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A inoculação de Trypanosoma cruzi Em ovos férteis para incubação anteriores torna o parasita minicírculos do kDNA integração no genoma de células de embriões. Cruzamento revela a transferência vertical das mutações à progenitura. O kDNA integra em regiões codificantes em vários cromossomos e as galinhas morrer com uma doença cardíaca inflamatória auto-imune.
As infecções agudas do Trypanosoma cruzi adquiridos na infância parecem assintomáticas, mas aproximadamente um terço dos casos cronicamente infectados apresentam a doença de Chagas até três décadas ou mais tarde. Autoimunidade e persistência parasita estão competindo teorias para explicar a patogênese da doença de Chagas 1, 2. Para papéis distintos desempenhados por parasita persistência e auto-imunidade na doença de Chagas nos inocular o T. cruzi na câmara de ar de ovos fertilizados. O sistema imunológico maduro frango é uma barreira biológica apertado contra T. cruzi e que a infecção é erradicada sobre o desenvolvimento da sua sistema imunitário, até ao final da primeira semana de crescimento 3. Os filhotes são parasita-livre em eclosão, mas eles mantêm integrados parasita mitocondrial DNA do cinetoplasto (kDNA) minicírculos dentro de seu genoma que são transferidos aos seus descendentes. Documentação da integração kDNA minicírculo no genoma de galinha foi obtido por um targeted principal TAIL-PCR, hibridização do Sul, clonagem, sequenciamento e 3, 4. O kDNA minicírculos integrações ruptura quadros de leitura aberta para a transcrição e factores do sistema imunitário, fosfatase (GTPase), adenilato ciclase e fosforilases (PKC, NF-kappa B activador, PI-3K) associado com a fisiologia da célula, o crescimento, diferenciação e 3, 5 - 7, e as funções de outros genes. Miocardite grave devido a rejeição de fibras de coração do alvo por efectores linfócitos citotóxicos é visto nas galinhas kDNA mutados, mostrando uma cardiomiopatia inflamatória semelhante à observada na doença de Chagas humana. Notavelmente, a insuficiência cardíaca e fraqueza muscular esquelética estão presentes em frangos adultos com kDNA ruptura do gene da distrofina no cromossoma 1 8. Similares alterações genotípicas estão associados com a destruição do tecido realizado por efectores CD45 +, CD8γδ + e CD8a linfócitos. Assim, esta protozoose pode induzir geneticamente orientada doença auto-imune.
1. Crescimento de Parasitas
2. Parasite Inoculação em ovos de galinha fertilizados
3. Obtenção de amostras para extração de DNA
4. Primers e sondas usadas
Os iniciadores utilizados para amplificações por PCR e as condições térmicas são mostrados na Tabela 1.
As sondas utilizadas na hibridações Southern blot foram:
5. Análises de PCR
6. Genômicas Southern blots
7. Destinado Prime TAIL-PCR
8. Manifestação Clínica de Doenças de Chagas
9. Análises Patologia e Imunoquímica
10. Células Fenótipo Sistema Imunológico em lesões cardíacas
11. Análise de Dados
12. Os resultados representativos
A inoculação de 100 T. virulenta tripomastigotas cruzi para a câmara de ar de ovos de galinha férteis não reduz significativamente os rácios de pintos nascidos vivos. Cerca de 60% eclodem pintos saudáveis e 40% podem sofrer liquefação embrião ou morte do embrião na incubação. Os pintos sobreviventes reter a sequência minicírculo kDNA integrado no genoma. No entanto, espera-se que alguns pintos morrerão com cardiomegalia e insuficiência nas semanas após a eclosão. Os filhotes restantes vai crescer para adultos aparentemente saudáveis. Em todas as fases da vida do ADN extraído de células mononucleares de sangue suas irá produzir a amplificação por PCR de kDNA, mas não nDNA. O alvo prime-TAIL-PCR 3, 4 produtos que são clonados ea sequência mostrará o kDNA minicírculos integrados principalmente nas regiões codificadoras de macrocromossomos 1 a 5. As galinhas mostrando kDNA múltipla integrations em genes que codificam para o crescimento e diferenciação celular, os factores de regulação do sistema imune, e reparação de ADN são candidatos a sofrer rejeição de tecidos-alvo auto (Figura 3). Por exemplo, o frango mostrando mutação kDNA com ruptura do gene da distrofina (Figura 5), que codifica uma proteína que se liga o citoesqueleto para a membrana celular, é um candidato para desenvolver cardiomiopatia inflamatória auto-imune e fracasso.
Essas modificações genômicas não são vistos em pintos nascidos de ovos infectados Lb. Existem diferenças entre T. cruzi e Lb kDNA minicírculos; O T. cruzi k DNA minicírculo média 1,4 kb estrutura com quatro região variável (VR) intercaladas por regiões conservadas (CR) cada uma apresentando CSB1 e CSB2, e CSB3 regiões, em que CA-DNA rico dobrada são considerados locais específicos para a iniciação da replicação, transcrição, recombinação, e para a transferência de DNA laterais 3, 4. Em contraste, o Lb kDNA minicírculo (tamanho médio 820 pb) contém CR único seguido pelo VR. CR conservou CSB1 (GGGCGT) e CSB2 (CCCCGTTC) blocos, que são diferentes das do T. cruzi minicírculos 15, 16 e 17. Considerando-se que Lb CSB3 (GGGGTTGGTGTA) mostra homologia 12 nts ao T. cruzi, é concebível que tanto o Lb kDNA minicírculo integra em uma frequência muito baixa, o que pode não ser visível através das técnicas utilizadas, ou que pode, possivelmente, não integrar no genoma de galinha em tudo.
Cartilha | DNA alvo | Seqüência | Tm * |
S 34 | T. cruzi kDNA | 5 'ACA ACC 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 'ATG TAC GGG ATA (T / G) GA GAT GC 3' | 59,4 |
S 36 | T. cruzi kDNA | 5 'GGT TCG ATT GGG GTT GGT G 3' | 57,9 |
Lb3 | Lb kDNA | 5 'GGG GTT GGT GTA ATA TAG TGG G 3' | 55,9 |
Lb5 | Lb kDNA | 5 'ATT CTA GAG GTG CAC GGG G 3' | 61,4 |
1 Gg | Gallus gallus | 5 'AGC TCC TGA TAA CAG AGG AGC 3' | 60,1 |
Gg2 | G. gallus | 5 'TGC CTC CTG AGCTTT GAA A 3 ' | 56,8 |
Gg3 | G. gallus | 5 'TTT CAA AGC GGC AGA TCG G 3' | 60,1 |
Gg4 | G. gallus | 3 'GCT CTG CCT TTA GCT GGA TCA 5' | 64,2 |
Gg5 | G. gallus | 3 'AGC AAC TCA ACC GCG TCC TT 5' | 62,3 |
Gg6 | G. gallus | 3 'CTG TTA GCA TGA GGC TTC ACA A 5' | 60,4 |
Primes Tabela 1. Usado nas amplificações da PCR. * Tm = temperatura média de recozimento ° C.
Figura 1. A estratégia tp TAIL-PCR utilizados para detectar Trypanosoma cruzi integração kDNA no genoma Gallus gallus. A) Uma sequência quimérica com um fragmento de kDNA minicírculos conservadas (azul escuro) e variável (luz azul) regiões integrados no locus NW_001471687.1 no cromossomo 4 (AY237306) do genoma de galinha 10 (verde) foi usado para obter o hospedeiro conjuntos específicos de primer (GG1 para Gg6). B) Os tp TAIL-PCR amplificações foram iniciadas (ciclo primário) por recozimento dos minicírculo específicos S34 S67 ou iniciadores, em combinação com a galinha específicos para GG1 Gg6 iniciadores. Produtos diluídos modelo fornecido para o ciclo secundário com o S35 (sentido / anti-sentido) iniciadores e as combinações de primers Gg. No ciclo terciário uma diluição dos produtos secundários foi submetido a amplificação com kDNA S36 S67 ou iniciadores anti-sentido em combinação com o iniciador Ggs. C) Estes produtos de amplificação foram separados em géis de agarose a 1% e transferido para membrana de nylon, hibridado com a sonda de kDNA específico. As amostras que evidenciem sinais positivos foram usados para a clonagem para determinar o ponto de integração. As combinações de kDNA e orientadas para gg1 Gg6 são mostrados no topo do gel. As reações seqüenciais de PCR amplificado sequências alvo kDNA-host de DNA com kDNA minicírculos (azul) ea seqüência aviária (verde). (Reproduzido da PLoS Neglected Tropical Diseases 3).
Figura 2. As manifestações clínicas da função cardíaca comprometida em uma galinha 9 meses de idade geneticamente modificado pela integração do kDNA mitocondrial minicírculos a partir de T. cruzi. A oxigenação do sangue do frango kDNA mitocondrial mutante mostrando alguns contrastes pente roxo com o pente vermelho brilhante do controle de 9 meses de idade Chicken isentos de ataques de coração. (Modificado de PLoS Neglected Tropical Diseases 3).
Figura 3. Macroscópica e microscópica patologia em Gallus gallus com mutações de kDNA. A) Cardiomegalia em uma galinha de 9 meses de idade que morreu de insuficiência cardíaca. B) Controle coração de uma galinha de 9 meses de idade, não infectados. C) Rejeição de células cardíacas alvo por linfócitos citotóxicos: Uma unidade de rejeição mínima com lise das células alvo por linfócitos imunes está representado (círculo). D) Controle coração histologia (Modificado de PLoS Neglected Tropical Diseases 3).
Figura 4. Análises imunocitoquímicos das células do sistema imunológico que infiltram o coração de kDNA-mutado galinha mostrado na Figura 3. A) linfócitos CD45 + identificadas (setas) no coração lesições por um ficoeritrina-rotulado anticorpo monoclonal específico. B) CD8 + γδ linfócitos imunes (setas) envolvidas na destruição grave do coração. C) abundantes CD8a + células T presentes em lesões graves com lise de células cardíacas. As inserções mostram a ausência de células do sistema imune, no coração de galinha controle não infectados (Modificado de PLoS Neglected Tropical Diseases 3).
Figura 5. Chagas, como cardiomiopatia dilatada inflamatória em uma progênie F2 com kDNA integração no gene da distrofina. A) coração dilatada em uma galinha de 10 meses de idade, ocupando a maior parte da cavidade torácica (o peso do coração = 16 g). B) escuros redondos mononucleares infiltra e destrói células do miocárdio da galinha kDNA-mutante. C) o tamanho do coração normal (peso 7 g) de uma galinha de controle de 10 meses de idade. D) histologia normal de um coração de galinha de controlo. (Modificado de PLoS Neglected TropicalDoenças al 3).
Figura 6. Comparativo patologia em kDNA-mutado de galinha e na doença de Chagas humana. A) miocardite grave e lise de células alvo do coração no frango kDNA-mutante. B) miocardite grave e lise da célula alvo por linfócitos do sistema imunológico em um caso de cardiopatia chagásica. C) Rejeição de células do coração por linfócitos imunes no frango kDNA-mutado. D) A rejeição das células do coração por linfócitos do sistema imunológico na doença de Chagas humana. Coradas por Hematoxilina e Eosina. (Modificado de Memórias do Instituto Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro 14).
In contrast to mammals susceptible to life-long T. cruzi infections, chickens are refractory to T. cruzi infection. The major advantage of the chicken model system is the elimination of the infection early in the development of the embryonic immune system. Thus, the only parasite DNA remaining within the chicken body is integrated at several loci.
Use of the optimal quantity of virulent T. cruzi trypomastigotes to inoculate fertile egg is the critical step towards obtaining integration of the kDNA minicircles into the chicken embryo genome. The rate of live chicks hatching from eggs inoculated with 100 trypomastigotes is four-fold higher than that obtained with 500 parasites. Care should be taken to inoculate the parasites suspension in 10 μL of culture medium into the egg air chamber. There should be no leakage of egg white. Under optimal conditions, the intracellular parasitic infection takes place within a few hours after incubation and parasite multiplication inside the host cells proceeds for one week; thereafter the infection is eliminated by the innate immunity. The kDNA integration requires a living infection, and the inoculation of naked minicircles into early embryo chicken eggs does not result in integration. The kDNA-positive embryos and controls should be housed under controlled conditions at 37.5 °C and 65% humidity. The chicks are kept in cages for two weeks at 33 °C room temperature. Thereafter the chickens are kept in cages on suspended racks separated by 1.5 meter width aisles in a room at 22 °C with filtered air and positive pressure under constant exhaustion to secure animal welfare conditions. The adults are fed chicken-chow and drink potable running water to achieve full growth and maturity, laying eggs at five months of age. Maintenance of hygienic procedures are essential for reproducibility of results when working with T. cruzi inoculated into fertile chicken eggs.
In the chicken model system the T. cruzi infections are eradicated after development of the immune system in the early period of embryo growth. Additionally to being infection-free, the chicks that hatch from T. cruzi inoculated eggs, in lack of specific antibodies, are tolerant to the parasite antigens. The rejection of the target heart cells by cytotoxic lymphocytes (minimal rejection unit, Figure 3) is seen in the kDNA-mutated chickens showing genotype modifications and breakdown of immunological surveillance 3. The genotypically modified T-cells present accelerated rejection of self tissues in the body. The main lesion site is the heart, which is a hallmark of Chagas disease. The passage from a physiologic (surveillance) to a physiopathologic state is seen in the kDNA-mutated chicken showing clonally proliferation of cytotoxic lymphocytes 3.
This transkingdom model system shows a parasite-induced, genetically-driven autoimmune disease (Figure 6), stemming from genome modifications by the T. cruzi kDNA minicircle integrations. These modifications are not seen in chicks hatched from Lb-inoculated eggs.
This phenomenon suggests that experimental treatment of the inflammatory autoimmune cardiomyopathy in kDNA-mutated chickens may require drug suppression of bone marrow progenitor of specific T-cell phenotype infiltrating the myocardium, and transplantation of histocompatible healthy bone marrow to prevent the rejection of self-tissue.
Não há conflitos de interesse declarados.
Somos gratos a Nancy R. Sturm, Departamento de Imunologia, Microbiologia e Biologia Molecular, David Geffen School of Medicine, Universidade da Califórnia em Los Angeles, para a leitura crítica do manuscrito. O Conselho Nacional de Pesquisa-CNPq, ea Fundação para o Desenvolvimento da Pesquisa-FAPDF, Brasil, apoiou o estudo. Agradecemos a ajuda técnica de Alessandro O. Souza, C. Maria Guimaro, Cordeiro Ciro, de Ana Cassia Rosa, Roseneide Alves e Rafael Andrade, da Universidade de Brasília, Brasil.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Nome do reagente | Companhia | Número de catálogo | Comentários |
Taq DNA polimerase recombinante | Invitrogen | 11615-010 | |
Platinum Taq DNA polimerase | Invitrogen | 10966-030 | |
Aleatória Primers DNA Labeling Sistema | Invitrogen | 18187-013 | |
Eco RI | Invitrogen | 15202-021 | |
Mbo I | Invitrogen | 15248-016 | |
dNTP Set, 100mM Solutions | GE Healthcare | 28-4065-51 | |
Amersham Hybond - N + - Cat n. | GE Healthcare | RPN303B | |
PlasmidPrep Mini spin kit | GE Healthcare | 28-9042-70 | |
Nsi I | Sigma-Aldrich | R5884 1KU | |
DNA, de sódio de esperma de peixe Sal | Amresco | 0644-10G | |
De ratinho anti-galinha Bu-1b | SouthernBiotech | 8370-02 | |
De ratinho anti-CD45 de galinha | SouthernBiotech | 8270-08 | |
Rato anti-galinha TCRγδ | SouthernBiotech | 8230-08 | |
De ratinho anti-CD8a galinha | SouthernBiotech | 9220-02 | |
Rato monócitos anti-galinha / macrófagos | SouthernBiotech | 8420-02 | |
MyCycle Termocycler | Bio-Rad Laboratories | 580BR 5501 |
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