وصف هنا هو بروتوكول لدراسة كيفية استخراج دخان السجائر يؤثر على الاستعمار البكتيري في خلايا الظهارية الرئة.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
وصف هنا هو بروتوكول لدراسة كيفية استخراج دخان السجائر يؤثر على الاستعمار البكتيري في خلايا الظهارية الرئة.
تدخين السجائر هو السبب الرئيسي المسببة لنفاخ الرئة ومرض الانسداد الرئوي المزمن (COPD). كما أن تدخين السجائر يعزز قابلية الإصابة بعدوى بكتيرية في الجهاز التنفسي. ومع ذلك، فإن آثار تدخين السجائر على العدوى البكتيرية في الخلايا الظهارية الرئة البشرية لم تدرس بعد بدقة. ويرد هنا هو بروتوكول مفصل لإعداد مقتطفات تدخين السجائر (CSE)، وعلاج الخلايا الظهارية الرئة البشرية مع CSE، والعدوى البكتيرية وتحديد العدوى. تم إعداد CSE مع طريقة تقليدية. تم علاج الخلايا الظهارية الرئة مع 4٪ CSE ل 3 ح الخلايا المعالجة CSE كانت، ثم، مصابة Pseudomonas في تعدد العدوى (وزارة الداخلية) من 10. تم تحديد الأحمال البكتيرية من الخلايا من خلال ثلاث طرق مختلفة. وأظهرت النتائج أن CSE زيادة تحميل Pseudomonas في خلايا الرئة الظهارية. لذلك، يوفر هذا البروتوكول منهجًا بسيطًا ويمكن إعادة إنتاجه لدراسة تأثير دخان السجائر على العدوى البكتيرية في خلايا الرئة الظهارية.
يؤثر تدخين السجائر على الصحة العامة لملايين الناس في جميع أنحاء العالم. العديد من الأمراض الضارة, بما في ذلك سرطان الرئة ومرض الانسداد الرئوي المزمن (COPD), ويقال أن تكون ذات صلة لتدخين السجائر1,2. التدخين السجائر يزيد من التعرض للعدوى الميكروبية الحادة في الجهاز التنفسي3,4,5. وعلاوة على ذلك، تثبت الأدلة المتزايدة أن تدخين السجائر يعزز التسبب في العديد من الاضطرابات المزمنة6،7،8. على سبيل المثال، قد يزيد تدخين السجائر من العدوى الفيروسية أو البكتيرية التي تسبب تفاقم مرض الانسداد الرئوي الحاد9. من بين مسببات الأمراض البكتيرية التي تساهم في تفاقم حاد مرض الانسداد الرئوي الحاد ، وهو عامل أمراض عصيات سلبية الغرام ، Pseudomonas aeruginosa، يسبب العدوى التي ترتبط مع سوء التكهن وارتفاع الوفيات10،11. تفاقم مرض الانسداد الرئوي الحاد يزيد من تفاقم المرض عن طريق تسريع التقدم المرضي. لا توجد علاجات فعالة ضد تفاقم الانسداد الرئوي الحاد باستثناء إدارة12مضاداً للأعراض . إن تفاقم مرض الانسداد الرئوي الحاد (COPD) يعزز وفيات المرضى، ويقلل من نوعية الحياة، ويزيد من العبء الاقتصادي على المجتمع13.
مجرى الهواء التنفسي هو نظام مفتوح ، يخضع باستمرار لمختلف مسببات الأمراض الميكروبية الموجودة خارجيا. وعادة ما يتم الكشف عن مسببات الأمراض البكتيرية الانتهازية في الشعب الهوائية العليا ولكن في بعض الأحيان لوحظ في الشعب الهوائية السفلية14,15. في نماذج الحيوان P. aeruginosa يمكن الكشف عنها في الحويصلات السنخية في أقرب وقت 1 ح بعد العدوى16. كآلية دفاعية رئيسية، الخلايا المناعية مثل الضامة أو العدلات القضاء على البكتيريا في الشعب الهوائية. الخلايا الظهارية في الرئة، باعتبارها الحاجز الفسيولوجي الأول، تؤدي دورا فريدا في الدفاع المضيف ضد الالتهابات الميكروبية. قد تنظم الخلايا الظهارية للرئة الغزو الميكروبي، أو الاستعمار، أو النسخ المتماثل المستقل للخلايا المناعية17. بعض الجزيئات الموجودة في الخلايا الظهارية، بما في ذلك PPARg، ممارسة وظائف مضادة للبكتيريا، وبالتالي تنظيم الاستعمار البكتيري وتكرار في خلايا الظهارية الرئة18. قد تدخين السجائر تغيير الجزيئات وضعف وظيفة الدفاع الطبيعي في خلايا الظهارية الرئة19,20. وأفادت الدراسات الحديثة التعرض المباشر لدخان السجائر لخلايا الرئة الظهارية باستخدام جهاز التدخين الروبوت21,22. ويمكن إجراء التعرض للدخان بطرق أخرى، ومع ذلك، بما في ذلك تطبيق CSE. يعد إعداد CSE نهجًا قابلًا للتكرار مع التطبيقات المحتملة في أنواع الخلايا الأخرى ، بما في ذلك الخلايا البطانية الوعائية التي تتعرض بشكل غير مباشر لدخان السجائر.
يصف هذا التقرير بروتوكولًا لتوليد مستخلص دخان السجائر لتغيير الحمل البكتيري في الخلايا الظهارية في الرئة. CSE يزيد من الحمل البكتيري P. aeruginosa، وأنه قد يسهم في تكرار الالتهابات البكتيرية عادة ما ينظر في تفاقم مرض الانسداد الرئوي الحاد. يتم استخدام طريقة تقليدية لإعداد CSE. خلايا ظهارية الرئة، في مرحلة النمو الأسي، يتم التعامل مع 4٪ CSE لمدة 3 ساعة. بدلا من ذلك، يمكن أن تتعرض الخلايا الظهارية لمعالجة الرئة أحادية الطبقات مباشرة لدخان السجائر في واجهة الهواء السائل. ثم يتم تحدي الخلايا المعالجة CSE مع Pseudomonas في تعدد العدوى (وزارة الداخلية) من 10. يتم نشر البكتيريا بسرعة اهتزاز خاصة لضمان مورفولوجيا فلايديلا الخاصة بهم لا تزال سليمة للحفاظ على قدرتها الغازية الكاملة. يتم استخدام جينتاميسين لقتل البكتيريا التي تركت في الوسط الثقافة، وبالتالي الحد من التلوث المحتمل خلال تحديد لاحق من الحمل البكتيري. كما يستخدم البروتوكول Pseudomonasالمسمى GFP ، والتي تم استخدامها كأداة قوية في دراسة العدوى Pseudomonas في نماذج مختلفة. سلالة ممثل هو P. الفلوريسينS Migula23. يتم تحديد درجة العدوى أو الحمل البكتيري بعد العلاج CSE في ثلاث طرق: طريقة لوحة قطرة مع عد مستعمرة، PCR الكمية باستخدام Pseudomonas 16S RRNA التمهيدي محددة، أو تدفق الخلايا في الخلايا المصابة ب Pseudomonasالفلورسنت . هذا البروتوكول هو نهج بسيط ويمكن استنساخه لدراسة تأثير دخان السجائر على العدوى البكتيرية في خلايا الرئة الظهارية.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. 100% إعداد CSE
2. ثقافة السودوموناس
3. الإنسان ثقافة الخلايا الظهارية الرئة والعلاج CSE
4. العدوى البكتيرية
5. تحديد تركيز البكتيريا باستخدام طريقة لوحة قطرة
6. RT-qPCR الكشف عن البكتيريا 16S rRNA
7. الكشف عن Pseudomonas الفلورسنت مع تدفق cytometry
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يتم استخدام رسم تخطيطي لتوضيح البروتوكول في الشكل 1. تم التعامل مع خلايا الظهارية في الرئة BEAS-2B مع CSE وتحدى مع Pseudomonas. قتل Pseudomonas في الوسط ثقافة من قبل gentamycin المضافة والخلايا تعرضت لمقايسة لوحة قطرة, كشف RT-qPCR من الريبوسوم 16S الزائفة, وتدفق cytometry. مقارنة مع السيطرة، CSE العلاج زيادة كبيرة العدوى البكتيرية في طرق قطرة لوحة (الشكل 2). وفي المقابل، أثرت CSE الحمل البكتيري في HSAEC (الشكل 3
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
غزو البكتيريا في خلايا الظهارية الرئة هو خطوة حاسمة في التسبب في الالتهابات البكتيرية. يمكن تقسيم عملية الغزو البكتيري إلى الخلايا إلى الخطوات الثلاث التالية: أولاً ، تتصل البكتيريا وتلتزم بسطح الخلية الظهارية باستخدام flagella الخاصة بهم. ثانياً، تخضع البكتيريا إما إلى الداخل أو تخترق الغشاء الخلوي. وأخيرا، فإن البكتيريا تكرار واستعمار الخلايا إذا كانت الهروب بنجاح آليات الدفاع الخلوي25،26. وقد وضعت منذ فترة طويلة نهج لمراقبة الالتهابات البكتيرية في microphages ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.
وقد دعم هذا العمل جزئيا من قبل المعاهد الوطنية للصحة R01 منح HL125435 و HL142997 (إلى CZ).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| حقنة 50 مل | BD Biosciences | ||
| مجرى الهواء الخلية الظهارية القاعدية المتوسطة | ATCC | PCS-300-030 | |
| شاكر البكتيريا | ThermoFisher مجموعة | ||
| ATCC | PCS-300-040 | ||
| عداد الخلايا | Bio-Rad | ||
| CFX96 نظام | PCR في الوقت الحقيقيBio-Rad | ||
| عالية السعة من الحمض النووي الريبي إلى الحمض النووي KIT | ThermoFisher Scientific | 4387406 | |
| HITES متوسط | ATCC ATCC | 30-2004 | |
| خلايا BEAS-2B البشرية | ATCC | ATCC CRL-9609 | |
| الخلايا الظهارية لمجرى الهواء الصغير البشري | ATCC | ATCC PCS-300-030 | |
| LSRII مقياس التدفق الخلوي | BD Biosciences | ||
| مجهر نيكون متحد البؤر | Nikkon | ||
| قارئ OD | الولايات المتحدة الأمريكية بادئات | ||
| ITD | |||
| Pseudomonas aeruginosa | ATCC | ATCC 47085 | PAO1-LAC |
| Pseudomonas fluorescens Migula | ATCC | ATCC 27853 | P.aeruginosa GFP |
| السجائر البحثية (3R4F) | جامعة كنتاكي | TP-7-VA | |
| RNeasy Mini Kit | Qiagen | 74106 | |
| Transprent PET Transwell Insert | Corning Costar | ||
| Tryptic Soy Broth | BD Biosciences |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.