Yöntemleri için algılama sitotoksik Amyloids aşağıdaki enfeksiyon pulmoner endotel hücre Pseudomonas aeruginosa tarafından

Özet

Basit yöntem pulmoner endotel enfeksiyonu takip sitotoksik amyloids üretimini gösteren için Pseudomonas aeruginosatarafından açıklanmıştır.

Özet

Pnömoni hayatta hastaların hastane deşarj izleyen ay içinde ölüm oranları yüksek sahip. Pnömoni sırasında akciğer doku enfeksiyonu sonraki uç organ yetmezliği yol açabilir uzun ömürlü Sitotoksin üretiminde sonuçları olan. Sitotoksin akciğer enfeksiyonu sırasında üretilen hipotezi test etmek vitro deneyleri geliştirdik. İzole sıçan pulmoner endotel hücreleri ve bakteri Pseudomonas aeruginosa model sistemleri olarak kullanılır ve endotel hücreleri enfeksiyon bakteri tarafından takip cytoxins üretim ve ardından hücre kültürü kullanarak gösterilmiştir doğrudan Nefelometri laktat dehidrogenaz deneyleri ve bir roman mikroskobik yöntemi kullanmak ImageJ teknoloji kullanarak. Bu Sitotoksin amiloid doğası thioflavin T bağlama deneyleri ve immunoblotting ve A11 Anti-amiloid antikor kullanarak immunodepletion tarafından sunuldu. İmmunoblotting kullanarak daha fazla analizleri oligomeric tau ve Aβ üretilen ve endotel hücreleri enfeksiyon P. aeruginosatarafından takip tarafından yayımlanan olduğunu gösterdi. Bu yöntemler için insan klinik örneklerin analizleri kolayca adapte olmalıdır.

Giriş

Pnömoni hayatta hastaların hastane deşarj^1,izleyen ay içinde ölüm oranları yüksek^2,3,4,5,6. Çoğu durumda, ölüm de dahil olmak üzere böbrek, akciğer, kalp, uç-organ yetmezliği veya karaciğer olaylar yanı sıra inme^5,6çeşit tarafından oluşur. Bu hasta popülasyonda yüksek ölüm oranı nedenini asla kurmuştur.

Zatürre de topluluk-elde olarak sınıflandırılır veya hastane edinilen (nozokomiyal) ve zatürre neden olabilir ajanlar bakteri, virüs, mantar ve kimyasallar içerir. Bakteri Pseudomonas aeruginosanozokomiyal pnömoni önemli nedenlerinden biridir. P. aeruginosa doğrudan hedef hücreleri^7,8sitoplazma için ekzoenzimlerden olarak adlandırdığı çeşitli efektör moleküllerin aktarmak için bir tür III salgı sistemi kullanır Ayagin Gram-negatif bir organizmadır. Pulmoner endotel hücreleri enfeksiyon sırasında ekzoenzimlerden endotel bir formu Mikrotubul ilişkili protein tau^{9,10,11,12 de dahil olmak üzere çeşitli hücre içi proteinlerin hedef.} , ağır pulmoner ödemi kaynaklanan endotel bariyer arıza lider, pulmoner fonksiyon ve oftentimes, ölüm düşmüştür.

Daha önce belirtildiği gibi ilk pnömoni hayatta hastaların hastane deşarj takip ilk 12 ay içinde ölüm oranları yüksek sahip. Bu fenomeni açıklamak için bir potansiyel uzun ömürlü toksin bazı tip zavallı uzun vadeli sonuca yol açar ilk enfeksiyon sırasında oluşturulan bir mekanizmadır. İki gözlem bu olasılığı destekler. Bakterilerin antibiyotik¹³tarafından öldürdükten sonra bir hafta için çoğalırlar başlangıçta P. aeruginosa ile kabul edilen ilk, kültürlü pulmoner endotel hücreleri başarısız. İkincisi, uzun ömürlü prionlar ve aracıları prion özelliklere sahip çeşitli insan ve hayvan hastalıklarında, özellikle sinir sistemi^14,15ile ilişkili hastalıklar gösterdi.

Uzun ömürlü sitotoksik ajanlar potansiyel üretim akciğer enfeksiyonu sırasında İnceleme yöntemleri hiç tarif edilmistir. Burada özetlenen basit vitro deneyleri bir dizi kullanılabilir Sitotoksin üretim ve enfeksiyon bir ortak zatürre neden Ajan, P. aeruginosakullanarak aşağıdaki etkinlik araştırma için. Bu deneyleri enfeksiyon zatürre neden diğer aracıları kullanarak aşağıdaki olası Sitotoksin indüksiyon araştırmak için kolayca adapte olmalı ve üretilen supernatants-meli da var olmak tamamen Sitotoksin etkilerini araştıran için yararlı organ ya da hayvan. Son olarak, büyük olasılıkla burada özetlenen deneyleri hayvan ve insan biyolojik sıvıları Sitotoksin üretimi sırasında zatürree için test etmek için adapte olacaktır.

Protokol

Tüm hayvan yordamları incelendi ve kurumsal ve hayvan bakımı Komitesi South Alabama Üniversitesi tarafından onaylanmış ve tüm federal, eyalet ve yerel düzenlemelere uygun şekilde gerçekleştirilmiştir. Sıçan pulmoner mikrovasküler endotel hücreleri (PMVECs) birincil kültürleri akciğer biyoloji için University of South Alabama'nın merkezi hücre kültür çekirdek tesisinden elde edilmiştir. Hücre yukarıda açıklanan yordamları¹⁶kullanılarak hazırlanmıştır.

1. nesil sitotoksik Supernatants

Not: Burada, P. aeruginosaiki farklı soyu kullanırız: ekzoenzimlerden ExoU ve ExoT enfeksiyon ve ∆PcrV, bir tür III salgı sistemi yoksun ve sırasında hedef hücrelere aktarma yetenekli bir bozulmamış türü III salgı sistemi olan PA103 ekzoenzimlerden aşı takip hedef hücrelere aktarma aciz.

1. Bakteri Vogel-Bonner (VB) ağar kaplamalar¹⁷ üzerine çizgi ve 37 ° C'de gecede büyümek
   1. Tabak hazırlamak için aşağıdaki hisse senedi çözüm (Vogel-Bonner tuzları; 10 x hisse senedi) olun: ölçmek 2 g MgSO₄, 20 g sitrik asit (ücretsiz), 100 g K₂PO₄ve 35 g NaH₂PO₄. GKD₂O 1 L ve basınçlı kap 15dk yavaş egzoz ile için ekleyin.
   2. 450 mL GKD₂O 7.5 g agar ve yukarıdaki gibi basınçlı kap koyun.
   3. Isıyla her iki çözüm de soğutmak için 50 ° C su banyosu yerleştirin.
   4. 10 x VB hisse senedi tuz solüsyonu 50 mL agar için ekleyin.
   5. Carbenicillin 400 µg/ml (için kullanılan P. aeruginosa suşlarının) ve de şişeye dönen tarafından karıştırın.
   6. Bireysel steril kültür yemekleri, VB agar çözümde yer 5 mL agar kuvvetlendirmek ve 4 ° C'de bakteriyel tohum güne kadar saklamak izin verir.
   7. Bakteriyel tohum gün, önceden bir tabak 37 ° c sıcak ve bakteri steril bir döngü kullanarak plaka üzerine çizgi. Yer 37 ° C kuluçka plaka bir gecede.
2. Pozitif floresan griffona simplicifolia ile boyama tarafından PMVEC saflık doğrulayın lektin ve floresan ile negatif boyama Helix pomatia lektin (arteriyel endotelyal hücreler için bir işaretleyici). Aliquot hücreleri ve sıvı azot dondurucuda.
3. Deneyler için hücreleri içinde Dulbecco'nın modifiye kartal Orta (% 10 fetal Sığır serum ile desteklenmiş DMEM) korumak ve hücreleri içeren % 5 CO₂37 ° C kuluçka büyür. Hücreleri pasajlar 5-15 kullanın.
   1. Sitotoksik supernatants nesil, 2 x 10⁶ hücreler bireysel 150 cm yemekleri plaka ve 3-4 gün için izdiham elde kadar büyür. Deney (aşağıya bakın) başına iki tabak kullanın.
   2. Sitotoksik supernatants çözümlenmesi için plaka 1 x 10⁵ 6-iyi bireysel kuyu hücrelere çanağı ve dört gün izdiham elde kadar büyür.
4. Süpernatant üretmek için bir PMVECs iki 150 cm yemekleri adım 1.3.1 fosfat tamponlu tuz ile yıkama, trypsinize ve sonra hücreleri saymak (Biz bir otomatik hücre sayacını kullanın ve üreticinin iletişim kuralı izleyin; Tablo reçetesibakın). PMVECs ile Hank'in dengeli tuz çözüm (HBSS) diğer bulaşık yıkama ve P. aeruginosa enfeksiyon (MOI) 20:1 çokluğu, ya suşu ile enfekte. Bu şekilde elde edilir:
   1. P. aeruginosaiçin OD₅₄₀ 0.25 = 2 x 10⁸ CFUs/mL. Bu seyreltme hazırlamak için 1 mL tek kullanımlık küvet 1 mL HBSS ekleyin. Yeterince bakteri 0,25 OD₅₄₀ bir spektrofotometre kullanarak ölçülen zaman elde edilir kadar 1.1 adımda hazırlanan tabak kapalı kazımak. Bir sonraki adım ne kadar bakteri gerekli olacak bir hesaplama sağlar.
   2. PMVECs kültür tabağına sayısı belirlendikten sonra (1.4 yukarıdaki adım), bakteri PMVECs içeren ikinci, Sigara trypsinized kültür yemek için eklenecek uygun sayısını belirleyin. Örneğin, PMVECs kültür tabak 1.3 x 10⁷ hücreleri içeren, sonra 1.3 x 10⁷ hücreleri x 20 bakteri/hücre x 1 mL/2 x 10⁸ CFUs hazırlamak belirlediyseniz 1.3 mL bakteri =.
   3. 150 cm çanak tüm yüzeyine sıvıyla kaplı, sonra seyreltilmiş bakteri PMVECs plakasına eklemek bakterilerin 1.3 mL HBSS 20 mL, son bir birime oranında seyreltin.
   4. Kuluçkaya boşluklar plaka olarak gözlenen hücre monolayer şekillendirme görülebilir kadar % 5 CO₂ kuluçka için 4-5 h, 37 ° C'de bakteri ile aşılanmış PMVECs (bkz: Şekil 1 uygun düzeyde boşluk oluşumu için).
   5. Süpernatant toplamak sonra hücresel enkaz kaldırmak için masa üstü bir santrifüj 2.000 x g, 10 dk santrifüj kapasitesi.
      Not: Herhangi bir masa üstü santrifüj üreten yeterli G'lik zorla unlysed hücreleri ve büyük hücreli parçaları-ebilmek var olmak kullanılmış için bu adımı cips için.
   6. Süpernatant süpernatant bakteri kaldırmak için filtreden geçmek sonuna, sonra bağlı 0.2 µm filtresi olan bir şırınga içine dökün.
   7. Bir aliquot, steril süpernatant sitotoksisite sınamak için kullanın (bkz. 2.1) ve kalanı süpernatant ileride kullanmak üzere-80 ° C'de dondurmak.

2. sitotoksik Supernatants Analizi

1. Sitotoksisite tahlil
   1. 6-iyi yemekler PMVECs izdiham kadar büyür. Yıkama wells bir kez HBSS ile daha sonra 1,5 mL (ya PA103 ya da ∆PcrV aşısını hücrelerden toplanan) filtre sterilize süpernatant bireysel wells için ekleyin. Steril HBSS başka bir şey için bir negatif kontrol ekleyin.
   2. 21-24 h CO₂ kuluçka plaka yerleştirin, sonra hücre öldürme/sitotoksisite için gözlemlemek (sonraki adıma bakın). Sitotoksisite daha fazla deneme için sergi supernatants kullanın ve bu da hücre öldürme gösterme atın.
   3. Hücre öldürme Nefelometri
      1. Ölçü laktat dehidrogenaz (karaciğer) serbest piyasada bulunan karaciğer tahlil kitleri ve üretici kullanarak ölü hücrelerden yordamlar önerilir.
      2. Alternatif olarak, hücre öldürme mikroskobik ImageJ yazılımını kullanarak ölçmek. Bunun için kayıt mikroskobik görüntüleri ve sağlam hücreleri içeren kültür yemek alanları, sonra hücreler (hücre ölümü bir monolayer gösterge) eksik bölgelerin ölçmek özel bir ImageJ (Ulusal Sağlık Enstitüleri) makro (bkz: ek kodlama dosya kullanarak ). İsterseniz, el ile aşağıdaki gibi makro adımları izleyin:
         1. Görüntüleri (RGB veya TIFF biçiminde) makro girdi ve doymuş % 15 piksel için karşıtlığı ayarlayın. Kontrast-düzeltilir görüntüleri çoğaltın ve hücre ve gap alanı görüş alanı içinde yüksek karşıtlık görüntüsünü elde etmek için "arka plan çıkarmak" komutunu gerçekleştirir.
         2. Bu görüntü orijinal görüntüden çıkarma ve ortaya çıkan görüntü görüntü hesap makinesi "Ve" işlevi kullanarak orijinal görüntü ile birleştirir. Siyah (boşluk) ve beyaz (hücreler) maskesi ile eşik görev (en az 0, en çok 5) sonuç görüntü dönüştürmek ve gürültü yansımadan kaldırmak için "ikili aşındırmak" işlevini kullanın.
         3. Siyah beyaz piksel "alan kesir" ölçüm kullanarak sonuç görüntü içinde için oranını ölçmek. Arsa ve kesirli alanlar her tedavi süresi noktası için maksimal gap alanının yüzde ifade eder.
         4. Anlamına gelir hesaplamak ve Tukey'nın öğleden hoc testi, p değerleri anlamlı kabul 0,05 daha az ile tek yönlü ANOVA kullanarak karşılaştırın.
   4. İmmunoblot analiz varlığı amiloid, oligomeric tau ve Aβ kültür supernatants kurmak için kullanın. Kültür supernatants en az 10 kat Elektroforez önce konsantre dışında standart prosedürler^10,11,12, kullanan immunoblot çözümlemesi gerçekleştirin.
      1. Süpernatant konsantre için 1-2 mL süpernatant olan membran 10 kDa molekül ağırlığı cut-off vardır Santrifüjü filtre ünitesi yerleştirin. Filtre ünitenin görüntülenmemesini bir masa üstü santrifüj ve santrifüj 2.000 x konsantrasyon gerekli derecesine kadar g (genellikle 45-60 dakika) elde.
      2. Konsantre süpernatant¹¹ protein miktarını belirlemek ve örnekleri eşit miktarda jel bireysel kuyu yükleyin.
      3. Jelleri çalıştırmak, proteinler nitroselüloz için daha sonra A11 Anti-amiloid antikor, T22 Anti-oligomeric tau antikor veya uygun ikincil antikorlar tarafından takip MOAB2 anti-Aβ antikor lekesi sonda. Standart Kemiluminesan yordamları kullanarak lekesi geliştirmek.
   5. Bir thioflavin T tahlil yapmak için supernatants içinde amyloids ölçmek için thioflavin T Floresan (ThT) kullanın. Bu ölçümler için filtre sterilize supernatants kullanın.
      1. Thioflavin T stok çözeltisi (50 x) 8 mg thioflavin T (ThT) askıya tarafından 10 mL fosfat tamponlu tuz (PBS) hazırlamak. Karıştırma sonra çözüm parçacıklar kaldırmak için 0,22 µm filtre ile filtre.
      2. Ölçümler için PBS 1 mL spektrofotometre küvet içinde 1 mL 20 µL ThT stokunun ekleyin. Seyreltilmiş örnek bir spectrofluorimeter yerleştirin.
      3. 425 nm uyarma kullanarak ve floresan emisyon 450-575 nm 2 nm aralıklarla üzerinden tarama temel floresans emisyon ölçmek.
      4. 425 nm uyarma kullanarak zaman atlama tarama gerçekleştirmek ve verileri ile 482 nm Emisyon elde her 0,2 s 60 s.
      5. İlk 20 s zaman atlama tarama ölçer floresans boş küvet içinde. 20 s, tarama duraklatmak ve filtre sterilize süpernatant ile 10 µL küvet için ekleyin. Küvet INVERSION tarafından karıştırın ve geri spectrofluorimeter yerleştirin.
      6. Son 40 edinme zaman aşamalı tarama devam s veri.
      7. Zaman atlama tarama tamamlandığında, ayrıntılı olarak 2.1.5.3 aynı ayarları kullanarak bir son floresans emisyon spektrum taraması gerçekleştirin.

Sonuçlar

Sitotoksin supernatants P. aeruginosabakteri ile enfekte hücre içinde varlığı için tahlil için bir basit vitro tahlil geliştirilmiştir. Temel olarak, enfekte hücreleri kültür ortamından 4 h bakteriyel eklenmesinden sonra toplanır, bakteri filtresi sterilizasyon süpernatant kültürünün tarafından kaldırılır ve daha sonra steril süpernatant hücreleri yeni bir popülasyon için eklenir. Hücreleri sonra süpernatant eklenmesi sonra 21-24 h gözlenir ...

Tartışmalar

Burada, basit vitro yöntemleri gösteri sitotoksik amyloids nesil enfeksiyon sırasında organizma neden bir pnömoni ile izin özetlenmiştir. Bu yöntemler içerir bir hücre kültür sitotoksisite tahlil, immunoblotting, Nefelometri hücrenin bir roman mikroskobik yöntemi ve ThT bağlama kullanarak öldürme. Sitotoksik ajanlar analizleri amiloid doğada (Şekil 2 ve Şekil 4) vardır ve bir deli dana¹²öz...

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
Rabbit anti beta amyloid	Thermo	71-5800
A11 amyloid oligomer antibody	StressMarq	SPC-506D
T22 anti-tau oligomer antibody	EMD Millipore	ABN454
Thioflavin T	Sigma Aldrich	T3516
HBSS	Gibco	14025-092
PBS	Gibco	10010-023
0.22 micron syringe filters	Millipore	SLGP033RS
DMEM	Gibco	11965-092
HRP Goat antirabbit IgG	Abcam	ab6721-1
Strains PA103 and ΔPcrV			These strains of P. aeruginosa were obtained from Dr. Dara Frank, University of Wisconsin Medical College, Milwaukee, WI
FITC Griffonia lectin	Sigma Aldrich	L9381
TRITC Helix pomatia lectin	Sigma Aldrich	L1261
Agar	Fisher	BP1423-500
0.22 micron nitrocellulose	BioRad	162-0112
Type 2 collagenase	Worthington	LS004176
Fetal bovine serum	Hyclone	SH30898.03IH
PenStrep	Gibco	15070063
Carbenicillin Disodium salt	Sigma	C1389
Microcetrifugation concentrators- 10,000 MW cut-off	Millipore	UFC801008
Potassium phosphate dibasic	Sigma	795496-500G
Magnesium phosphate heptahydrate	MP Biomedicals	MP021914221
Citric Acid	G Biosciences	50-103-5801
Sodium phosphate dibasic heptahydrate	Sigma	S9506-500G
Countess Automated Cell Counter	Invitrogen	C10277