Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
В данной работе мы описываем условия культивирования in vitro , выделение и увеличение генерации внеклеточных везикул (ВВ) из Echinococcus granulosus. Малые электромобили характеризовались динамическим рассеянием света и просвечивающей электронной микроскопией. Поглощение дендритными клетками, происходящими из костного мозга, и их фенотипическую модуляцию изучали с помощью конфокальной микроскопии и проточной цитометрии.
Секреция внеклеточных везикул цестодами имеет решающее значение для обеспечения клеточной коммуникации не только между паразитами, но и с тканями хозяина. В частности, малые внеклеточные везикулы (sEVs) действуют как нанопереносчики, перенося природные антигены, которые имеют решающее значение для иммуномодуляции хозяина и выживания паразитов. В данной статье представлен пошаговый протокол выделения sEV из культур личиночной стадии Echinococcus granulosus и проанализирован их поглощение дендритными клетками, полученными из костного мозга мышей, которые приобретают адгезию и презентационную способность антигена в процессе созревания после одной недели культивирования in vitro . В этой статье представлена исчерпывающая информация о получении, очистке и количественном определении sEV с использованием ультрацентрифугирования, а также параллельный анализ динамического рассеяния света и просвечивающей электронной микроскопии. Кроме того, описан подробный экспериментальный протокол для выделения и культивирования клеток костного мозга мышей и их дифференцировки в дендритные клетки с использованием Flt3L. Эти дендритные клетки могут представлять антигены наивным Т-клеткам, тем самым модулируя тип иммунного ответа in vivo. Таким образом, предложены альтернативные протоколы, включающие конфокальную микроскопию и анализ проточной цитометрии, для проверки приобретенного фенотипа созревания дендритных клеток, ранее подвергшихся воздействию паразитических sEVs. Наконец, стоит отметить, что описанный протокол может быть применен в целом или по отдельности для проведения культивирования паразитов in vitro , выделения внеклеточных везикул, получения культур дендритных клеток, полученных из костного мозга, и выполнения анализов поглощения с этими клетками.
Echinococcus granulosus — зоонозный паразитический гельминт, ответственный за долгосрочную инфекцию, известную как кистозный эхинококкоз1. У промежуточных хозяев, таких как домашний скот и люди, паразитарная инфекция в первую очередь поражает печень и легкие, где личиночная стадия развивается в виде заполненных жидкостью цист или метацестод, содержащих протосколесы (саму личинку). Как и у всех цестод, у этого паразита отсутствует пищеварительная и выделительная системы и, следовательно, развились активные эндоцитарные и экзоцитарные клеточные процессы, регулирующие поглощение и выведение метаболитов, а также высвобождение внеклеточных везикул2,3. Внеклеточные везикулы (ВВ) представляют собой частицы, окруженные липидным бислоем, секретируемые, по-видимому, всеми типами клеток. В частности, малые внеклеточные везикулы (sEVs), определяемые как EV размером менее 200 нм независимо отих биогенезного происхождения4, могут выступать в качестве межклеточных иммунных медиаторов. Эта функция особенно важна для паразитов, которые полагаются на иммуномодуляцию хозяина для обеспечения своей выживаемости3. Иммунные манипуляции достигаются путем поглощения sEV дендритными клетками хозяина, единственными клетками, способными активировать наивные Т-клетки in vivo и инициировать адаптивный иммунный ответ, который приведет к хроническому заражению этими паразитическими червями. Дендритные клетки, профессиональные антигенпрезентирующие клетки врожденной иммунной системы, обрабатывают и загружают антигенные пептиды в главный комплекс гистосовместимости класса I и класса II (МНС I и МНС II) и демонстрируют их на своих мембранах для эксклюзивного прайминга наивных Т-клеток (CD8+ и CD4+ Т-клеток соответственно)5. Последующие дендритные клетки индуцируют свое созревание путем индукции экспрессии ко-стимулирующих маркеров CD80/CD86 и CD40 и MHC-II и мигрируют из периферических тканей во вторичные лимфоидные органы, узнавая чужеродные антигены, загружая их для эксклюзивного наивного прайминга Т-клеток6. Таким образом, общая цель данного протокола заключается в том, чтобы реалистично изучить коммуникацию паразита гельминта с хозяином, анализируя упаковку и доставку паразитарных компонентов в виде sEVs, которые, достигая иммунных клеток хозяина, влияют на развитие инфекции и прогрессирование хронического паразитарного заболевания.
Подход к анализу интерфейса гельминт-хозяин через изучение sEVs имеет ряд преимуществ. Во-первых, оболочка, внешняя оболочка плоских червей, представляет собой двойную мембранную структуру, которая представляет собой основную точку пересечения между паразитом и его хозяином, что позволяет легко генерировать или проникать через эту структуруsEV. Во-вторых, sEV сильно нагружены белковыми антигенами со всех стадий жизненного цикла паразита, представляя собой естественный способ, с помощью которого иммунная система хозяина отбирает антигены вовремя заражения червями. Благодаря своей биологической продукции, простоте очистки (не требуя разрушения тканей или фракционирования белка) и прямому взаимодействию с клетками хозяина, гельминты sEV позволяют проводить эксперименты in vitro для моделирования условий взаимодействия паразита и хозяина in vivo. Наконец, sEVs представляют собой возможность наличия паразитарных структур, которые могут быть фагоцитозированы или интернализованы клетками-хозяевами, преодолевая невозможность сделать это с целыми паразитами, особенно в случаях энцистированных червей.
Учитывая упомянутые преимущества и тот факт, что гельминтозы являются распространенными и, как правило, хроническими заболеваниями, при которых паразиты, по-видимому, манипулируют иммунной системой хозяина в качестве стратегии выживания, выделение полученных от паразитов ВВ и их изучение во взаимодействии с дендритными клетками обеспечивает ценную основу для изучения этой иммуномодуляции. В этом смысле было описано, что интернализация ВВ от гельминтов, включая нематод и платигельминтов, таких как Schistosoma mansoni, Fasciola hepatica, Brugia malayi и E. granulosus, индуцирует созревание и активацию дендритных клеток 9,11,12,13,14,15.
Выделение ВВ, полученных от гельминтов, не только позволяет изучать иммунологические взаимодействия, потенциально приводящие к разработке защитных вакцин или иммунотерапевтических агентов для аллергических или аутоиммунных заболеваний, но и способствует исследованию других биологических взаимодействий и функций 8,16,17. В этом контексте ВВ, которые играют роль в естественной истории паразитарных инфекций, могут быть использованы для исследования развития паразитов и взаимодействия с конкретными клетками-хозяевами. Кроме того, они могут иметь потенциальное применение в качестве ранних или дифференциальных биомаркеров для диагностики паразитарных заболеваний, мониторинга терапевтических реакций и внесения вклада в контроль и лечение паразитарных инфекций17,18.
Кроме того, как было продемонстрировано ранее, личиночная стадия E. granulosus восприимчива к изменениям концентрации цитозольного кальция, который, помимо того, что играет роль в жизнеспособности паразита, также контролирует скорость экзоцитоза 19,20. В этом контексте, а также зная, что внутриклеточное повышение уровня кальция усиливает высвобождение ВВ, использование внутриклеточного усилителя кальция в качестве лоперамида может стать решающей стратегией для увеличения количества ВВ. Этот подход особенно интересен для клеточных систем, которые требуют больших популяций для генерации достаточного количества электромобилей для грузового и функционального анализа 11,21,22. В действующем протоколе (рис. 1) подробно описаны методы получения чистых культур личинковой стадии E. granulosus и условия, которые увеличивают производство sEV. В ней также описывается рабочий процесс выделения и определения характеристик этих везикул, а также их поглощение дендритными клетками мышей, что является важным шагом в первоначальном изучении модуляции иммунной системы хозяина.
Все процедуры с участием животных были оценены и одобрены Комитетом по экспериментам на животных факультета точных и естественных наук, Мар-дель-Плата (номера разрешений: RD544-2020; РД624-625-2021; РД80-2022). В соответствии с этим протоколом мыши были усыплены, в соответствии с «Руководством по уходу за лабораторными животными и их использованию», опубликованным NIH, и рекомендациями Национальной службы здравоохранения и качества пищевых продуктов (SENASA).
1. Выращивание личинок эхинококка
ПРИМЕЧАНИЕ: Все процедуры проводились в асептических условиях.
2. Очищение внеклеточных везикул
3. Характеристика изолированных везикул
4. Образование дендритных клеток, полученных из костного мозга
Примечание: Эту процедуру следует проводить с использованием молодых мышей, которые характеризуются крепкими кроветворными системами с активными пролиферационными и дифференцировочными способностями. Напротив, у старых мышей наблюдается снижение гемопоэтической функции, снижение резервов стволовых клеток, изменение взаимодействий в нишах и более развитый резервуар памяти, который имеет решающее значение для долгосрочного иммунитета и реакции на патогены или возрастные изменения, такие как старение иммунитета.
5. Взаимодействие дендритных клеток, полученных из костного мозга, и внеклеточными везикулами E. granulosus
Блок-схема, обобщающая основные этапы поддержания чистых культур личинковой стадии E. granulosus , выделения и характеристики sEVs, а также их поглощения мышиными дендритными клетками, показана на рисунке 1. Для достижения высокой продукции sEV из E. granulosu...
Протокольный процесс культивирования паразитов, выделения sEV, полученных от паразитов, дифференцировки дендритных клеток из костного мозга и анализа поглощения sEV этими клетками представлен на рисунке 1. Цель состояла в том, чтобы подробно описать каж...
Авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов.
Авторы признают Lic. Cecilia Gutiérrez Ayesta (Servicio de Microscopía Electrónica, CONICET, Bahía Blanca, Argentina) и Lic. Леонардо Сечи и Лик. Элиана Маза (INIFTA, Национальный университет Ла-Платы, Аргентина) за техническую помощь в области просвечивающей электронной микроскопии и динамического рассеяния света соответственно. Мы также благодарим Дру. Graciela Salerno, Dra. Корина Берон и д-р Гонсало Кало за использование ультрацентрифуги в INBIOTEC-CONICET-FIBA, Аргентина. Авторы выражают благодарность Lic. Kelly (SENASA, Мар-дель-Плата, Аргентина) и Lic. H. Núnez García (CONICET, Universidad Nacional de Mar del Plata, Argentina) за сотрудничество в оценке благополучия мышей, а также Med. Vet. J. Reyno, Med. Vet. S. Gonzalez, and Med. Vet L. Netti за их вклад в получение материала паразитов. Эта работа, включая затраты на эксперименты, реагенты и оборудование, была поддержана PICT 2020 No 1651, финансируемым ANPCyT.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1.5 mL tubes | Henso | N14059 | |
24-well plate | JetBiofil | CAP011024 | Polystyrene, flat bottom, Sterile |
6-well plate | Henso Medical Co. Ltd. | N14221 | Flat-shape bottom, PS material, Sterile |
70 mm polypropylene cell strainer | Biologix Group Limited | 15-1070 | Sterile |
Alcian blue 8 GX dye | Santa Cruz | sc-214517B | |
Automatic CO2 incubator | Nuarire | UN-5100E/G DH | |
Bovine Serum Albumin | Wiener lab | 1443151 | |
CD11c Monoclonal antibody-PECy5 100 µg | eBioscience | 15-0114-82 | clone (N418) |
CD40 Monoclonal antibody-FITC 100 µg | eBioscience | 11-0402-82 | clone (HM40-3) |
CD80 Monoclonal antibody-APC 100 µg | eBioscience | 17-0801-82 | clone (16-10A-1) |
CD86 Monoclonal antibody-FITC 100 µg | eBioscience | 11-0862-82 | clone (GL-1) |
Centrifuge | Thermo Scientific | IEC CL31R Multispeed | |
Confocal Microscope | Nikon | Nikon Confocal Microscope C1 | |
Conical tubes 15 mL dia.17 x 120 mm | Citotest | 4610-1865 | |
DAPI | Sigma | 107K4034 | |
D-Glucose | Merk | 1.78343 | |
Dimethyl Sulfoxide | Anedra | 6646 | |
Fetal Bovine Serum 500 mL | Sigma-Aldrich | 12352207 | |
Flow Cytometry System | BD Biosciences | BD FACSCanto™ II | |
Folded Capillary Zeta Cell | Malvern Panalytical | DTS1070 | |
Gentamicin sulfate salt | Sigma | G1264 | |
Glutaraldehyde solution | Fluka | 49630 | |
Hepes | Gibco | 11344041 | |
Hypodermic needle 21 G x 1"25/8 | Weigao | Sterile | |
Hypodermic needle 25 G x 5/8" | Weigao | Sterile | |
Inverted microscope | Leica | DMIL LED Fluo | |
Ketamine | Holliday | ||
Lipopolysaccharide 5 mg | Invitrogen | tlrl-rslps | LPS from the Gram-negative bacteria E. coli K12 . TLR2/4 Agonists |
Loperamide hydrochloride | Sigma-Aldrich | 5.08162 | |
Medium 199 | Gibco | 11150059 | |
Methylene Blue | Anedra | 6337 | |
MHC class I (H2kb) Monoclonal antibody-PE 100 µg | eBioscience | 12-5958-82 | clone (AF6-88.5.5.3) |
MHC class II (IA/IE) Monoclonal antibody-FITC 100 µg | eBioscience | 11-5321-82 | clone (M5/114.15.2) |
Microscope | Olympus | CX31 | |
Mouse recombinant murine Flt3L. | PrepoTech | 250-31L-10UG | |
Nanodrop | Thermo Scientific | ND-One | |
Paraformaldehyde | Agar Scientific | R1018 | |
Penicillin G sodium salt | Sigma | P3032-10MU | |
PKH26 | Sigma-Aldrich | MINI26 | |
Potassium Phosphate Monobasic | Timper | For Phosphate Buffered Saline (PBS) | |
RBC lysis buffer 100 mL | Roche | 11814389001 | |
RPMI medium 1640 1x 500 mL | Sigma-Aldrich (Gibco) | 11875093 | |
Sodium Cacodylate | Sigma-Aldrich | C0250 | |
Sodium Chloride | Anedra | 7647-14-5 | For Phosphate Buffered Saline (PBS) |
Sodium Phosphate Dibasic (Anhydrous) p. a. | Biopack | 1639.07 | For Phosphate Buffered Saline (PBS) |
Streptomycin sulfate salt | Sigma | S9137 | |
Syringe 10 mL | Bremen | Sterile | |
Thickwall polycarbonate tubes | Beckman Coulter | 13 x 55 mm , nominal capacity 4 mL | |
Transmission Electron Microscope | Jeol | JEOL JSM 100CX II | |
Ultracentrifuge | Beckman | Optima LE-80k | 90 Ti rotor |
Xylazine | Richmond | ||
Zetasizer Nano | Malvern | Nano ZSizer-ZEN3600 | To perform Dynamic Light scattering and zeta potential measurements |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены