نصف هنا طريقة لتصور العضية البكتيرية المسرطنة المعروفة باسم نظام إفراز Cag Type IV (Cag-T4SS). نجد أن Cag-T4SS يتم إنتاجه بشكل تفاضلي على سطح H. pylori استجابة للظروف المتغيرة لتوافر الحديد.
مقالة منهجية
نصف هنا طريقة لتصور العضية البكتيرية المسرطنة المعروفة باسم نظام إفراز Cag Type IV (Cag-T4SS). نجد أن Cag-T4SS يتم إنتاجه بشكل تفاضلي على سطح H. pylori استجابة للظروف المتغيرة لتوافر الحديد.
Helicobacter pylori هي بكتيريا حلزونية الشكل سالبة الجرام تستعمر مكانة المعدة البشرية لنصف البشر1،2. الملوية البوابية هي السبب الرئيسي لسرطان المعدة، وهي السبب الرئيسي الثاني للوفيات المرتبطة بالسرطان في جميع أنحاءالعالم. أحد عوامل الفوعة التي ارتبطت بزيادة خطر الإصابة بأمراض المعدة هو جزيرة الإمراض المزمنة ، وهي منطقة 40 كيلو بايت داخل كروموسوم الملوية البوابية التي تشفر نظام إفراز من النوع الرابع وجزيء المستجيب المماثل ، CagA4،5. Cag-T4SS مسؤول عن نقل CagA و peptidoglycan إلى خلايا ظهارية مضيفة5،6. ينتج عن نشاط Cag-T4SS العديد من التغييرات في بيولوجيا الخلية المضيفة بما في ذلك تنظيم تعبير السيتوكين ، وتنشيط المسارات المسببة للالتهابات ، وإعادة تشكيل الهيكل الخلوي ، وتحريض شبكات إشارات الخلايا المسرطنة5-8. Cag-T4SS عبارة عن آلة جزيئية كبيرة تتكون من مكونات تجميع فرعية تمتد عبر الغشاء الداخلي والخارجي وتمتد إلى الخارج من الخلية إلى الفضاء خارج الخلية. يشار إلى الجزء خارج الخلية من Cag-T4SS باسم "بيلوس"5. أظهرت العديد من الدراسات أن Cag-T4SS pili تتشكل في واجهة المضيف العامل الممرض9،10. ومع ذلك ، فإن السمات البيئية التي تنظم التكوين الحيوي لهذه العضية المهمة لا تزال غامضة إلى حد كبير. في الآونة الأخيرة ، أبلغنا أن ظروف انخفاض توافر الحديد زادت من نشاط Cag-T4SS والتكوين الحيوي لبيلوس. نقدم هنا بروتوكولا محسنا لزراعة الملوية البوابية في ظروف متفاوتة لتوافر الحديد قبل الزراعة المشتركة مع الخلايا الظهارية المعدية البشرية. علاوة على ذلك ، نقدم البروتوكول الشامل لتصور النمط الظاهري المفرط التقويم المعروض في الظروف المقيدة بالحديد من خلال تحليلات المجهر الإلكتروني الماسح عالي الدقة.
عدوى الملوية البوابية هي عامل خطر كبير للإصابة بسرطانالمعدة 1. ومع ذلك ، تختلف نتائج المرض وتعتمد على العديد من العوامل مثل علم الوراثة المضيف ، والتنوع الجيني لسلالات الملوية البوابية ، والعناصر البيئية مثل النظام الغذائي للمضيف11. أثبتت التقارير السابقة وجود علاقة بين عدوى الملوية البوابية ، ونقص الحديد (كما تم قياسه بانخفاض تركيزات الفيريتين والهيموجلوبين في الدم) ، وزيادة إنتاج السيتوكين المسبب للالتهابات ، بما في ذلك إفراز IL-8 ، مما يؤدي في النهاية إلى زيادة تطور مرض المعدة12. ترتبط عدوى الملوية البوابية الحادة أيضا بنقص كلورهيدريا مما يضعف قدرة المضيف على امتصاص الحديد المغذي ، ويؤدي في النهاية إلى تغييرات في توازن الحديد13. تشير هذه النتائج السريرية إلى أن توافر الحديد داخل مكانة الغاز يمكن أن يكون عاملا مهما في نتائج المرض. في الواقع ، أظهرت النماذج الحيوانية لعدوى الملوية البوابية أن انخفاض استهلاك الحديد الغذائي يؤدي إلى تفاقم مرض المعدة14. تتطلب مستويات الحديد المنخفضة في هذه أن تحفز الملوية البوابية استجابة اكتساب الحديد من أجل الحصول على الحديد اللازم لتكاثر البكتيريا. الملوية البوابية لديها القدرة على إزعاج تهريب الحديد داخل الخلايا المضيفة لتسهيل تكاثر البكتيريا بطريقة تعتمد على CagA15. ومن المثير للاهتمام ، أن جزيرة الإمراض المزمنة قد ثبت أنها منظمة بواسطة عامل النسخ المستجيب للحديد Fur16،17. علاوة على ذلك ، ترتبط سلالات Cag + بزيادة الالتهاب وأمراض المعدة مثل السرطان1. تدعم هذه النتائج نموذجا يقوم بموجبه بكتيريا الملوية البوابية بتغيير تعبير Cag-T4SS في محاولة للحصول على الحديد من الخلايا المضيفة الموجودة في بيئة مستنفدة للحديد مما يؤدي إلى تفاقم نتائج المرض.
عاملان يزيدان الالتهاب والمراضة هما التعبير عن CAG وانخفاض تناول الحديد الغذائي. تدعم هذه الحقائق الفرضية القائلة بأن انخفاض توافر الحديد يزيد من إنتاج Cag-T4SS pili في واجهة العامل الممرض المضيف مما يؤدي إلى تفاقم مرض المعدة11-14. الهدف من الطريقة الواردة في هذه المخطوطة هو تحديد دور الحديد المغذيات الدقيقة في تنظيم التكوين الحيوي Cag-T4SS pilus. في العمل السابق ، استخدمنا طريقتين لملاحظة زيادة تعتمد على الحديد في تعبير Cag-T4SS. أولا ، تم تحليل سلالات الإنتاج من التي تم الحفاظ عليها على أنظمة غذائية عالية ومنخفضة الحديد وكشفت أن سلالات إنتاج النظام الغذائي منخفض الحديد أنتجت المزيد من Cag-T4SS pili مقارنة بسلالات النظام الغذائي عاليالحديد 14. ثانيا ، أدى نمو سلالة H. pylori 7.13 في المختبر في ظروف مليئة بالحديد إلى تقليل تكوين بيلي بينما أنتجت الخلايا التي نمت في وجود مخلب الحديد عددا أكبر بكثير من البيلي.
لقد واصلنا التحقيق في التنظيم المعتمد على الحديد للنمط الظاهري Cag-T4SS pili ونقدم البروتوكول المحسن التالي والنتائج التمثيلية التي تم إجراؤها باستخدام سلالة هيليكوباكتر بيلوري إضافية ، PMSS1. كان الأساس المنطقي وراء تطوير هذه التقنية هو ربط نشاط Cag-T4SS المتزايد في ظروف الحد من الحديد مع زيادة تكوين Cag-T4SS pilus. سيوفر التأثير الأوسع نطاقا لهذه التقنية واستخدامها ظروف ثقافة محسنة تؤدي إلى ارتفاع إنتاج Cag-T4SS pili. سيكون هذا الاختبار مفيدا للباحثين الذين يسعون إلى تحديد تكوين وهندسة Cag-T4SS من خلال إثراء هذه الميزة السطحية البكتيرية المهمة. يتميز إعداد العينة وتصورها بواسطة المجهر الإلكتروني بمسدس الانبعاث الميداني بمزايا عديدة مقارنة بالتقنيات البديلة مثل طرق الفحص المجهري الضوئي لتصور Cag-T4SS وسيكون مناسبا للباحثين المهتمين بدراسة تنظيم هذه العضية10.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. ه. بيلوري النمو في مختلف الظروف من الحديد الشواغر والمشارك الثقافة مع خلايا الإنسان الظهارية المعدة
2. SEM إعداد نموذج لتصور H. بيلوري CAG-T4SS بيلي
3. معلمات التصوير للتحليلات عالية الدقة SEM
4. التحليلات الإحصائية في تقييم بيلي Quantifications
5. اختياري: تقييم IL-8 إفراز لربط مع شعرة الإنتاج
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
في هذا التقرير، لقد أثبتنا أن ظروف متفاوتة توافر الحديد لديها القدرة على تعديل H. بيلوري CAG-T4SS شعرة نشوء حيوي في واجهة الممرض المضيف. عندما مثقف في المتوسط وحده، H. بيلوري تشكل ما معدله 3 بيلي / الخلية. عندما H. ويزرع في بيلوري الحديد تستنزف الظروف (باستخدام خالب dipyridyl الاصطناعية) التي هي شبه المثبطة لنمو البكتيريا (الشكل 1)، وتنتج البكتيريا العديد من CAG-T4SS بيلي (بيلي ~ 7 / خلية) عندما شارك في تربيتها مع خلايا المعدة...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الحديد هو المغذيات الدقيقة الأساسية لمعظم أشكال الحياة، بما في ذلك مسببات الأمراض البكتيرية. في محاولة للحد من قابلية غزو الكائنات الحية الدقيقة، ويستضيف الفقاريات بتنحية الحديد المغذيات في عملية تعرف باسم "مناعة الغذائية" (18). ردا على ذلك، تطورت مسببات الأمراض البكتيرية استخدام الحديد كناقل عصبي العالمي لاستشعار البيئة المحيطة بهم وتنظيم وضع ملامح الفوعة مثل نظم جمع الحديد، والسموم، وإفراز السم الآلات 19،20.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يعلن المؤلفون أنه ليس لديهم مصالح مالية متنافسة.
تم دعم هذا البحث من قبل جائزة التطوير الوظيفي لوزارة شؤون المحاربين القدامى 1IK2BX001701 وجائزة CTSA UL1TR000445 من المركز الوطني للنهوض بالعلوم الانتقالية. تقع مسؤولية محتوياته على عاتق المؤلفين وحدهم ولا تمثل بالضرورة وجهات النظر الرسمية للمركز الوطني للنهوض بالعلوم الانتقالية أو المعاهد الوطنية للصحة. تم إجراء تجارب الفحص المجهري الإلكتروني جزئيا من خلال استخدام الموارد المشتركة لتصوير الخلايا VUMC ، بدعم من منح المعاهد الوطنية للصحة CA68485 و DK20593 و DK58404 و DK59637 و EY08126.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| البروسيلا المعدل | |||
| الببتون من الكازين (10 جم / لتر) | سيجما | 70172 | |
| هضم الأنسجة الحيوانية (10 جم / لتر) | سيجما | 70174 | |
| (2 جم / لتر) | سكر العنب سيجما | 92144 | |
| (1 جم / لتر) | سيجما | D9434 | |
| كلوريد الصوديوم (5 جم / لتر) | ثيرمو فيشر | S271-10 | |
| كوليسترول (250X) (4 مل / لتر) | Life Technologies | 12531018 | |
| كلوريد الحديديك (100 أو 250 ميكرومتر) | Sigma | 157740-100G | |
| Dipyridyl (200 uM) | Sigma | D216305-100G | |
| معدل RPMI | |||
| RPMI + HEPES (1X) | Life Technologies | 22400-121 | |
| مصل بقري الجنين ( 100 مل / لتر) | تقنيات الحياة | 10438-026 | |
| تحضير | |||
| بارافورمالدهيد (2.0٪ مائي) | علوم المجهر الإلكتروني | 15713 | |
| غلوتيraldehyde (2.5٪ مائي) | علوم المجهر الإلكتروني | 16220 | |
| كاكوديلات الصوديوم (0.05 م) | علوم المجهر الإلكتروني | 12300 | |
| رابع أكسيد الأوزميوم (0.1٪ مائي) | علوم المجهر الإلكتروني | 19150 | |
| الإيثانول (المطلق) | سيجما | E7023 | |
| الطلاء الفضي الغروي | علوم المجهر الإلكتروني | 12630 | |
| بذرة عينة SEM | علوم المجهر الإلكتروني | 75220 | |
| Coverslips | Thermo Fisher | 08-774-383 | |
| إفراز IL-8 | |||
| Quantikine IL-8 ELISA kit | R & أنظمة D | D8000C |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن