Tutaj prezentujemy skompilowany protokół do oceny infekcji skórnej myszy Leishmania amazonensis. Jest to wiarygodna metoda badania zjadliwości pasożytów, pozwalająca na systemowy wgląd w reakcję kręgowców gospodarza na infekcję.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Tutaj prezentujemy skompilowany protokół do oceny infekcji skórnej myszy Leishmania amazonensis. Jest to wiarygodna metoda badania zjadliwości pasożytów, pozwalająca na systemowy wgląd w reakcję kręgowców gospodarza na infekcję.
Leiszmaniozy są powszechnymi na całym świecie pasożytniczymi chorobami zakaźnymi, stanowiącymi poważne wyzwanie w krajach rozwijających się i są uznawane przez Światową Organizację Zdrowia za jedną z najważniejszych zaniedbanych chorób tropikalnych1,2. Leiszmaniozy charakteryzują się objawami skórnymi, śluzówkowymi i/lub trzewnymi. Leiszmanioza skórna jest zwykle wywoływana przez L. amazonensis, L. mexicana, L. braziliensis, L. guyanensis, L. major, L. tropica i L. aethiopica3. Ta forma choroby często leczy się samoistnie u ludzi ze względu na indukcję ochronnej komórkowej odpowiedzi immunologicznej. Jednak komórkowa odpowiedź immunologiczna może się nie powieść, a choroba może rozwinąć się w rozsianą leiszmaniozę skórną4,5. Nie ma dostępnej szczepionki ze względu na różnorodność gatunków Leishmania i tła genetycznego gospodarza6,7. Możliwości leczenia są również ograniczone, ponieważ większość obecnie dostępnych leków jest droga, toksyczna i/lub może wymagać długotrwałego leczenia8,9. Poza tym pojawiły się doniesienia o lekooporności na dostępne metody leczenia10,11.
Czynnikiem wywołującym leiszmaniozy jest pasożyt pierwotniaka Leishmania. Pasożyt w swoim cyklu życiowym prezentuje dwie różne formy morfologiczne: promastigotes, wiciową formę występującą u muszek piaskowych; i amastigoty, forma wewnątrzkomórkowa znajdująca się w parazytoforycznych wakuolach makrofagów gospodarza ssaków12,13. Zdolność amastigotów do inwazji, przetrwania i replikacji pomimo mechanizmów obronnych makrofagów gospodarza kręgowców jest przedmiotem wielu badań14,15,16,17. W związku z tym kilka grup badawczych opisało testy infekcji makrofagami in vitro, aby ocenić wpływ określonych czynników środowiskowych, a także genów pasożytów i gospodarzy na zakaźność pasożytów. Test ten ma kilka zalet, takich jak możliwość dostosowania badań do formatu o wysokiej przepustowości, stosunkowo krótszy czas oczekiwania na wyniki oraz zmniejszona liczba zwierząt laboratoryjnych uśmiercanych18. Jednak wyniki testów in vitro są ograniczone, ponieważ nie zawsze powtarzają one badania in vivo14,19,20,21. Testy in vivo zapewniają ogólnoustrojowy fizjologiczny przegląd interakcji gospodarz-pasożyt, którego nie można w pełni naśladować za pomocą testów in vitro. Na przykład, badania immunologiczne można przeprowadzić za pomocą testów immunohistochemicznych z pobranych skrawków tkanki opuszki stopy lub nawet z węzłów chłonnych podkolanowych w celu analizy odzyskanych komórek odpornościowych22.
Zwierzęta są często używane jako model chorób ludzkich w badaniach biologicznych i biomedycznych, aby lepiej zrozumieć fizjologiczne mechanizmy leżące u podstaw chorób23. W przypadku leiszmaniozy droga, miejsce lub dawka szczepienia wpływają na wynik choroby24,25,26,27. Co więcej, podatność i odporność na infekcję u ludzi i myszy są silnie regulowane przez podłoże genetyczne gospodarza i pasożyta4,5,22,28,29,30,31. Myszy BALB/c są bardzo podatne na zakażenie skóry L. amazonensis, wykazując szybki postęp choroby z rozprzestrzenianiem się pasożytów do węzłów chłonnych, śledziony i wątroby32. Ponieważ choroba może przekształcić się w przerzuty skórne, infekcja może być śmiertelna. W przeciwieństwie do tego, myszy C57BL/6 często rozwijają przewlekłe zmiany z trwałym obciążeniem pasożytami w testach infekcji L. amazonensis33. W związku z tym zakażenie L. amazonensis tym konkretnym gatunkiem myszy zostało uznane za doskonały model do badania przewlekłych postaci leiszmaniozy skórnej u ludzi, ponieważ naśladuje postęp choroby lepiej niż model infekcji myszy BALB/c5,34.
Dlatego proponujemy, że mysia infekcja in vivo jest użyteczną metodą do badań fizjologicznych nad wirulencją Leishmania mającą zastosowanie do chorób ludzkich, pozwalając na systemowe spojrzenie na interakcję gospodarz-pasożyt. Wracając do dobrze ugruntowanych testów22, przedstawiamy tutaj skompilowany protokół krok po kroku zakażenia in vivo myszy C57BL/6 L. amazonensis, który obejmuje różnicowanie pasożytów na aksendyjskie amastigoty, szczepienie skórne opuszki stopy myszy, rozwój zmian i określanie obciążenia pasożytami. Protokół ten można dostosować do innych szczepów myszy i gatunków Leishmania, które powodują leiszmaniozy skórne. Podsumowując, przedstawiona tutaj metoda ma kluczowe znaczenie dla identyfikacji nowych celów leków i szczepionek przeciwko Leishmanii, a także w badaniach fizjologicznych odpowiedzi immunologicznej i metabolicznej gospodarza na zakażenie Leishmania.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie procedury eksperymentalne zostały zatwierdzone przez Komitet ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt w Instytucie Nauk Biologicznych Uniwersytetu w São Paulo (CEUA 342/2019) i zostały przeprowadzone zgodnie z zaleceniami i zasadami opieki i użytkowania zwierząt laboratoryjnych stanu São Paulo (Lei Estadual 11.977, de 25/08/2005) oraz rządu brazylijskiego (Lei Federal 11.794, de 08/10/2008). Wszystkie czynności opisane w rozdziałach 1-5 należy wykonywać aseptycznie w komorach o przepływie laminarnym. Podczas pracy z żywymi pasożytami Leishmania należy stosować środki ochrony osobistej.
1. In Vitro Różnicowanie L. amazonensis Promastigotes na Axenic Amastigotes15,20,35,36,37,38
UWAGA: Pasożyt L. amazonensis (MHOM/BR/1973/M2269) (La) został użyty w tym teście. W zależności od celu badania, zakaźną formę pasożyta można uzyskać albo przez oczyszczenie postaci metacyklicznej za pomocą gradientu gęstości, jak opisano wcześniej14, albo przez różnicowanie promastigotów w aksendyjskie amastigoty, zgodnie z poniższym protokołem.
2. C57BL/6 Zakażenie opuszki stopy L. amazonensis
UWAGA: Samice myszy C57BL/6 (w wieku 6-8 tygodni) zostały pozyskane i utrzymywane w Centrum Zwierząt Instytutu Nauk Biomedycznych Uniwersytetu w São Paulo. Zwierzęta otrzymywały pożywienie i wodę ad libitum.
3. Rozwój uszkodzeń opuszki stopy myszy
4. Usuwanie uszkodzeń opuszki stopy myszy i rozcieńczanie ograniczające pasożyty
5. Określanie obciążenia pasożytami zmian chorobowych
6. Analiza statystyczna
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Leishmania, pierwotniaki pasożytnicze, występują w dwóch formach rozwojowych podczas swojego cyklu życiowego u gospodarzy bezkręgowców i kręgowców: promastygotach, formach proliferacyjnych znajdujących się w świetle jelita samicy muchówki z rodzaju Phlebotomus; oraz amastygotach, formach proliferacyjnych znajdujących się w wakuolach pasożytniczych komórek gospodarza ssaka. Promastygoty mają wydłużony kształt o szerokości około 1,5 µm i długości 20 µm, z wicią zazwyczaj wychodzącą...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Test zakażenia in vivo opisany w tym protokole pozwala każdemu badaczowi ocenić leiszmaniozę skórną in vivo, biorąc pod uwagę interakcję gospodarz-pasożyt w scenariuszu ogólnoustrojowym. Testy te były używane przez wiele grup 22,24,27,29,31,32,34,49, a tutaj opracowaliśmy protokół krok po kroku, aby ustandaryzować tę metodę, biorąc pod uwagę ograniczenia infrastrukturalne, które mogą mieć niektóre grupy.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy deklarują, że nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.
Chcielibyśmy podziękować Prof. Dr. Nielsowi Olsenowi Saraivie Câmara z Centrum Zwierząt Instytutu Nauk Biomedycznych Uniwersytetu w São Paulo za wsparcie oraz Prof. Dr. Silvii Reni Uliana za dostarczenie szlifierki do szklanych chusteczek. Prace te były wspierane przez Fundację Badawczą Sao Paulo (FAPESP - grant MFLS 2017/23933-3).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Płytka 96-dołkowa | Greiner bio-ne | 655180 | Płytka z płaskim dnem do oznaczania granicznego rozcieńczania |
| adenina | Sigma | A8626 | Suplement dodany do pożywki do hodowli komórkowych M199 |
| suwmiarka | Mitutoyo | 700-118-20 | Suwmiarka do pomiaru grubości |
| kolby do hodowli komórkowych | Corning | 353014 | Kolba do hodowli komórkowych o objętości 25 cm2 do hodowli pasożytów Leishmania |
| Wirówka Eppendorf | 5804R | Urządzenie służące do rozdzielania próbek na podstawie ich gęstości | |
| Inkubator CO2 34 ° C | Thermo Scientific | 3110 | Inkubator do różnicowania amastigotów |
| etanolu | Merck | K50237083820 | Środek dezynfekujący do przedmiotów ogólnych |
| płodowa surowica bydlęca | Gibco | 12657-029 | Suplement dodany do pożywki do hodowli komórkowych M199 |
| szklana rurka do mielenia tkanek | Thomas Scientific | 3431 E04 | Probówka do zbierania i niszczenia zainfekowanej tkanki |
| opuszki stopyglukoza | Synth | G1008.01.AH | Suplement dodany do pożywki do hodowli komórkowych M199 |
| Oprogramowanie GraphPad Prism | GraphPad | Oprogramowanie służące do wykreślania danych i obliczania istotności statystycznej | |
| hemin | Sigma | H-2250 | Suplement dodany do pożywki do hodowli komórkowych M199 |
| HEPES | Promega | H5303 | pożywek do hodowli komórkowych M199 |
| 25 ° C | Fanem | 347CD | Inkubator do hodowli promastigot, |
| mikroskop odwrócony, | Nikon | TMS | Sprzęt służący do wizualnej analizy kultur promastigotów i amastigotów |
| izofluran | Środek wziewny znieczulający dla myszy (3-5%) | ||
| komora z przepływem laminarnym | Veco | VLFS-09 | Szafa bezpieczeństwa biologicznego używana do aseptycznego obszaru roboczego Komórka |
| M199 pożywki hodowlane | Gibco | 31100-035 | Pożywka do hodowli komórkowych do mikrowirówki do hodowli Leishmania |
| Axygen | MCT150C | Mikroprobówka służąca do pobierania, przetwarzania i przechowywania próbek | |
| Pipeta wielokanałowa | Labsystems | F61978 | Pipeta wielokanałowa służąca do oznaczania granicznego rozcieńczenia |
| NaHCO3 | Merck | 6329 | Suplement dodany do pożywki do hodowli komórkowych M199 |
| NaOH | Sigma S8045 | Suplement dodany do pożywki do hodowli komórkowych M199 | |
| Komora Neubauera | HBG | 2266 | Hemocytometr do zliczania zawiesiny pasożytów |
| mikroskop optyczny | Nikon | E200 | Sprzęt optyczny używany do liczenia |
| parafilmu | Bemis | 349 | Elastyczne i odporne tworzywo sztuczne do uszczelniania |
| penicylina płytkowa/streptomycyna | Gibco | 15140122 Suplement dodawany do pożywki do hodowli komórkowych M199 | |
| Szalki Petriego | TPP | 93100 | Sterylne naczynie do preparowania tkanek opuszki stopy |
| Zestaw do pipetowania | Gilson | F167360 | Zestaw do mikropipet zawierający cztery pipety (P2, P20, P200, P1000) |
| Quimis | BG2000 | Sprzęt służący do ważenia pobranej podkładki pod stopy skalpel do zmian chorobowych | |
| Solidor | 10237580026 | Skalpel do cięcia i pobierania tkanek opuszki stopy | |
| pipeta serologiczna 10 ml | Nest | 327001 | Sterylna pipeta służąca do przenoszenia końcówek o objętościach mililitrowych |
| Axygen | Końcówka do pipet służąca do przenoszenia objętości mikrolitrów | ||
| Trypan niebieski | Gibco | 15250-061 | Barwnik używany do liczenia żywotnych pasożytów |
| tryptyka pepton | Merck | dodany do pożywki tuberkulinowej M199 pożywki | |
| tuberkulinowej | BD | 305945 | Strzykawka z igłą 27G do inokulacji zawiesiny pasożyta |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.