RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
he_IL
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
פרוטוקול זה מתאר טכניקה להמחיש התנהגות מקרופאג ומוות העובריים מתחלקים במהלך הזיהום של מריחיידק של פטרת . צעדים להכנת חיידקים, זיהום העוברים, ומיקרוסקופ ה, כלולים. טכניקה זו עשויה להיות מיושמת על התבוננות של התנהגות תאית ומוות בתרחישים דומים הכרוכים זיהום או דלקת סטרילית.
Zebrafish הוא אורגניזם מודל מעולה לחקר התנהגות התא החיסונית מולדת בשל טבעו שקוף הסתמכות אך ורק על מערכת החיסון שלה מולדת במהלך ההתפתחות המוקדמת. Zebrafish מריחיידק מארנום (מ. מרנום) מודל זיהום כבר הוקמה היטב ללמוד תגובה חיסונית מארחים נגד זיהום פטרת. יש כבר הציע כי שונים סוגי מוות מקרופאג cell יוביל לתוצאות מגוונות של זיהום בקטריאלי. כאן אנו מתארים פרוטוקול באמצעות מיקרוסקופ המקרופאג להתבונן במוות התאים בתוך עוברי דגים בעקבות זיהום מ. מרנום . Zebrafish הקווים הטרנסגניים במיוחד בתוויות מקרופאגים ו נויטרופילים נגועים באמצעות מיקרוהזרקה שרירית של fluorescently אופן שכותרתו M. marinum באמצע המוח או המטען. עוברים מזוהמים העוברי דגים הם רכוב לאחר מכן על התכה נמוכה ההיתוך ונצפתה על ידי המיקרוסקופיה בממדים X-Y-Z-T. מכיוון שהדמיה לטווח ארוך מחייבת שימוש בכוח לייזר נמוך כדי למנוע הלבנת ופוטורעילות, מומלץ לבטא מאוד את הביטוי. פרוטוקול זה מאפשר ויזואליזציה של התהליכים הדינאמיים ב vivo, כולל העברת תאים חיסוניים, אינטראקציה עם הפתוגן מארח, ומוות תאים.
זיהום פטרת הוכח לגרום למוות תא החיסון מארח1. למשל, זן מחליש יהיה להפעיל אפופטוזיס במקרופאגים ולהכיל את הזיהום. עם זאת, זן המוני יהיה להפעיל את המוות התא lytic, גרימת הפצת חיידקים1,2. בהתחשב ההשפעה האלה סוגים שונים של מוות תאים יש על מארח התגובה נגד פטרת, התבוננות מפורטת של מקרופאג cell מוות במהלך זיהום פטרת ב vivo הוא צורך.
השיטות הקונבנציונליות למדידת מוות תאי הן להשתמש בכתמי תאים מתים, כגון V, tunel, או אקרידיין אורנג '/propidium יודידה כתמים3,4,5. עם זאת, שיטות אלה אינן מסוגלים לשפוך אור על התהליך הדינמי של מוות התאים בvivo. האבחנה של מוות תאים בתוך מבחנה כבר הונחה על ידי הדמיה חיה6. עם זאת, האם התוצאות מחקות במדויק את התנאים הפיסיולוגיים נותרים ברורים.
Zebrafish כבר מודל מצוין עבור לימוד מארח נגד פטרת תגובות. יש מערכת חיסונית שימור מאוד דומה לזה של בני אדם, הגנום מניפולציות בקלות, והעוברים המוקדמים הם שקופים, אשר מאפשר הדמיה חיה7,8,9. לאחר ההדבקה עם מ. מרנום, בוגרים מסוג זברפיש מבנים טיפוסיים של גרגירומת מבוגרים, ויוצריםבצורת מבנה שכגרגירומה מוקדםמבנים 9,10. התהליך הדינמי של האינטראקציה הטבועה תא החיסונית בקטריה כבר נחקרו בעבר במודל דג זברה M. מרנום מודל11,12. עם זאת, בשל הדרישה גבוהה מרחבית ברזולוציה הזמנית, הפרטים המקיפים את מותם של תאים חיסוניים מולדים להישאר במידה מוגדרת ברובו.
כאן אנו מתארים כיצד להמחיש את התהליך של מוות תא מקרופאג lytic המופעל על ידי זיהום פטרת בvivo. פרוטוקול זה עשוי להיות גם להחיל על התנהגות תאית הvivo במהלך פיתוח ודלקת.
Zebrafish גדלו תחת תנאים סטנדרטיים בהתאם הנחיות בעלי חיים מעבדה לסקירה אתית של בעלי חיים רווחה (GB/T 35823-2018). כל ניסוי דג זברה במחקר זה אושרו (2019-A016-01) וניהל ב שנגחאי הציבור בריאות קלינית המרכז, אוניברסיטת fudan.
1. M. מרנום תא יחיד הכנה לרשת (איור 1)
2. הכנה לעובר בדגים
3. זיהום באמצעות מיקרו הזרקה חיידקית
4. הדמיה חיה של הזיהום
5. תא יחיד UV הקרנה לגרום אפופטוזיס והדמיה חיה
6. עיבוד תמונה
זיהום פטרת יכול להפעיל תגובות מארח שונים מבוסס על נתיבי זיהום. בפרוטוקול זה, עוברי דג דג זברה נגועים על ידי הזרקת מיקרותוך שרירית של חיידקים המסומנים fluorescently לתוך המוח האמצע או המטען (איור 3) ונצפתה על ידי הדמיה מוקד חי. זיהום באמצעות שני המסלולים הללו יהיה באופן מקומי להגביל את הזיהום גרימת גיוס התא החיסונית מולדים מוות התאים הבאים.
המחשה של הפרטים של מוות תא החיסון הטבוע הוא מאתגר. מוות תאי ליטיק מתרחש על חלון זמן קצר מאוד ודורש מיקרוסקופ ברזולוציה גבוהה כדי להתבונן. כמו כן, התנועתיות הגבוהה של תאים חיסוניים מולדים מאפשרת להם לנדוד אל מחוץ לאזור התצפית. בפרוטוקול זה, אנו פותרים בעיה זו על-ידי התבוננות בעוברים מרובים במקביל. מערך של עוברי דג זברה יכול להיות רכוב על מיקרוסקופ זכוכית אחת שקופית לזיהום, עד 10 עוברים ניתן לרכוב על אותו 35 mm זכוכית התחתון המנה עבור הדמיה חיה (איור 4). על ידי ניצול של מודל נתונים חי של מיקרוסקופ קונפוקלית יותר מעובר אחד ניתן לצפות בו זמנית. זה משפר את היעילות של הדמיה חיה מגדיל מאוד את ההסתברות של לכידת כל תהליך המוות של תאים ליטיים.
המערכת החיסונית מולדת היא השורה הראשונה של הגנה מפני זיהום פטרת, ושני רכיבים מרכזיים הם מקרופאג ו נויטרופילים. כאן אנו משתמשים דיווחו בעבר tg (coro1a: egfp; lyzDsRed2) ו Tg (mpeg1: loxp-dsredx-loxp-egfp; lyz: egfp) כדי להבדיל בין מקרופאגים ואת נויטרופילים ב vivo16,17,18. מקרופאג הכבדות עם חיידקים הפכו עגול ומוצג תנועתיות מופחתת, עם נפיחות cytoplasmic בסופו של דבר, התנפחות של קרום התא, והפצה מהירה של התוכן cytoplasmic. אירועים אלה הם שינויים אופייניים מורפולוגיים של מוות תאי lytic כפי שדווחו בעבר (איור 5A)16. הקרנה UV שימש להפעלת תאים כדי לעבור אפופטוזיס ב דג זברה20,21. בהתאם לרעיון הזה, מקרופאגים אולטרא סגול הראו פנוטיפים אופייניים לתא האפוטוטיק, כגון הצטמקות התאים, פיצול גרעיני ועיבוי כרומטין (איור 5b)22,23. בשילוב עם השימוש Cerulean-פלורסנט M. marinum19, שלושה צבעים חיים הדמיה של האינטראקציה בין מקרופאג, נויטרופילים, ו -M. marinum הושגה בvivo. הבחנו גם כי מקרופאגים יכולים באופן פעיל phagocytose והפצת M. marinum (איור משלים 3 א). עם זאת, נויטרופילים היתה יכולת phagocytic מוגבלת ובמהירות עברה מוות של תאים מבלי ברור engorgement שחתת (איור משלים 3 ב). נויטרופילים יכול להיות מופעל על ידי phagocyציטוזה של רק מעטים מת M. marinum כי לא מבטאים Cerulean-פלואורסצנטית, או פשוט על ידי phagocyציטוזה של פסולת תא מת מוגבלת.

איור 1: תרשים סכמטי של הכנה לחיידק התא בודד. תא יחיד Cerulean-פלורסנט M. marinum מניות הופקו בעקבות התהליך המתואר. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור 2: תרשים של העובר הכפיש הרכבה למיקרו הזרקה. (א) תרשים סכמטי של תהליך ההרכבה. (ב) עוברי-דג שעברו מהצד האחר לזיהום של אזור הגזע. (ג) עוברי הדגים המופרשים בראשם כלפי מעלה לזיהום המוח המראשי. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור 3: מיקום מיקרוהזרקה. (א) החץ האדום מציין את אתר ההזרקה להידבקות באזור הגזע. (ב) החץ האדום מציין את אתר ההזרקה של זיהום המוח באמצע. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור 4: הרכבה של עוברי דגים עבור הדמיה חיה. (א) עבור זיהום המוח באמצע, עוברי הדגים היו רכוב עם ראשם כלפי מטה. (ב) עבור הזיהום באזור טרונק, עוברי הדגים היו רכוב באופן צמוד עם אתר ההזרקה קרוב לתחתית המנה התחתונה זכוכית. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור 5: שינויים טיפוסיים מורפולוגיים בזיהום M. marinum המושרה מקרופאג lytic מוות תאים UV המושרה מקרופאג אפופטוזיס. (A) פקיעה הזמן הדמיה של מקרופאג (Mac) שעברו מוות התא lytic פעם הוא הרבה מאוד עם M. marinum. המוח המימדי של 3 dpf Tg (coro1a: eGFP; lyzDsRed2) העובר דג נגוע על ידי Cerulean-פלורסנט M. marinum (~ 500 cfu) באמצעות מיקרו הזרקה. ניתן לספק תמונות הן עבור ערוץ הכיסוי (החלונית העליונה) והן ערוץ DIC (החלונית התחתונה). T 00:00 הוא 5 h 20 דקות לאחר ההדבקה. קווים מקווקווים לבנים = קו מיתאר של קרום התא; קווים מקווקווים שחור = ציטופלסמה נפיחות; חיצים שחורים = קרום התא מקרע; קווים אדומים מקווקווים = איבד במהירות תוכן cytoplasmic. (ב) הדמיית זמן הדמיה של מקרופאג UV הקרינה. תא אחד GFP + באזור אמצע המוח של 3 dpf Tg (mfap4: eGFP) הוא הוקרן על ידי UV ואחריו הדמיה הזמן לפקיעה. קווים מקווקווים לבנים = קו מיתאר של קרום התא; חיצים שחורים = הפיצול הגרעיני ועיבוי הכרוטין. סרגל קנה מידה = 15 μm. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

משלים איור 1: תא סביבתי להגדיר להדמיה חיה. (א) הגדיר את הבקר הדיגיטלי כדי לשמור על הטמפרטורה ב-28.5 ° c. (ב) הגדיר מגבונים רטובים בתוך התא כדי לספק לחות ולמנוע אידוי של מי ביצה. (ג) לסגור את המכסה של התא ולחכות לפחות 30 דקות לייצוב טמפרטורה לפני תחילת הדמיה חיה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור משלים 2: הגדרת פאנל confocal וקד להדמיה חיה. (A) ייצוג של הגדרת לוח הרכישה. (ב) ייצוג הגדרות כוח לייזר וספקטרום. (ג) ייצוג של משימות מרובות והגדרת לולאה במצב נתונים חיים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

באיור משלים 3: מקרופאגים הפצת זיהום ו נויטרופילים לעבור למוות תא לאחר הידבקות מ. מרנום . (א) מקרופאג להפיץ מ. מרנום בתא המטען של 2 dpf Tg (coro1a: egfp; lyz: DsRed2) דג זברה העובר נגוע על ידי Cerulean-פלורסנט M. מרנום (~ 100 cfu). (ב) נויטרופילים שעברו מוות בתאי lytic ללא ברור מ ' מרנום לאדן באזור הגזע של 3 dpf Tg (mpeg1: אורוlg; lytic) דג זברה העובר נגוע על ידי Cerulean-פלורסנט M. מרנום (~ 100 cfu) באמצעות מיקרו הזרקה. צבע ירוק מוקצה ל-אירווינג lg וצבע אדום מוקצה ל-eGFP להדמיה טובה יותר של תהליך המוות של תאי ליטיק. חיצים בציאן מציינים תאי יעד. חיצים בצבע אדום על התאים העומדים לשחרר תוכן הציטופלסמה במסגרת הבאה. חיצים בצבע ירוק על התאים המתים כי איבדו רק את התוכן הציטופלסמה שלהם. סרגל קנה מידה = 25 μm. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

וידאו 1: מקרופאג מלאים במידה רבה עם מ. מרנום עובר מוות בתאים, הקשור לאיור 5a. הדמיה Time (63 x המטרה) עבור 9 דקות ו 18 s ב 3 מסגרות לשנייה (fps) של אזור אמצע המוח של 3 dpf Tg (coro1a: egfp; lyzDsRed2) דג זברה העובר נגוע Cerulean-פלורסנט M. מרנום. אנא לחץ כאן כדי להציג וידאו זה (לחץ לחיצה ימנית כדי להוריד).

וידאו 2: מקרופאג עובר ואפופטוזיס לאחר הקרנה UV, הקשורים באיור 5B. זמן הדמיה ההדמיה (63 x המטרה) של 74 דקות ב 6 fps של אזור אמצע המוח של 3 dpf Tg (mfap4: eGFP) העובר דג. תא GFP אחד באזור המוח האמצע של העוברים הוא הוקרן על ידי UV ואחריו הדמיה הזמן לפקיעה. אנא לחץ כאן כדי להציג וידאו זה (לחץ לחיצה ימנית כדי להוריד).

וידאו 3: מקרופאג מפיץ את מ. מרנום, הקשורים לדמות משלימה 3a. הדמיה Time (63 x המטרה) של 24 דקות ב 3 fps של אזור העורק של 2 dpf Tg (coro1a: egfp; lyz: DsRed2) דג זברה העובר נגוע Cerulean-פלורסנט M. מרנום. אנא לחץ כאן כדי להציג וידאו זה (לחץ לחיצה ימנית כדי להוריד).

וידאו 4: נויטרופילים עובר מוות תאים מבלי לברור M. marinum engorgement שחתה, הקשורים באיור 3b. זמן הדמיה ההדמיה (63 x המטרה) של 7 דקות 30 s ב 3 fps של אזור הגזע של 3 dpf Tg (mpeg1: ליסטס; lyz: egfp) דג זברה העובר נגוע עם Cerulean-פלורסנט M. מרנום. אנא לחץ כאן כדי להציג וידאו זה (לחץ לחיצה ימנית כדי להוריד).
. למחברים אין מה לגלות
פרוטוקול זה מתאר טכניקה להמחיש התנהגות מקרופאג ומוות העובריים מתחלקים במהלך הזיהום של מריחיידק של פטרת . צעדים להכנת חיידקים, זיהום העוברים, ומיקרוסקופ ה, כלולים. טכניקה זו עשויה להיות מיושמת על התבוננות של התנהגות תאית ומוות בתרחישים דומים הכרוכים זיהום או דלקת סטרילית.
אנו מודים לד ר זילונג ון על שיתוף זנים הדגים, ד ר. סטפן Oehlers וד ר. דוד טובין על שיתוף M. marinum משאבים קשורים הקשורות, Yuepeng הוא לסיוע בהכנת הדמות. עבודה זו נתמכת על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (81801977) (B.Y.), תוכנית ההדרכה לנוער מצטיינים של הנציבות העירונית של שנגחאי (2018yq54) (B.Y.), תוכנית השייט של שנגחאי (18yf1420400) (B.Y.), והקרן הפתוחה של המעבדה מפתח שנגחאי של שחפת (2018
| 0.05% Tween-80 | Sigma | P1379 | |
| 10 מ"ל מזרק | Solarbio | YA0552 | |
| 10% OADC | BD | 211886 | |
| 3-חומצה אמינו-בנזואית | Sigma | E10521 | |
| 5 μ מסנן m | Mille X | SLSV025LS | |
| 50 μ l/ml hygromycin | Sangon Biotech | A600230 | |
| 7H10 | BD | 262710 | |
| 7H9 | BD | 262310 | |
| צלחת תחתית זכוכית 35 מ"מ | במבחנה מדעית | D35-10-0-N | |
| Agarose | Sangon Biotech | A60015 | |
| מיקרוסקופ קונפוקלי | Leica | TCS SP5 II | |
| תא סביבתי | בקרת טמפ'פקון | 37-2 מיקרו-מטען דיגיטלי | |
| אפנדורף | אפנדורף | מס' 5242956003 | |
| שקופית מיקרוסקופ זכוכית | Bioland Scientific LLC | 7105P | |
| גליצרול | סנגון ביוטק | A100854 | |
| אינקובטור | Keelrein | PH-140(A) | |
| M.marinum | ATCC BAA-535 | ||
| מחט מיקרו-הזרקה | World Precision Instruments | IB100F-4 | |
| מיקרו-מזרק | Eppendorf | Femtojet | |
| Micromanipulator | NARISHIGE | MN-151 | |
| msp12: cerulean | Ref.: PMID 25470057; 27760340 | ||
| פנול אדום | סיגמה | P3532 | |
| PTU | סיגמא | P7629 | |
| שקופית מיקרוסקופ זכוכית קעור יחיד | מפרש מותג | 7103 | |
| סוניקטור | SCICNTZ | JY92-IIDN | |
| ספקטרופוטומטר (OD600) | Eppendorf AG | 22331 מיקרוסקופ סטריאו המבורג | |
| OLYMPUS | SZX10 | ||
| Tg(mfap4:eGFP) | Ref.: PMID 30742890 | ||
| Tg(coro1a:eGFP; lyzDsRed2) | Ref.: PMID 31278008 | ||
| Tg(mpeg1:LRLG; lyz:eGFP) | Ref.: PMID 27424497; 17477879 |