Fagocytoza to proces, w którym jednostki zewnątrzkomórkowe są internalizowane przez komórki gospodarza. Jest to kluczowa broń w arsenale układu odpornościowego do obrony przed patogenami, ale proces ten może często zostać zakłócony przez patogeny, aby umożliwić internalizację i rozprzestrzenianie się w organizmie1. Fagocytoza jest pośredniczona przez kilka zdarzeń sygnalizacyjnych, które powodują przyłączanie i pochłanianie poprzez rearanżacje cytoszkieletu komórki gospodarza. "Profesjonalne" fagocyty są w stanie rozpoznać i związać się z opsoninami na powierzchni atakującego patogenu, aby zasygnalizować przyczepienie i utworzenie lamellipodiów, które pochłaniają patogen i tworzą fagosom2. Wśród tak zwanych "profesjonalnych" fagocytów znajdują się makrofagi. Makrofagi to wysoce wyspecjalizowane komórki, które pełnią funkcje ochronne, które obejmują wyszukiwanie i eliminowanie czynników chorobotwórczych, naprawę uszkodzonych tkanek i pośredniczenie w stanie zapalnym, większość z nich w procesie fagocytozy1,2.
Cryptococcus neoformans to gatunek chorobotwórczych drożdży, który powoduje poważną chorobę znaną jako Cryptococosis. Zarodniki Cryptococcus są wdychane przez gospodarza i powodują infekcję płuc, która zwykle przebiega bezobjawowo. Uważa się, że narażenie jest niezwykle powszechne; Próba 61 dzieci z Pediatrycznej Kliniki Chorób Zakaźnych w Bronx-Lebanon Hospital Center wykazała, że wszystkie badane osoby miały przeciwciała przeciwko kryptokokowemu polisacharydowi glukuronoksylomannanu, a inne badania wykazały rozpowszechnienie zarówno u niezakażonych ludzkim wirusem niedoboru odporności (HIV), jak i u zakażonych dorosłych3,4. Makrofagi pęcherzykowe są pierwszą linią odpowiedzi na infekcję płuc i w większości przypadków skutecznie usuwają patogen. Jednak u osób z obniżoną odpornością (np. pacjentów z HIV i AIDS) drożdże są w stanie przetrwać w makrofagach. W takich przypadkach makrofagi mogą służyć jako nisza do replikacji patogenu i mogą ułatwiać jego rozprzestrzenianie się do ośrodkowego układu nerwowego (OUN), gdzie choroba staje się śmiertelna 5-8. Uważa się, że makrofagi mogą nawet dostarczać drożdże bezpośrednio do opon mózgowych, pomagając drożdżom przekroczyć barierę krew-mózg za pośrednictwem modelu "konia trojańskiego"3,9-11. Dlatego ważne jest, aby zrozumieć proces fagocytozy i czynniki, które na nią wpływają, zwłaszcza w infekcjach kryptokokowych.
Poprzednie prace nad innymi systemami patogenów wskazują na to, że cholesterol i tratwy lipidowe tworzone przez cholesterol odgrywają ważną rolę w fagocytozie12–15. Cholesterol jest najliczniejszym gatunkiem lipidów w komórkach ssaków i stanowi 25 - 50% błony komórkowej ssaków16. Stwierdzono, że odgrywa rolę w modulowaniu właściwości biofizycznych membran poprzez zmianę ich sztywności17. Cholesterol i sfingolipidy razem tworzą mikrodomeny lipidowe w błonie znane jako tratwy lipidowe. Stwierdzono, że tratwy lipidowe biorą udział w tworzeniu kaweoli, a także zapewniają izolowaną domenę dla niektórych typów sygnalizacji16-18. Ze względu na ich niewielkie rozmiary trudno jest badać tratwy lipidowe in vivo. Jednym z użytecznych sposobów badania roli tratw lipidowych jest zmiana ich składników. Metylo-β-cyklodekstryna (MβCD) jest związkiem, który, jak stwierdzono, zubaża błony ssaków na poziom cholesterolu i jest powszechnie stosowany do badania roli tratw lipidowych18.
W tym protokole prezentujemy metodę usuwania cholesterolu z błon komórkowych gospodarza i ilościowego określania wpływu wyczerpania na zdolność komórek gospodarza do fagocytozy C. neoformans in vitro. Procedura ta wykorzystuje techniki hodowli komórkowej na unieśmiertelnionej linii komórkowej podobnej do makrofagów (J774A.1) jako modelu infekcji. Zubożenie cholesterolu zostało osiągnięte przez ekspozycję na MβCD, który ma hydrofobowy rdzeń specyficzny dla wielkości steroli i jest w stanie działać jako zlew dla cholesterolu, aby wyciągnąć go z błony19. Niedobór cholesterolu mierzono ilościowo za pomocą dostępnego na rynku zestawu i jakościowo za pomocą zmodyfikowanej ekstrakcji lipidów Bligh-Dyera, a następnie chromatografii cienkowarstwowej (TLC)20. Fagocytozę mierzono poprzez zakażenie linii komórkowej kulturą opsonizowanych drożdży zmieszanych z koktajlem γ interferonu i lipopolisacharydu w celu aktywacji makrofagów. Cryptococcus opsonizowano przy użyciu przeciwciała glukuronoksylomannanu (GXM)21–23. Eksperymenty barwienia i mikroskopii pozwoliły na wizualizację komórek i obliczenie indeksu fagocytarnego w celu oceny stopnia fagocytozy. Podsumowując, protokół ten opisuje podstawową metodę, która integruje zmianę składu lipidów z procesem fizjologicznym.