figure di questo articolo JoVE
Richiedi AutorizzazioneThis article has been published
Video Coming Soon