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Method Article
* Estes autores contribuíram igualmente
A técnica envolvendo a fagocitose de conídios fúngicos por macrófagos é amplamente utilizada para estudos avaliando a modulação da resposta imune contra fungos. O objetivo deste artigo é apresentar um método para avaliar a fagocitose e a capacidade de depuração de macrófagos mononucleares de sangue periférico humano estimulados com conídios de Trichoderma stromaticum .
Os macrófagos representam uma linha de defesa crucial e são responsáveis por prevenir o crescimento e a colonização de patógenos em diferentes tecidos. A fagocitose de conídios é um processo chave que permite a investigação dos eventos citoplasmáticos e moleculares envolvidos nas interações macrófagos-patógenos, bem como a determinação do tempo de morte de conídios internalizados. A técnica envolvendo a fagocitose de conídios fúngicos por macrófagos é amplamente utilizada para estudos avaliando a modulação da resposta imune contra fungos. A evasão da fagocitose e o escape dos fagossomos são mecanismos de virulência fúngica. Neste trabalho, relatamos os métodos que podem ser utilizados para a análise da fagocitose, depuração e viabilidade de conídios de T. stromaticum , um fungo que é usado como agente de biocontrole e biofertilizante e é capaz de induzir infecções humanas. O protocolo consiste em: 1) cultura de Trichoderma , 2) lavagem para obtenção de conídios, 3) isolamento de células mononucleares do sangue periférico (CMSP) pelo método da solução de polissacarose e diferenciação das CMSP em macrófagos, 4) método de fagocitose in vitro utilizando lamínulas de vidro redondo e coloração, e 5) ensaio de depuração para avaliar a viabilidade dos conídios após fagocitose dos conídios. Em resumo, essas técnicas podem ser usadas para medir a eficiência da depuração fúngica de macrófagos.
O gênero Trichoderma (Ordem: Hypocreales, Família: Hypocreaceae) é composto por fungos ubíquos e saprofíticos, parasitas de outras espécies fúngicas e capazes de produzir uma variedade de enzimas comercialmente úteis1. Essas espécies fúngicas são utilizadas para a produção de proteínas heterólogas2, produção de celulose3, etanol, cerveja, vinho e papel4, na indústria têxtil5, na indústria alimentícia6 e na agricultura como agentes de controle biológico 7,8. Além do interesse industrial nessas espécies fúngicas, o crescente número de infecções em humanos tem conferido a algumas espécies de Trichoderma o status de patógenos oportunistas9.
cresce rapidamente em cultura, com colônias inicialmente brancas e cotonosas que se tornam amarelo-esverdeadas a verde-escuras10. Eles são adaptados para viver em uma ampla gama de condições de pH e temperatura, e as espécies oportunistas são capazes de sobreviver a pH e temperaturas fisiológicas e, assim, colonizar diferentes tecidos humanos 11,12,13. É importante ressaltar que o aumento na taxa de infecção de Trichoderma spp pode estar associado a fatores de virulência, que não são bem estudados. Além disso, estudos focados no entendimento da resposta imune contra espécies oportunistas de Trichoderma ainda são escassos.
Durante uma infecção, juntamente com os neutrófilos, os macrófagos representam a linha de defesa responsável pela fagocitose e, assim, impedem o crescimento e a colonização de patógenos em diferentes tecidos. Utilizando receptores de reconhecimento padrão, como receptores Toll-like e receptores de lectina tipo C, os macrófagos fagocitam fungos e os processam em fagolisossomos, promovendo burst respiratório, liberação de citocinas pró-inflamatórias e destruição dos microrganismos fagocitados14. O mecanismo de fagocitose, entretanto, pode ser afetado e evitado por diferentes estratégias microbianas, tais como o tamanho e a forma das células fúngicas; a presença de cápsulas que dificultam a fagocitose; diminuição do número de receptores indutores de fagocitose; a remodelação da estrutura das fibras de actina no citoplasma; dificultar a formação de pseudopódios; e escape do fagossomo ou fagolisossomo após o processo de fagocitose14.
Muitos patógenos, incluindo o Cryptococcus neoformans, utilizam macrófagos como nicho para sobreviver no hospedeiro, disseminar e induzir infecção15. O ensaio de fagocitose e depuração é utilizado para avaliar a resposta imune contra patógenos e identificar as estratégias microbianas empregadas para evadir o sistema imune inato 15,16,17. Esse tipo de técnica também pode ser usado para examinar a cinética diferencial de fagocitose, acidificação retardada do fagossomo e explosão oxidativa que resultam em redução da morte fúngica18.
Diferentes métodos podem ser utilizados para avaliar a fagocitose, a sobrevivência fúngica e a evasão do processo de maturação do fagossomo. Entre elas estão a microscopia de fluorescência, que é utilizada para observar a fagocitose, a localização celular e as moléculas produzidas durante a fagocitose19; a citometria de fluxo, que fornece dados quantitativos sobre a fagocitose e é utilizada para avaliar os diferentes marcadores envolvidos noprocesso20,21; microscopia intravital, que é utilizada para avaliar a captura microbiana e a maturação dofagossomo22; fagocitose mediada por anticorpos, que é usada para avaliar a especificidade do processo de fagocitose para um patógeno23; e outros 24,25,26,27.
O protocolo aqui apresentado emprega um método comum, de baixo custo e direto, usando microscópio óptico e ensaio de crescimento em placa para avaliar a fagocitose e a morte de conídios fúngicos. Este protocolo fornecerá aos leitores instruções passo a passo para a realização do ensaio de fagocitose e depuração utilizando macrófagos mononucleares de sangue periférico humano expostos ao T. stromaticum. As CMSP foram utilizadas porque os conídios de Trichoderma são aplicados como biocontrole contra fitopatógenos e biofertilizante para culturas vegetais em todo o mundo e têm causado diversas infecções humanas, denominadas Tricodermoses. Além disso, existem apenas dois trabalhos anteriores enfocando a interação entre conídios de Trichoderma e o sistema imunológico humano, nos quais examinamos neutrófilos28 e autofagia em macrófagos29. Este artigo mostra primeiramente como a fagocitose dos conídios de T. stromaticum por macrófagos derivados de CMSP pode ser estudada e, em seguida, como a viabilidade dos conídios engolidos pode ser avaliada usando técnicas simples baseadas em microscopia. Esse protocolo pode facilitar ainda mais as investigações sobre a resposta imune associada a macrófagos ou mecanismos relacionados à modulação do sistema imune.
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Considerações éticas e sujeitos humanos
Todos os experimentos com humanos descritos neste estudo foram conduzidos de acordo com a Declaração de Helsinque e as leis federais brasileiras e aprovados pelo Comitê de Ética da Universidade Estadual de Santa Cruz (código de identificação do projeto: 550.382/ 2014).
O sangue periférico humano foi coletado de voluntários saudáveis da cidade de Ilhéus, Bahia, Brasil, não expostos a atividades ocupacionais relacionadas ao fungo estudado. Foram excluídos os indivíduos com condições médicas de saúde referidas ou em uso de medicamentos. Todos os sujeitos concordaram voluntariamente em participar e assinaram o termo de consentimento livre e esclarecido antes de sua inclusão neste estudo.
1. Preparação dos reagentes e soluções
NOTA: Prepare os seguintes reagentes e soluções antes de prosseguir. Consulte a Tabela de Materiais (TOM) para obter as informações sobre o reagente e o fornecedor do material.
2. Cultura e processamento de Trichoderma stromaticum
3. Isolamento de células mononucleares do sangue periférico (CMSP)
NOTA: As CMSP são obtidas pelo método de barreira de densidade utilizando uma solução de polissarosese de densidade 1,077 g/mL30.
4. Cinética da fagocitose
NOTA: Os macrófagos mononucleares derivados do sangue periférico humano são tratados com conídios de T. stromaticum em uma multiplicidade de infecção (MOI) de 1:10 ou apenas meio R10 como controle. A multiplicidade de infecção (MOI) representa a razão dos agentes infecciosos adicionados aos alvos de infecção e é apresentada em números absolutos: MOI = agentes:alvos31. Aqui, usamos 1 conídio de T. stromaticum (agente) para 10 macrófagos (alvos). Em seguida, as células são incubadas a 37 °C e 5% CO2 por diferentes períodos de tempo (3 h, 24 h, 48 h, 72 h, 96 h e 120 h). Em seguida, uma lamínula de vidro redonda é usada para visualizar os macrófagos aderentes envolvidos no processo de fagocitose sob um microscópio. Uma figura de planejamento experimental é fornecida (Figura 1).
OBS: Sugere-se o uso de placas de 24 poços.
Figura 1: Representação esquemática da fagocitose e ensaio de viabilidade conidial utilizando macrófagos mononucleares derivados do sangue periférico humano. (1-10) Ensaio de fagocitose: O T. stromaticum deve ser cultivado em PCA, e os conídios são recuperados pela lavagem da placa com PBS. As CMSP devem ser isoladas pelo método de barreira de densidade usando o protocolo descrito, cultivadas em placas de 24 poços com lamínulas de vidro redondas estéreis por 7 dias para diferenciação em macrófagos e, em seguida, tratadas com MOI de 1:10 com diferentes intervalos de tempo. As lamínulas de vidro redondo são removidas e coradas com o kit de coloração, e os resultados são analisados por microscopia de luz. (1-8,11-13) Ensaio de viabilidade dos conídios: Após o isolamento, as CMSP são cultivadas em placas de 24 poços sem lamínulas redondas de vidro por 7 dias para diferenciação em macrófagos e, em seguida, tratadas com MOI de 1:10 para diferentes intervalos de tempo. As células devem ser lisadas por incubação com água destilada; a suspensão é então centrifugada e, em seguida, o pellet ressuspendido é plaqueado em BDA para analisar a cinética de crescimento de Trichoderma. Esta figura foi desenhada utilizando um banco de imagens. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
5. Ensaio de viabilidade dos conídios após fagocitose
NOTA: Uma figura de planejamento experimental é fornecida (Figura 1).
NOTA: Use placas de 24 poços.
6. Análise estatística
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A técnica envolvendo a fagocitose de conídios fúngicos por macrófagos é amplamente utilizada para estudos avaliando a modulação da resposta imune contra fungos. Utilizamos a fagocitose de conídios de T. stromaticum para avaliar a viabilidade dos conídios após fagocitose, uma vez que a evasão da fagocitose e o escape dos fagossomos são mecanismos de virulência fúngica. Os pesquisadores devem realizar essas técnicas como um dos primeiros ensaios ao investigar uma espécie de interesse clínico.
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Para vários patógenos fúngicos, incluindo Aspergillus fumigatus, Cryptococcus, Candida albicans e outros, a fagocitose de conídios ou leveduras é um processo chave que permite a investigação de eventos citoplasmáticos e moleculares nas interações macrófagos-patógenos, bem como a determinação do tempo de morte dos conídios internalizados 14,39,40. A fagocitose é o processo-chave na inter...
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Todos os autores declaram não haver conflitos de interesse.
Este trabalho foi financiado pelas seguintes instituições financeiras brasileiras: Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado da Bahia (FAPESB) com processos RED0011/2012 e RED008/2014. U.R.S., J.O.C. e M.E.S.M. reconhecem a bolsa concedida pela Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) e FAPESB, respectivamente.
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
15 mL centrifuge tubes | Corning | CLS431470 | 15 mL centrifuge tubes, polypropylene, conical bottom with lid, individually sterile |
24-Well Flat Bottom Cell Culture Plate | Kasvi | K12-024 | Made of polystyrene with alphanumeric identification; The Cell Culture Plate is DNase, RNase and pyrogen-free and free of cytotoxic substances; Sterilized by gamma radiation; |
Cell culture CO2 incubator | Sanyo | 303082 | A CO2 incubator serves to create and control conditions similar to a human body, thus allowing the in vitro growth and proliferation of different cell types. |
Centrifuge Microtube (eppendorf type) 1.5 mL | Capp | 5101500 | Made from polypropylene, with a cap attached to the tube for opening and closing with just one hand. It has a polished interior against protein adhesion and for sample visibility, being free of DNase, RNase and Pyrogens |
Circular coverslip 15 mm | Olen | K5-0015 | Circular coverslips are used for microscopy techniques in cell culture. Made of super transparent translucent glass; with thickness of 0.13 mm |
Class II Type B2 (Total Exhaust) Biosafety Cabinets | Esco Lifesciences group | 2010274 | Airstream Class II Type B2 Biosafety Cabinets (AB2) provide product, operator and environmental protection and are suitable for work with trace amounts of toxic chemicals and agents assigned to biological safety levels I, II or III. In a Class II Type B2 cabinet, all inflow and downflow air is exhausted after HEPA/ULPA filtration to the external environment without recirculation across the work surface. |
Dextrose Potato Agar medium | Merck | 145 | Potato Dextrose Agar is used in the cultivation and enumeration of yeasts and fungi |
EDTA vacuum blood collection tube | FirstLab | FL5-1109L | EDTA is the recommended anticoagulant for hematology routines as it is the best anticoagulant for preserving cell morphology. |
Entellan | Merck | 1.07961 | Fixative agent; Entellan is a waterless mounting medium for permanent mounting for microscopy. |
Fetal Bovine Serum | Gibco | A2720801 | Fetal bovine serum (FBS) is a universal growth supplement of cell and tissue culture media. FBS is a natural cocktail of most of the factors required for cell attachment, growth, and proliferation, effective for most types of human and animal (including insect) cells. |
Flaticon | database of images | ||
Glycerol | Merck | 24900988 | The cryoprotectant agent glycerol is used for freezing cells and spores |
Histopaque-1077 | polysucrose solution | ||
Image J | Image analysis software | ||
Microscopy slides | Precision | 7105 | Slide for Microscopy 26 x 76 mm Matte Lapped Thickness 1.0 to 1.2 mm. Made of special optical glass and packaged with silk paper divider with high quality transparency free of imperfections |
Mini centrifuge | Prism | C1801 | The Prism Mini Centrifuge was designed to be extremely compact with an exceptionally small footprint. Includes 2 interchangeable quick-release rotors that spin up to 6000 rpm. An electronic brake provides quick deceleration and the self-opening lid allows easy access to the sample, reducing handling time. |
Neubauer chamber | Kasvi | K5-0011 | The Neubauer Counting Chamber is used for counting cells or other suspended particles. |
Panoptic fast | Laborclin | 620529 | Laborclin's panoptic fast c is a kit for quick staining in hematology |
Penicillin/Streptomycin Solution - 10,000U | LGC- Biotechnology | BR3011001 | antibiotic is used in order to avoid possible contamination by manipulation external to the laminar flow. |
Petri dish 90 x 15 mm Smooth | Cralplast | 18248 | Disposable Petri dish; Made of highly transparent polystyrene (PS); flat bottom; Smooth;Size: 90 x 15 mm. |
Phosphate buffered saline (PBS) | thermo fisher Scientific | 10010001 | PBS is a water-based saline solution with a simple formulation. It is isotonic and non-toxic to most cells. It includes sodium chloride and phosphate buffer and is formulated to prevent osmotic shock while maintaining the water balance of living cells. |
Pipette Pasteur 3 mL Sterile | Accumax | AP-3-B-S | STERILE ACCUMAX PASTEUR 3 ML PIPETTE with 3 mL capacity, made of transparent low-density polyethylene (LDPE) and individually sterile |
Refrigerated Centrifuge | Thermo Scientific | TS-HM16R | The Thermo Scientific Heraeus Megafuge 16R Refrigerated Centrifuge is a refrigerated centrifuge with the user-friendly control panel makes it easy to pre-set the speed, RCF value, running time, temperature, and running profile. The Megafuge 16R can reach maximum speeds of 15,200 RPM and maximum RCF of 25,830 x g. |
RPMI-1640 Medium | Merck | MFCD00217820 | HEPES Modification, with L-glutamine and 25 mM HEPES, without sodium bicarbonate, powder, suitable for cell culture |
The single channel micropipettes | Eppendorf | Z683809 | Single-channel micropipettes are used to accurately transfer and measure very small amounts of liquids. |
Tip for Micropipettor | Corning | 4894 | Capacity of 10 µL and 1,000 µL Autoclavable |
Triocular inverted microscope | LABOMED | VU-7125500 | It allows you to observe cells inside tubes and bottles, without having to open them, thus avoiding contamination problems. |
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