Opisano proste metody demonstrowania produkcji cytotoksycznych amyloidów po zakażeniu śródbłonka płuc przez Pseudomonas aeruginosa.
Artykuł metodologiczny
Opisano proste metody demonstrowania produkcji cytotoksycznych amyloidów po zakażeniu śródbłonka płuc przez Pseudomonas aeruginosa.
Pacjenci, którzy przeżyli zapalenie płuc, mają podwyższone wskaźniki śmiertelności w miesiącach następujących po wypisaniu ze szpitala. Postawiono hipotezę, że zakażenie tkanki płucnej podczas zapalenia płuc powoduje wytwarzanie długożyciowych cytotoksyn, które mogą prowadzić do późniejszej niewydolności narządów końcowych. Opracowaliśmy testy in vitro, aby przetestować hipotezę, że cytotoksyny są wytwarzane podczas infekcji płuc. Jako systemy modelowe wykorzystuje się izolowane komórki śródbłonka płuc szczura i bakterię Pseudomonas aeruginosa, a wytwarzanie cytoksyn po zakażeniu komórek śródbłonka przez bakterie wykazano za pomocą hodowli komórkowej, a następnie bezpośredniej oceny ilościowej przy użyciu testów dehydrogenazy mleczanowej i nowatorskiej metody mikroskopowej wykorzystującej technologię ImageJ. Amyloidowy charakter tych cytotoksyn wykazano za pomocą testów wiązania tioflawiny T oraz przez immunoblotting i immunodepletion przy użyciu przeciwciała antyamyloidowego A11. Dalsze analizy z wykorzystaniem immunoblottingu wykazały, że oligomeryczne tau i Aβ są wytwarzane i uwalniane przez komórki śródbłonka po zakażeniu przez P. aeruginosa. Metody te powinny być łatwe do dostosowania do analiz próbek klinicznych pobranych od ludzi.
Pacjenci, którzy przeżyli zapalenie płuc, mają podwyższone wskaźniki śmiertelności w miesiącach następujących po wypisaniu ze szpitala1,2,3,4,5,6. W większości przypadków śmierć następuje z powodu pewnego rodzaju niewydolności narządów końcowych, w tym zdarzeń nerkowych, płucnych, sercowych lub wątrobowych, a także udaru mózgu5,6. Przyczyna podwyższonej śmiertelności w tej populacji pacjentów nigdy nie została ustalona.
Zapalenie płuc jest klasyfikowane jako nabyte przez społeczność lub szpitalne (szpitalne), a czynniki, które mogą powodować zapalenie płuc to bakterie, wirusy, grzyby i chemikalia. Jedną z głównych przyczyn szpitalnego zapalenia płuc jest bakteria Pseudomonas aeruginosa. P. aeruginosa jest organizmem Gram-ujemnym, który wykorzystuje system wydzielania typu III do przenoszenia różnych cząsteczek efektorowych, zwanych egzoenzymami, bezpośrednio do cytoplazmy komórek docelowych7,8. Podczas infekcji komórek śródbłonka płuc egzoenzymy atakują różne białka wewnątrzkomórkowe, w tym śródbłonkową formę białka związanego z mikrotubulami tau9,10,11,12, prowadząc do uszkodzenia bariery śródbłonkowej, co skutkuje poważnym obrzękiem płuc, pogorszeniem czynności płuc i często śmiercią.
Jak wspomniano wcześniej, pacjenci, którzy przeżyli początkowe zapalenie płuc, mają podwyższone wskaźniki śmiertelności w ciągu pierwszych 12 miesięcy po wypisaniu ze szpitala. Potencjalnym mechanizmem wyjaśniającym to zjawisko jest to, że podczas początkowej infekcji generowany jest pewien rodzaj długotrwałej toksyny, która prowadzi do złego długoterminowego wyniku. Dwie obserwacje potwierdzają tę możliwość. Po pierwsze, hodowane komórki śródbłonka płucnego, które są początkowo leczone P. aeruginosa, nie rozmnażają się przez okres do tygodnia po zabiciu bakterii przez antybiotyki13. Po drugie, długowieczne priony i czynniki o cechach prionowych zostały wykazane w różnych chorobach ludzi i zwierząt, w szczególności w chorobach związanych z układem nerwowym14,15.
Metody badania potencjalnej produkcji długożyciowych czynników cytotoksycznych podczas infekcji płuc nigdy nie zostały opisane. W tym miejscu przedstawiono szereg prostych testów in vitro, które można wykorzystać do zbadania produkcji i aktywności cytotoksyny po zakażeniu przy użyciu powszechnego czynnika wywołującego zapalenie płuc, P. aeruginosa. Testy te powinny być łatwo przystosowane do badania możliwej indukcji cytotoksyny po zakażeniu przy użyciu innych czynników wywołujących zapalenie płuc, a supernatanty, które są wytwarzane, powinny być również przydatne do badania wpływu cytotoksyn na całe narządy lub zwierzęta. Wreszcie, przedstawione tutaj testy, najprawdopodobniej będą mogły zostać przystosowane do testowania zwierzęcych i ludzkich płynów biologicznych pod kątem produkcji cytotoksyn podczas zapalenia płuc.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie procedury na zwierzętach zostały sprawdzone i zatwierdzone przez Komitet ds. Opieki nad Zwierzętami Uniwersytetu Południowej Alabamy i zostały przeprowadzone zgodnie ze wszystkimi przepisami federalnymi, stanowymi i lokalnymi. Pierwotne hodowle komórek mikronaczyniowego śródbłonka płuc szczurów (PMVEC) uzyskano z Cell Culture Core Facility w Centrum Biologii Płuc Uniwersytetu Południowej Alabamy. Komórki zostały przygotowane przy użyciu wcześniej opisanych procedur16.
1. Wytwarzanie cytotoksycznych supernatantów
Uwaga: Tutaj używamy dwóch różnych szczepów P. aeruginosa: PA103, który ma nienaruszony system wydzielania typu III zdolny do przenoszenia egzoenzymów ExoU i ExoT do komórek docelowych podczas infekcji, oraz ∆PcrV, który nie ma systemu wydzielania typu III i nie jest zdolny do przenoszenia egzoenzymów do komórek docelowych po inokulacji.
2. Analiza cytotoksycznych supernatantów
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Opracowano prosty test in vitro w celu oznaczenia obecności cytotoksyn w nadsączach z komórek zainfekowanych bakterią P. aeruginosa. W zasadzie po 4 h od dodania bakterii pobiera się pożywkę hodowlaną z zainfekowanych komórek, bakterie usuwa się poprzez sterylizację nadsączu hodowlanego za pomocą filtra, a następnie sterylny nadsącz dodaje się do nowej populacji komórek. Komórki obserwuje się po 21–24 h od dodania nadsączu, a następnie kwantyfikuje obumieranie komórek.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedstawiono proste metody in vitro , które pozwalają wykazać wytwarzanie cytotoksycznych amyloidów podczas zakażenia organizmem wywołującym zapalenie płuc. Metody te obejmują test cytotoksyczności hodowli komórkowej, immunoblotting, ocenę ilościową zabijania komórek przy użyciu nowatorskiej metody mikroskopowej oraz wiązanie ThT. Analizy czynników cytotoksycznych wykazały, że mają one charakter amyloidowy (ryc. 2 i ryc. 4) i wykazują ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Brak do zgłoszenia.
To badanie zostało częściowo sfinansowane z grantów NIH HL66299 dla TS, RB i SL, HL60024 dla TS, a HL136869 dla MF.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Królicze przeciwciało anty beta amyloid | Thermo | 71-5800 | |
| A11 Przeciwciało oligomerowe amyloidu | StressMarq | SPC-506D | |
| T22 przeciwciało anty-tau oligomerowe | EMD Millipore | ABN454 | |
| Tioflawina T | Sigma Aldrich | T3516 | |
| HBSS | Gibco | 14025-092 | |
| PBS | Gibco | 10010-023 | |
| Filtry strzykawkowe 0,22 mikrona | Millipore | SLGP033RS | |
| DMEM | Gibco | 11965-092 | |
| HRP Goat antirabbit IgG | Abcam | ab6721-1 | |
| Szczepy PA103 i Δ PcrV | Te szczepy P. aeruginosa uzyskano od Dr. Dara Frank, University of Wisconsin Medical College, Milwaukee, WI | ||
| FITC Griffonia lectin | Sigma Aldrich | L9381 | |
| TRITC Helix pomatia lectin | Sigma Aldrich | L1261 | |
| Agar | Fisher | BP1423-500 | |
| 0,22 mikrona nitroceluloza | BioRad | 162-0112 | |
| Kolagenaza typu 2 | Worthington | LS004176 | |
| Płodowa surowica bydlęca | Hyklon | SH30898.03IH | |
| PenStrep | Gibco | 15070063 | |
| Karbenicylina Sól disodowa | Sigma | C1389 | |
| Koncentratory mikrocetrifugacji - 10 000 MW odcięcie | Milipore | UFC801008 | |
| Fosforan potasu dwuzasadowy | Sigma | 795496-500G | |
| Fosforan magnezu siedmiowodny | MP Biomedicals | MP021914221 | |
| Kwas cytrynowy | G Biosciences | 50-103-5801 | |
| Fosforan sodu dwuzasadowy siedmiowodny | Sigma | S9506-500G | |
| Countess Automatyczny licznik komórek | Invitrogen | C10277 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie