Artigo de método

Um ensaio para citotoxicidade mediada por proteínas extracelulares bacterianas em PMNs

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8 de julho de 2025

Neste artigo

Resumo

Fonte: Dankoff, J. G., et al. Quantificando a citotoxicidade de Staphylococcus aureus contra leucócitos polimorfonucleares humanos. J. Vis. Exp. (2020).

Este vídeo demonstra um ensaio para investigar a citotoxicidade de proteínas produzidas por Staphylococcus aureus, uma bactéria patogênica, em leucócitos polimorfonucleares humanos isolados (PMNs). As proteínas citotóxicas secretadas formam poros na membrana celular do PMN, iniciando a morte celular. Ao corar as células mortas usando iodeto de propídio, a citometria de fluxo é realizada para quantificar as células mortas e avaliar a citotoxicidade das bactérias.

Protocolo

Todos os procedimentos envolvendo participantes humanos foram realizados em conformidade com as diretrizes institucionais, nacionais e internacionais para o bem-estar humano e foram revisados pelo conselho de revisão institucional local.

1. Purificação de leucócitos polimorfonucleares humanos e isolamento de soro humano

NOTA: Todos os reagentes devem ser verificados rotineiramente quanto à presença de endotoxina usando um kit de detecção de endotoxina disponível comercialmente e devem conter endotoxina de <25,0 pg/mL para evitar o priming indesejado de PMNs.

  1. Leve 50 mL de NaCl a 3% de dextrana a 0,9% (p / v), 35 mL de NaCl a 0,9% (p / v), 20 mL de NaCl a 1,8% (p / v), 12 mL de solução de gradiente de densidade de 1,077 g / mL e 20 mL de água para injeção ou irrigação à temperatura ambiente.
  2. Para isolar o soro humano, incubar 4 ml de sangue humano acabado de colher sem anticoagulante a 37 °C num tubo de vidro de 15 ml durante 30 min. Após a incubação, centrifugue a amostra a 2.000–3.000 × g por 10 min em temperatura ambiente. Transfira a camada superior de soro para um novo tubo de centrífuga cônico de 15 mL e coloque-o no gelo.
  3. Combine 25 mL de sangue humano total heparinizado recém-coletado (1000 unidades / mL) com 25 mL de temperatura ambiente 3% dextrano-0,9% NaCl (proporção 1: 1) em dois tubos de centrífuga cônicos replicados de 50 mL (50 mL de volume total por tubo). Misture agitando suavemente cada tubo cônico de 50 mL e deixe descansar em temperatura ambiente por 30 min.
  4. Após a incubação à temperatura ambiente, duas camadas separadas aparecerão. Transfira a camada superior de cada mistura de sangue dextrana para novos tubos cônicos de 50 mL e centrifugue a 450 x g por 10 min em temperatura ambiente com freios baixos ou sem freios.
  5. Aspirar cuidadosamente ambos os sobrenadantes e eliminá-los sem perturbar os grânulos celulares. Ressuspenda suavemente cada pellet celular em 2 mL de NaCl a 0,9% à temperatura ambiente, combine os pellets ressuspensos em um único tubo cônico de 50 mL e, em seguida, adicione o NaCl 0,9% restante (volume final de 35 mL).
  6. Aplique cuidadosamente 10 mL de solução de gradiente de densidade de 1,077 g/mL em temperatura ambiente sob a suspensão celular usando uma pipeta manual. Gire a 450 x g por 30 min em temperatura ambiente com freios baixos ou sem freios. Aspire suavemente o sobrenadante sem perturbar o pellet celular. O sobrenadante conterá células mononucleares do sangue periférico que podem ser coletadas conforme descrito anteriormente.
  7. Lise os glóbulos vermelhos ressuspendendo o pellet celular em 20 mL de água em temperatura ambiente. Misture delicadamente balançando o tubo por 30 segundos. A lise dos glóbulos vermelhos será acompanhada por uma diminuição distinta da turbidez.
  8. Adicione imediatamente 20 mL de NaCl a 1,8% (à temperatura ambiente [RT]) e centrifugue a amostra a 450 × g por 10 min à temperatura ambiente.
    nota: É importante minimizar o tempo que os PMNs são deixados apenas na água após a lise dos glóbulos vermelhos para maximizar o rendimento do PMN e prevenir a lise e/ou ativação do PMN.
  9. Aspirar cuidadosamente o sobrenadante sem perturbar o sedimento celular. Ressuspenda suavemente o pellet celular em 2 mL de meio RT RPMI 1640 e coloque-o no gelo.
  10. Conte as células usando um hemocitômetro. Ressuspenda PMNs purificados a uma concentração de 1 x 107 células / mL com RPMI gelado e mantenha-os no gelo.
  11. Combine 100 μL de PMNs purificados (1 x 106 células) com 300 μL de solução salina tamponada com fosfato de Dulbecco gelada (DPBS) contendo 1 μL de coloração de iodeto de propídio em dois tubos de citometria de fluxo replicados. Para um controle positivo de danos à membrana plasmática, adicione 40 μL de solução de Triton X-100 a 0,5% em um dos tubos de citometria de fluxo e misture bem.
  12. Use citometria de fluxo para medir a dispersão direta, dispersão lateral e coloração de iodeto de propídio (máximos de excitação / emissão a 535/617 nm) de células purificadas (Figura 1).
    nota: A análise de dispersão direta e lateral identificará populações indesejadas de linfócitos e monócitos. O iodeto de propídio corará apenas as células com uma membrana plasmática comprometida e os PMNs purificados que tenham populações pronunciadas de células positivas para iodeto de propídio não devem ser usados. Para esses estudos, os PMNs purificados foram usados apenas se compreendessem >98% das células purificadas e <5% coraram positivo para iodeto de propídio.
  13. Prepare uma placa de 96 poços para ensaios de citotoxicidade de PMN revestindo poços individuais que serão usados neste ensaio com 100 μL de soro humano isolado a 20% que foi diluído com DPBS.
    nota: O revestimento de PMNs diretamente em plástico ou vidro causará a ativação das células. Certifique-se de incluir pelo menos um poço de controle negativo que receberá apenas mídia e pelo menos um poço de controle positivo que receberá 0,05% de Triton X-100.
  14. Incubar a placa a 37 °C durante 30 min. Após a incubação, lave os poços revestidos duas vezes com DPBS gelada para remover qualquer excesso de soro. Bata suavemente na placa de cabeça para baixo para remover qualquer DPBS residual e coloque-a no gelo.
  15. Adicione suavemente 100 μL de PMNs humanos purificados a 1 x 107 células/mL a cada poço revestido (1 x 106 PMNs/poço). Deixe os PMNs se acomodarem em poços incubando a placa no gelo por pelo menos 5 min. Mantenha a placa nivelada para permitir a distribuição uniforme das células em cada poço e deixe-a no gelo para evitar a ativação indesejada de PMNs.

2. Ensaio de citotoxicidade de proteínas extracelulares de S. aureus contra leucócitos polimorfonucleares humanos

  1. Cultivar S. aureus durante a noite em caldo tríptico de soja (TSB) usando uma incubadora agitada ajustada a 37 °C. Para esses estudos, 20 mL de TSB em frascos Erlenmeyer separados de 150 mL foram inoculados com culturas congeladas de cepas de S. aureus USA300 ou USA300ΔsaeR/S e cultivadas por aproximadamente 14 h com agitação a 250 rpm.
  2. Subcultura de S. aureus realizando uma diluição de 1:100 de cultura bacteriana durante a noite com meio fresco. Incubar a 37 °C com agitação até que as bactérias atinjam a fase inicial de crescimento estacionário.
    nota: Para esses experimentos, 20 mL de caldo tríptico de soja em frascos Erlenmeyer de 150 mL foram inoculados com 200 μL de USA300 ou USA300ΔsaeR/S cultivados durante a noite e incubados a 37 °C com agitação a 250 rpm por 5 h.
  3. Quando as bactérias atingirem a fase inicial de crescimento estacionário, transfira 1 mL de S. aureus subcultivado para um tubo de microcentrífuga de 1,5 mL e centrifugue a 5.000 × g por 5 min em temperatura ambiente.
  4. Após a centrifugação, transfira o sobrenadante para uma seringa de 3 ml. Passe os sobrenadantes por um filtro de 0,22 μm e para um novo tubo de microcentrífuga de 1,5 mL no gelo.
  5. Realizar diluições seriadas de sobrenadantes com meios gelados usados para cultivar S. aureus.
    nota: Para os experimentos mostrados, os sobrenadantes de USA300 e USA300ΔsaeR/S foram submetidos a quatro diluições consecutivas de 1/2 log com TSB gelado.
  6. Adicione suavemente amostras ou meios sobrenadantes sozinhos (para controles negativos e positivos) a poços individuais de placas de 96 poços contendo PMNs em gelo a partir da etapa 1.15. Para esses experimentos, 10 μL de amostras sobrenadantes USA300 ou USA300ΔsaeR/S foram adicionadas a cada poço. Agitar suavemente a placa para distribuir os sobrenadantes nos alvéolos e incubar a 37 °C.
  7. Nos momentos desejados, retire a placa da incubadora e coloque-a no gelo. Adicione 40 μL de Triton X-100 a 0,5% ao poço de controle positivo.
  8. Pipetar suavemente as amostras para cima e para baixo em cada poço para retirar completamente todos os PMNs aderidos à placa e, em seguida, transferir as amostras para tubos de citometria de fluxo no gelo que contenham 300 μL de DPBS gelada com 1 μL de iodeto de propídio.
  9. Medir a proporção de PMNs positivos para iodeto de propídio por citometria de fluxo (figura 2A). Quando ligado ao DNA, o iodeto de propídio tem excitação/emissão a 535/617 nm.

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Resultados

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Figura 1: Análise de citometria de fluxo de PMNs purificados. Gráficos de pontos de citometria de fluxo representativos de (A) PMNs humanos purificados e (B) PMNs que foram propositadamente contaminados com células mononucleares do sangue periférico. (C) Histograma de citometria de fluxo representativo demonstrando coloração mínima de iodeto de propídio (<1%) de PMNs purificados (sombreado em cinz...

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Divulgações

Não há conflitos de interesse declarados.

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Injeção de cloreto de sódio a 0,9%, USP, recipiente de plástico VIAFLEX de 500 mLBaxter2B1323QPurificação de PMN
Tubos de microcentrífuga de 1,5 mL com tampas de pressãoVWR89000-044Usado na lavagem de células
Solução de cloreto de sódio a 1,8%Sigma-AldrichS5150Purificação de PMN
Tubos de cultura 12x75mmVWRNº 60818-430Usado como tubos de citometria de fluxo
20% (p/p) de dextranoSigma-AldrichD8802Purificação de PMN
3125 Contador de Contagem ManualProdutos rastreáveis3125CCPara contar células
Tubos de centrífuga cônicos de 50 mLVWR89039-656Para dispensar meios
Caldo de Soja Bacto Tryptic, Meio de Digestão de Soja-CaseínaFischerScientific211823Para culturas de células em crescimento
Seringas Descartáveis BD com Pontas Luer-Lok, 3 mLFischerScientificBD 309657Para filtrar sobrenadantes
Hemocitômetro Bright-LineSigma-AldrichZ359629Aparelhos de contagem de células
DPBS, 1x (solução salina tamponada com fosfato de Dulbecco) com cálcio e magnésioCorning21-030-CVUsado na lavagem de células
Ficoll-Paque PLUSGE Saúde17-1440-02Purificação de PMN
Pipetas sorológicas descartáveis de poliestireno estéril da FisherbrandFischerScientific13-678-11EPara aspirar líquidos
Placas de 96 poços Greiner CELLSTARMillipore SigmaM0687Placa para armazenar amostras experimentais
Filtros de seringa OMICRONOmicron CientíficoSFPV13RPara filtrar sobrenadantes
Iodeto de propídioThermoFisher ScientificPág. 3566Coloração de DNA impermeável à membrana
Frascos Erlenmeyer da marca PYREX 4980Cole-ParmerEW-34503-24Para culturas de células em crescimento
RPMI 1640, 1X sem L-glutamina, vermelho de fenolCorning17-105-CVUsado na ressuspensão de células
Água estéril para irrigação, USPBaxter2F7113Purificação de PMN
A bomba de pipetaProdutos Bel-ArtRolamento F37898Para aspirar líquidos
Tritão X-100Sigma-Aldrich100 XControle positivo de integridade da membrana

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Etiquetas

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