이 콘텐츠를 보려면 JoVE 구독이 필요합니다. 로그인하거나 오늘 무료 평가판을 시작하세요.

방법 논문

방법 감지 세포 독성 Amyloids 다음 감염의 폐 내 피 세포 녹 농 균 에 의해

5K 조회수

DOI:

10.3791/57447

2018년 7월 12일

이 논문에서

요약

간단한 방법은 다음 폐 피 내 막의 감염 세포 독성 amyloids의 생산 위한 녹 농 균에 의해 설명 되어 있습니다.

초록

누가 살아남을 폐 렴 환자 병원 방전을 따르는 달에서 사망률 높은 있다. 그것은 폐 렴 중 폐 조직의 감염 이후의 끝 기관 실패를 이끌어 낼 수 있는 오래 된 cytotoxins의 생산에 결과 가설 되었습니다. 생체 외에서 분석 실험 폐 감염 시 cytotoxins 생산 가설 테스트를 개발 했습니다. 고립 된 쥐 폐 동맥 내 피 세포 및 박테리아 녹 농 균 모델 시스템으로 사용 되 고 cytoxins 내 피 세포의 감염 박테리아에 의해 다음의 생산 세포 배양 뒤를 사용 하 여 설명 된다 젖 산 효소 분석 실험 및 ImageJ 기술을 활용 하 여 새로운 미세한 메서드를 사용 하 여 직접 정량. 이러한 cytotoxins의 녹말 체 자연 및 immunoblotting 및 A11 안티 아 밀 로이드 항 체를 사용 하 여 immunodepletion thioflavin T 바인딩 분석 실험에 의해 입증 되었다. Immunoblotting를 사용 하 여 추가 분석 oligomeric 타우와 Aβ 생산 했 고 피 녹 농 균에 의해 감염에 따라 내 피 세포에 의해 발표는 설명 했다. 이러한 방법은 인간의 임상 샘플의 분석에 쉽게 적응할 수 있어야 합니다.

서론

폐 렴 생존 하는 환자의 병원 방전1,을 따르는 달에서 사망률 높은2,,34,,56. 대부분의 경우, 죽음은 치기5,6뿐만 아니라 최종 기관 실패 신장, 폐, 심장, 또는 간 이벤트의 어떤 종류에 의해 발생 합니다. 이 환자 인구에 있는 높은 사망 율을 위한 이유는 결코 설립 되었습니다.

폐 렴으로 인수 되 고 중 커뮤니티-분류 또는 병원 인수 (nosocomial), 그리고 폐 렴을 일으킬 수 있는 에이전트 포함 박테리아, 바이러스, 버섯, 그리고 화학 제품. 병원내 폐 렴의 주요 원인 중 하나는 녹 농 균박테리아입니다. P. 농 균 exoenzymes 대상 셀7,8의 세포질에 직접 되 나 다양 한 이펙터 분자 전송 유형 III 분 비 시스템을 사용 하는 그램 음성 유기 체 이다. 폐 내 피 세포의 감염, 동안에 exoenzymes 대상 microtubule 관련 단백질 타우9,,1011,12의 내 피 형태를 포함 하 여 다양 한 세포내 단백질 , 폐 기능 그리고, 때때로, 죽음 감소 심각한 폐 부 증의 결과로 내 피 장벽 붕괴에 지도.

앞에서 설명 했 듯이, 초기 폐 렴을 생존 하는 환자의 병원 방전에 따라 첫 12 개월에 사망률 높은 있다. 이 현상을 설명 하는 잠재적인 메커니즘은 빈약한 장기 결과 리드 초기 감염 시 생성 되는 장 독 소의 일부 형식을. 두 가지 관찰이이 가능성을 지원합니다. 첫째, 교양 폐 내 피 세포 처음 P. 농 균 으로 취급 되는 박테리아는 항생제13에 의해 사망 후 주일 대에 실패 합니다. 둘째, 수명이 긴 prions 및 에이전트 프리온 특성을 가진 다양 한 인간과 동물 질환, 신 경계14,15와 관련 된 질병 특히 입증 되었습니다.

폐 감염 시 수명이 긴 세포 독성 대리인의 잠재적인 생산을 조사 하기 위한 방법 적 설명 했습니다. 일련의 간단한 체 외에서 분석 설명 되어 있습니다 여기 cytotoxin 생산 및 사용 하는 일반적인 폐 렴 원인이 에이전트, P. 녹 농 균감염 다음 활동 조사를 위해 사용할 수 있습니다. 이 분석 실험 조사 가능한 cytotoxin 유도 감염 원인이 폐 렴, 다른 에이전트를 사용 하 여 다음에 쉽게 적응할 수 있어야 하 고 또한 생성 된 supernatants 전체에서 cytotoxins의 효과 조사 하는 데 유용 해야 기관 또는 동물입니다. 마지막으로,는 여기에 설명 된 가능성이 가장 분석 실험 동물 및 인간의 생물 학적 체액 폐 렴 중 cytotoxins의 생산을 위한 테스트에 적응할 수 있을 것입니다.

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

프로토콜

모든 동물 절차 검토 했다 기관 동물 관리 위원회의는 남쪽 알라바 마의 대학에 의해 승인 하 고 모든 연방, 주, 및 현지 규정에 따라 수행 했다. 쥐 폐 microvascular 내 피 세포 (PMVECs)의 기본 문화 폐 생물학의 사우스 알라바 마 대학의 센터에서 셀 문화 핵심 시설에서 얻은 했다. 셀 앞에서 설명한 절차16를 사용 하 여 준비 되었다.

1입니다. 세포 독성 Supernatants의 세대

참고: 여기, 우리가 피 녹 농 균의 두 가지 변종이 사용: PA103 그대로 유형 III 분 비 시스템이 감염, 및 ∆PcrV는 유형 III 분 비 체계 부족 하는 동안 대상 셀에 ExoU 및 ExoT exoenzymes를 전송할 수 있는 접종을 다음 대상 셀에 exoenzymes 전송의 능력이.

  1. 보 글 보 너 (VB) 한 천 격판덮개17 에 박테리아를 행진 하 고 37 ° c.에 하룻밤 성장
    1. 접시를 준비 하려면 확인 다음 재고 솔루션 (보 글 보 너 염; 10 x 주식): 2 세대 MgSO4, 20 g 구 연산 (자유로운 산), 100 g K24및 35 g NaH24측정. 1 L와 느린 배기 15 분 압력솥 ddH2O를 추가 합니다.
    2. 450 mL ddH2O 한 천 7.5 g와 압력솥 위와 같이 배치 합니다.
    3. 압력가 마로 소독, 다음 두 솔루션을 50 ° C 물 목욕으로 놓습니다.
    4. 천 하 10 x VB 재고 소금 솔루션 50 mL를 추가 합니다.
    5. 400 µ g/l (사용 중인 피 녹 농 균 의 변종)에 carbenicillin를 추가 하 고 플라스 크를 소용돌이로 잘 섞어.
    6. 장소 5 mL 개별 멸 균 문화 요리에 VB agar 솔루션의 응고, 및 다음 세균성 시드의 날 때까지 4 ° C에서 저장 한을 수 있습니다.
    7. 세균성 시드 날, 미리 37 ° C에 접시를 따뜻하게 하 고 메 마른 루프를 사용 하 여 격판덮개에 박테리아를 행진 합니다. 장소는 37 ° C 배양 기에서 접시 하룻밤.
  2. 형광 Griffonia simplicifolia 와 긍정적인 얼룩에 의해 PMVEC 순도 확인 lectin 및 형광으로 부정적인 얼룩이 지기 나선 pomatia lectin (동맥 내 피 세포에 대 한 표식). Aliquot 세포와 동결에 액체 질소입니다.
  3. 실험, 세포 Dulbecco의 수정이 글의 중간 (DMEM)에 하 10% 태아 둔감 한 혈 청, 보충을 유지 하 고 5% CO2를 포함 하는 37 ° C 배양 기에서 세포 성장. 세포를 사용 하 여 구절 5-15에서.
    1. 세포 독성 supernatants의 생성, 2 x 106 셀 개별 150 cm 요리에 접시 및 합류 달성 될 때까지 3-4 일에 대 한 성장. 실험 (아래 참조) 당 두 접시를 사용 합니다.
    2. 세포 독성 supernatants의 분석, 대 한 6-잘의 개별 우물으로 플레이트 1 x 105 셀 접시 하 고 4 일 합류 달성 될 때까지 성장 한다.
  4. 상쾌한 생산, 세척 단계 1.3.1 인산 염 버퍼 염 분에서에서 PMVECs의 두 150 cm 요리 중 하나, trypsinize, 및 다음 셀 계산 (우리는 자동화 된 셀 카운터를 사용 하 여 제조 업체의 프로토콜에 따라; 테이블의 자료를 참조). PMVECs와 행 크의 균형 소금 솔루션 (HBSS)의 다른 접시를 세척 하 고 중 긴장 20: 1의 감염 (MOI)의 다양성에 피 녹 농 균 의 감염. 이것은 다음과 같이 얻을 수 있습니다:
    1. P. 녹 농 균,540 0.25 = 2 x 108 CFUs/mL 명이. 이 희석을 준비 하려면 1 mL HBSS 1 mL 일회용 cuvette을 추가 합니다. 0.25의 OD540 는 분 광 광도 계를 사용 하 여 측정 하는 때 달성 될 때까지 단계 1.1에서에서 준비 된 접시의 충분 한 박테리아를 다쳤어요. 다음 단계는 박테리아를 필요 합니다 얼마나 많은 계산을 제공할 것입니다.
    2. 문화 접시에 있는 PMVECs의 수 결정 되 면 (1.4 위의 단계), 박테리아는 PMVECs를 포함 하는 두 번째, 비 trypsinized 문화 접시에 추가 수 수 확인. 예를 들어 결정 되는 PMVECs의 문화 접시 107 셀 x 1.3를 포함 다음 준비 107 셀 x 20 박테리아/셀 x 1 mL/2 x 108 CFUs x 1.3 = 1.3 mL 박테리아.
    3. 희석 박테리아의 1.3 mL HBSS로 20 mL의 최종 볼륨을 150 cm 접시의 전체 표면 액체, 커버 될 수 있다 다음 PMVECs의 접시에 희석된 박테리아를 추가.
    4. PMVECs 간격 셀 단층에 형성 하는 접시를 현미경으로 관찰 하면 볼 수 있습니다 때까지 4-5 시간, 5% CO2 배양 기에서 37 ° C에서 박테리아와 주사 (참조 그림 1 갭 형성의 적절 한 수준에 대 한)를 품 어.
    5. 상쾌한, 수집 다음 세포 파편을 제거 하는 탁상 원심 분리기에서 2000 x g에서 10 분 원심.
      참고: 모든 탁상용 원심 분리기 생성 충분 한 g 수 강제 작은 unlysed 세포와 큰 세포 파편이이 단계에 사용할 수 있습니다.
    6. 박테리아를 제거 하는 필터에 통과 상쾌한 다음 그것의 끝에 연결 된 0.2 µ m 필터 주사기에는 상쾌한 하 거 라.
    7. 메 마른 상쾌한의 약 수를 사용 하 여 세포 독성 시험 (2.1 참조) 나중에 사용-80 ° C에서 상쾌한의 나머지 부분을 고정 하 고.

2입니다. 세포 독성 Supernatants의 분석

  1. 세포 독성 분석 실험
    1. 6 잘 요리에서 PMVECs 합류까지 성장. 워시 우물 한번 HBSS, 다음 추가할 필터 소독 상쾌한 (어느 PA103 또는 ∆PcrV 주사 셀에서 수집)의 1.5 mL 개별 웰 스. 부정적인 통제로 또 다른 우물을 메 마른 HBSS를 추가 합니다.
    2. 21-24 h에 대 한 CO2 인큐베이터에 접시에 놓은 다음 셀 살인/세포 독성에 대 한 관찰 (다음 단계 참조). 추가 실험에 대 한 세포 독성을 전시 supernatants 사용 하 고 그 셀 죽이 표시 되지 않는 삭제.
    3. 셀 죽의 정량
      1. 상용 LDH 시험 키트와 제조 업체의 사용 하 여 죽은 세포에서 측정 젖 산 효소 (LDH) 릴리스 절차를 권장 합니다.
      2. 또는, 계량 ImageJ 소프트웨어를 사용 하 여 현미경으로 세포 살해. 이 위해, 미세한 이미지와 그대로 셀을 포함 하는 문화 접시의 영역 기록 다음 셀 (지표는 단층에 세포 죽음의) 부족 한 영역을 계량 사용자 지정 ImageJ (국립 보건원) 매크로 (참조 보충 코딩 파일을 사용 하 여 ). 원하는 경우 매크로 단계 다음과 같이 수동으로 수행:
        1. 매크로에 이미지 (RGB 또는 Tiff 형식)을 입력 하 고 15% 포화 픽셀 대비를 조정 합니다. 대비 조정 이미지를 복제 하 보기의 필드 내에서 세포와 간격 영역의 높은 콘트라스트 이미지를 "배경 빼기" 명령을 수행 합니다.
        2. 이 이미지는 원래 이미지에서 빼기 하 고 이미지 계산기 "AND" 함수를 사용 하 여 원본 이미지와 결과 이미지를 결합. 블랙 (간격) 및 임계값 기능 (최소 0, 최대 5 개), 화이트 (셀) 마스크 결과 이미지를 변환 하 고 "이진 침식" 함수를 사용 하 여 이미지에서 노이즈를 제거.
        3. "지역 분수" 측정을 사용 하 여 결과 이미지에서 흰색 픽셀을 검정의 비율을 측정 합니다. 줄거리와 각 치료 시간에 대 한 익스프레스 소수 지역 최대 간격 영역의 % 포인트.
        4. 계산 방법 및 Tukey의 포스트 hoc 테스트, p 값이 0.05 중요 하 게 고려 보다 일방통행 ANOVA를 사용 하 여 비교 합니다.
    4. 문화 supernatants에 아 밀 로이드, oligomeric 타우, 및 Aβ의 존재를 확립 immunoblot 분석을 사용 합니다. Immunoblot 분석 표준 절차10,11,12, 전기 이동 법 전에 적어도 10 문화 supernatants 집중 제외를 사용 하 여 수행 합니다.
      1. 상쾌한 집중, 상쾌한의 1-2 mL 인 막 10 kDa의 분자량 컷오프는 원심 필터 단위에 배치 합니다. 그런 다음 필터 단위 배치 탁상용 원심 분리기 및 원심 분리기 2000 x g 필요한 정도의 농도가 될 때까지 (보통 45-60 분)를 달성.
      2. 집중 되어 표면에 뜨는11 에서 단백질의 양을 결정 하 고 젤의 개별 우물으로 동일한 양의 샘플을 로드 합니다.
      3. 니트로, 단백질 전송 다음 A11 안티 아 밀 로이드 항 체, T22 안티 oligomeric 타우 항 체, 또는 뒤에 적절 한 2 차 항 체는 MOAB2 안티-Aβ 항 체도 말 프로브 젤을 실행 합니다. 개발 표준 화학 절차를 사용 하 여도 말.
    5. Thioflavin T 시험을 하기 위해 계량 supernatants에서 amyloids thioflavin T 형광 (ThT)를 사용 합니다. 이러한 측정 supernatants 살 균 하는 필터를 사용 합니다.
      1. 10 mL 버퍼링 하는 인산 염 (PBS)로 8 mg thioflavin T (ThT)를 일시 중단 하 여 재고 솔루션 (50 x) thioflavin T 준비 합니다. 혼합 후, 0.22 μ m 필터 입자 제거를 통해 솔루션을 필터링 합니다.
      2. 측정을 위해 1 mL 분 광 광도 계 베트에 PBS의 1 mL를 ThT 주식의 20 µ L를 추가 합니다. 장소는 spectrofluorimeter로 희석된 샘플입니다.
      3. 측정 기준 형광 방출 425 nm 여기를 사용 하 여 및 2 nm 단위로 450-575 nm에서 형광 방출 스캔 합니다.
      4. 425 nm 여기를 사용 하 여 시간 경과 검사 수행 및 482 nm 방출, 데이터 취득 모든 0.2의 60에 대 한 s.
      5. 초기 20 시간 경과 검사의 측정 빈 베트에 형광. 20 s, 검사를 일시 중지 하 고는 베트에 필터 살 균 상쾌한의 10 µ L를 추가. 반전으로는 베트를 혼합 하 고는 spectrofluorimeter로 다시 다음 장소.
      6. 최종 40 획득 시간을 기준으로 검색을 다시 시작 데이터의 s.
      7. 완료 되 면 시간 경과 스캔, 2.1.5.3에 같이 동일한 설정을 사용 하 여 최종 형광 방출 스펙트럼 스캔을 수행 합니다.

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

결과

간단한 생체 외에서 시험 셀 박테리아 P. 녹 농 균감염의 supernatants에 cytotoxins의 존재에 대 한 분석 결과를 개발 되었습니다. 기본적으로, 감염 된 세포에서 배양 후 세균 또한 4 h 수집, 박테리아의 표면에 뜨는, 문화 살 균 필터에 의해 제거 되 고 살 균 상쾌한 셀의 새로운 인구에 추가 됩니다. 셀은 다음 상쾌한의 추가 후에 21-24 h를 관찰 하 고 셀 죽이 정량.

PMVECs의 confluent 레이어에 P. 녹 농 균 의 추가 셀 사이 간격의 형성을 유도합니다. Vivo에서, 갭 형성 폐부종과 폐 기능 감소에 지도 한다. 분석 결과 설명된에서 갭 형성은 사용 시간-포인트 심사에 대 한 셀 문화 supernatants PA103 가진 외피의 충분 한 기간으로 cyto...

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

토론

여기 방법 간단한 체 외에 유기 체를 일으키는 폐 렴으로 감염 시 세포 독성 amyloids의 세대의 데모를 허용 하는 설명 되어 있습니다. 이러한 방법에는 세포 배양 세포 독성 분석 실험, immunoblotting, 소설 현미경 방법 및 ThT 바인딩을 사용 하 여 죽이 세포의 정량 포함 됩니다. 그들은 자연 (그림 2 그림 4)에서 아 밀 로이드 이며 전시 프리온12의 특성 세포 독성 대리인의 분석은 설명 했다. 폐 렴 중 세포 독성 프리온 분자의 세대에 그들의 병원 방전에 따라 폐 렴 생존자에서 높은 사망률에 대 한 잠재적인 설명을 제공 한다. 실험 진행 중에는이 가능성을 테스트 합니다.

기술된 연구의 모든 주요 이벤트의 세포 독성 상쾌한 세대 이며 두 가지 중요 한 변수...

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

공개 사항

보고서에 없음입니다.

감사의 글

이 연구는 NIH 교부 금 HL66299 TS, RB, 및 SL, TS에 HL60024 및 HL136869 mf에 의해 부품에 투자 되었다.

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
토끼 항 베타 아밀로이드Thermo71-5800
A11 아밀로이드 올리고머 항체StressMarqSPC-506D
T22 안티 타우 올리고머 항체EMD MilliporeABN454
Thioflavin TSigma AldrichT3516
HBSSGibco14025-092
PBSGibco10010-023
0.22 미크론 주사기 필터MilliporeSLGP033RS
DMEMGibco11965-092
HRP 염소 안티 토끼 IgGAbcamab6721-1
균주 PA103 및 Δ PcrV녹농균의 이러한 균주는 Dr. Dara Frank, University of Wisconsin Medical College, Milwaukee, WI
FITC, Griffonia lectin,Sigma AldrichL9381
TRITC Helix pomatia lectin,Sigma AldrichL1261
AgarFisherBP1423-500
0.22 micron nitrocelluloseBioRad162-0112에서 수득하였다.
유형 2 콜라겐 분해 효소WorthingtonLS004176
Fetal 소 세럼HycloneSH30898.03IH
PenStrepGibco15070063
Carbenicillin Disodium saltSigma C1389
Microcetrifugation concentrators- 10,000 MW cut-offMilliporeUFC801008
Potassium phosphate dibasicSigma 795496-500G
인산마그네슘 헵타하이드레이트MP BiomedicalsMP021914221
구연산G Biosciences50-103-5801
인산나트륨 이염기성 헵타하이드레이트시그마S9506-500G
백작 자동화 세포 계수기InvitrogenC10277
, , , , , , , , ,

참고문헌

  1. Brancati, F. L., Chow, J. W., Wagener, M. M., Vacarello, S. J., Yu, V. L. Is pneumonia really the old man's friend? Two-year prognosis after community-acquired pneumonia. Lancet. 342 (8862), 30-33 (1993).
  2. Hedlund, J. U., Ortqvist, A. B., Kalin, M. E., Granath, F. Factors of importance for the long-term prognosis after hospital treated pneumonia. Thorax. 48 (8), 785-789 (1993).
  3. Meier, C. R., Jick, S. S., Derby, L. E., Vasilakis, C., Jick, H. Acute respiratory tract infections and risk of first-time acute myocardial infarction. Lancet. 351 (9114), 1467-1471 (1998).
  4. Waterer, G. W., Kessler, L. A., Wunderink, R. G. Medium-term survival after hospitalization with community-acquired pneumonia. Am J Resp Crit Care Med. 169 (8), 910-914 (2003).
  5. Yende, S., et al. Inflammatory markers at hospital discharge predict subsequent mortality after pneumonia and sepsis. Am J Resp Crit Care Med. 177 (11), 1242-1247 (2008).
  6. Corrales-Medina, V. F., et al. Association between hospitalization for pneumonia and subsequent risk of cardiovascular disease. J Am Med Assoc. 313 (3), 264-274 (2015).
  7. Frank, D. W. The exoenzyme S regulon of Pseudomonas aeruginosa. Mol Microbiol. 26 (4), 621-629 (1997).
  8. Engel, J., Balachandran, P. Role of Pseudomonas aeruginosa type III effectors in disease. Curr Opin Microbiol. 12 (1), 61-66 (2009).
  9. Ochoa, C. D., Alexeyev, M., Pastukh, V., Balczon, R., Stevens, T. Pseudomonas aeruginosa exotoxin Y is a promiscuous cyclase that increases endothelial tau phosphorylation and permeability. J. Biol. Chem. 287 (30), 25407-25418 (2012).
  10. Balczon, R., et al. Pseudomonas aeruginosa exotoxin Y-mediated tau hyperphosphorylation impairs microtubule assembly in pulmonary microvascular endothelial cells. PLoS One. 8, e74343(2013).
  11. Morrow, K. A., et al. Pseudomonas aeruginosa exoenzymes U and Y induce a transmissible endothelial proteinopathy. Am J Physiol Lung Cell Molec Physiol. 310 (4), L337-L353 (2016).
  12. Balczon, R., et al. Pseudomonas aeruginosa infection liberates transmissible, cytotoxic prion amyloids. FASEB Journal. 31 (7), 2785-2796 (2017).
  13. Stevens, T. C., et al. The Pseudomonas aeruginosa exoenzyme Y impairs endothelial cell proliferation and vascular repair following lung injury. Am J Physiol Lung Cell Molec Physiol. 306 (10), L915-L924 (2014).
  14. Prusiner, S. B. Creutzfeldt-Jakob disease and scrapie prions. Alzheimer Dis Assoc Disord. 3 (1-2), 52-78 (1989).
  15. Hunter, N. Scrapie: Uncertainties, biology, and molecular approaches. Biochem. Biophys. Acta. 1772 (6), 619-629 (2007).
  16. King, J., et al. Structural and functional characteristics of lung macro- and microvascular endothelial cell phenotypes. Microvasc Res. 67 (2), 139-151 (2004).
  17. Marmont, L. S., et al. Oligomeric lipoprotein PelC guides Pel polysaccharide export across the outer membrane of Pseudomonas aeruginosa. Proc Natl Acad Sci USA. 114 (11), 2892-2897 (2017).

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

재인쇄 및 허가

태그

TImageJA11