As propriedades paramagnéticas de hemozoin são utilizados para isolar as fases tardias da Plasmodium falciparum-Infectadas células vermelhas do sangue que crescem em cultura. O método é simples e rápido e não afeta as capacidades subseqüentes invasoras dos parasitas.
É necessária uma assinatura do JoVE para visualizar este conteúdo. Faça login ou inicie seu teste gratuito.
Neste artigo
Resumo
Resumo
Ao contrário de outras espécies de Plasmodium, P. falciparum pode ser cultivado no laboratório, o que facilita o seu estudo 1. Enquanto a parasitemia obtida pode atingir o limite ≈ 40%, o investigador geralmente mantém a percentagem de cerca de 10%. Em muitos casos, é necessário isolar o parasita contendo glóbulos vermelhos (RBC) de os não infectados, para enriquecer a cultura e proceder com uma dada experiência.
Quando P. falciparum infecta o eritrócito, o parasita se degrada e se alimenta de hemoglobina 2, 3. No entanto, o parasita tem de lidar com uma porção heme muito tóxico contendo ferro 4, 5. O parasita escapa a sua toxicidade mediante a transformação do heme em um polímero de cristal inerte chamado haemozoin 6, 7. Esta molécula contendo ferro é armazenado no seu vacúolo alimentar e o metal em que tem um estado de oxidação diferente daquele do heme 8. O estado férrico em ferro no hemeozoin confere-lhe uma propriedade paramagnética ausente em eritrócitos não infectados. À medida que o parasita invasor atinge a maturidade, o conteúdo de haemozoin também aumenta 9, que confere paramagnetismo ainda mais sobre as últimas fases de P. falciparum no interior de eritrócitos.
Com base nesta propriedade paramagnético, os últimos estágios de P. As células infectadas falciparum-vermelhos do sangue podem ser separados pela passagem da cultura através de uma coluna contendo as esferas magnéticas. Estes grânulos tornar magnético quando as colunas que contêm eles são colocados sobre um suporte de íman. RBC infectados, devido à sua paramagnetismo, será então aprisionado no interior da coluna, enquanto que o fluxo através conterá, na sua maior parte, os eritrócitos não infectados e os estágios iniciais da contendo o parasita.
Aqui, descrevemos a metodologia para enriquecer a população de parasitas estágio final com colunas magnéticas, que mantém a viabilidade do parasita bom 10.Depois de executar este processo, a cultura não acoplada pode ser retornado para uma incubadora para permitir que as restantes parasitas que continue a crescer.
Protocolo
Todos os passos do protocolo, excepto para centrifugações, deve ser realizada dentro de uma capa para manter a amostra estéril.
1. Isolamento fase tardia de P. falciparum eritrócitos infectados
Todos os estágios de Plasmodium eritrócitos infectados podem ser separados com esta metodologia, uma vez que hemozoin, que confere o paramagnetismo em que o parasita é um metabolito comum para o género. A parasitemia elevada (3-10%) em cultura é recomendado para obter melhores rendimentos com o presente protocolo, apesar de uma cultura típica irá conter 2-4% de hematócrito (percentagem de volume de células vermelhas do sangue) e 1-8% de parasitemia (percentagem de infectados células vermelhas do sangue). Parasitas podem ser cultivadas tal como descrito por Trager e Jansen 1.
- Um simples, configuração multi-parte deve ser montado por cada procedimento de isolamento esquizonte. Para isso, as colunas LS, um separador magnético e um MidiMACS MultiStand MACS da Miltenyi Biotec (Figura 1 ) são utilizados. Em primeiro lugar, ligar o separador magnético à base de metal e, em seguida, colocar a coluna magnética sobre o separador.
- Num tubo separado (usar 50 ml ao longo cônicas), misturar com 23,2 ml de RPMI 1640 e 750 ul de bicarbonato de sódio a 7,5%, para criar a solução de trabalho. Têm tubos adicionais na mão para descarte e coleta o fluxo através da cultura parasita.
- Adicionar 3 ml da solução de trabalho para a coluna atinja o equilíbrio, e descartar o fluxo através de um tubo em.
- Adicionar 8 mL de P. falciparum cultura para a coluna, certificando-se de que, assim que a última parte da solução de trabalho foi empurrada para fora da coluna através da cultura, o tubo de recepção é substituído por um colector, para iniciar a recuperação da cultura não ligado. Isto é necessário para evitar a diluição da cultura ainda mais.
- Uma vez que o fluxo da cultura através da coluna cessou, adicionar 1 ml da solução de trabalho para empurrar os restantes glóbulos vermelhos para fora da coluna.
- Processo de lavagem: Adicione outro 3 ml da solução de trabalho para a coluna e recolher o líquido que flui para o "desfazer" tubo, a fim de evitar a diluição da cultura a ser guardado como fluxo através do outro tubo.
- Eluição: Uma vez que a 3 ml de ter passado através da coluna, retirar este último da base e colocá-lo em cima de um tubo de 15 ml.
- Novamente, adicionar 3 ml de solução de trabalho para a coluna. Este passo é eluída dos eritrócitos infectados com parasitas fase tardia que ficaram presos nas pérolas da coluna.
Nota: Neste ponto, e dependendo da quantidade de parasitas necessário, iniciar uma nova ronda / s de recolha, evidentemente dentro dos limites da parasitemia na cultura original. A coluna pode ser reutilizado, enquanto o fluxo mantém um estado de equilíbrio.
- A concentração dos parasitas recolhidos: Centrifugar o tubo de 15 ml contendo o eluído durante 5 minutos a 150 xg à temperatura ambientepara formar um sedimento escuro dos eritrócitos parasitados.
- Remover o sobrenadante deixando líquido suficiente para dar uma amostra muito pequena e determinar a concentração e rendimento total por meio de microscopia (Ver passo 2 abaixo).
- Neste momento, se o isolamento e a captura de parasitas estágio final é realizado de forma satisfatória, incubar a cultura recolhido de novo com meio fresco.
- Diluir os parasitas recolhidos do volume e da solução necessária para as experiências subsequentes.
2. Pureza e Rendimento Análise
- Verificar a concentração de parasitas obtidos utilizando um hemocitómetro e contagem sob um microscópio de luz. Para contar, adicionar 10 ul da mistura dos parasitas coletados e os meios de comunicação sob a lamínula do hemocitômetro. Contar o número de parasitas nos quatro quadrantes do hemocitômetro e dividir o número total por 4. Multiplicar esse número por 10 4 para se obter a concentração do e-infectadorythrocytes por ml.
Notas: a) A concentração da mistura será decidida pelo utilizador no momento da ressuspensão do sedimento, adicionando mais ou menos meio. A concentração sugerida de trabalho é de 5,5 x 10 4 schizontes por ul (isto é normalmente conseguido pela adição de 100-300 ul para os parasitas recolhidos). Se 20 uL desta concentração é adicionado a um volume final de 100 ul de mistura de meios de comunicação e os eritrócitos, uma parasitemia de cerca de 1% de uma cultura típica de 4% de hematócrito será obtida. b) A contagem em hemocitómetro o tem de ser rápido, uma vez que os eritrócitos iniciar a lise após a secagem da amostra no interior da câmara. Eritrócitos infectados, que devem ser a maioria, vai mostrar uma mancha escura no interior, o que os diferencia dos animais não infectados.
- Executar uma Giemsa camada fina mancha a avaliar a pureza da recolha, através da fixação das lâminas muito rapidamente em metanol a 10%, secagem, e imergindo tbainha de uma solução a 20% de corante de Giemsa diluído em água destilada. Coloração das lâminas durante 10 min, após o que podem ser secos por ar e examinadas ao microscópio. A parasitemia bem acima de 70% deve ser realizável.
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Resultados
Na Figura 2, a cultura que passa através da coluna magnético é mostrado, antes (A) e após (B). Uma a duas eritrócitos infectados são geralmente vistos em um campo de ampliação de 100X, como mostrado na Figura 2, com as setas que apontam para eritrócitos infectados na Figura 2A. Num procedimento típico, a partir de uma cultura em 5% de parasitemia (Figura 2A), o desempenho deste procedimento normalmente produz eritrócito...
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Discussão
As culturas in vitro de parasita da malária P. falciparum exibem uma parasitemia limitada, com mais de metade das células vermelhas do sangue não infectados, no ponto mais elevado de proliferação de cultura. Para a maioria das experiências de investigação, é desejável para funcionar apenas com os eritrócitos infectados. Para este fim, uma técnica de separação é necessário dividir a cultura de acordo com a infecção. Métodos úteis incluem a utilização de estreptolisina para permeabilizar e lisar...
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Divulgações
Não temos nada a revelar.
Agradecimentos
Este trabalho foi financiado por subvenções PRB-009 para o CS e uma bolsa de doutorado à LC, do Nacional Secretaría de Ciencia y Tecnología (SENACYT), Panamá.
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Nome do reagente | Companhia | Número de catálogo | Comentários (opcional) |
| RPMI 1640 Modificado Hepes | Sigma-Aldrich | R4130 | Suplementado com 10% de soro humano, 2% de glucose, bicarbonato de sódio e 0,2% |
| Separador MidiMACS | MACS Miltenyi Biotec | 130-042-302 | |
| MACS MultiStand | MACS Miltenyi Biotec | 130-042-303 | |
| Colunas LS | MACS Miltenyi Biotec | 130-042-401 | |
| Hemocitômetro | Grafco | Grafco Neubauer Câmara | Pode ser encontrado através de muitos outros fornecedores |
Referências
- Jensen, J. B., Trager, W. Plasmodium falciparum in culture: use of outdated erythrocytes and description of the candle jar method. J. Parasitology. 63 (5), 883-886 (1977).
- Guzman, I. Y., Francis, S. E., Oksman, A., Smith, C. E., Duffin, K. L., Goldberg, D. E. Order and specificity of the Plasmodium falciparum hemoglobin degradation pathway. J. Clin. Invest. 93, 1602-1608 (1994).
- Rosenthal, P. J., Meshnick, S. R. Hemoglobin catabolism and iron utilization by malaria parasites. Mol. Biochem. Parasitol. 83 (2), 131-139 (1996).
- Fitch, C. D., Chevli, R., Kanjananggulpan, P., Dutta, P., Chevli, K., Chou, A. C. Intracellular ferriprotoporphyrin IX is a lytic agent. Blood. 62 (6), 1165-1168 (1983).
- Hebbel, R. P., Eaton, J. W. Pathobiology of heme interaction with the erythrocyte membrane. Semin. Hematol. 26 (2), 136-149 (1989).
- Egan, T. J. Haemozoin formation. Mol. Biochem. Parasitol. 157 (2), 127-136 (2008).
- Hempelmann, E., Marques, H. M. Analysis of malaria pigment from Plasmodium falciparum. J. Pharmacol. Toxicol. Methods. 32 (1), 25-30 (1994).
- Fitch, C. D., Kanjananggulpan, P. The state of ferriprotoporphyrin IX in malaria pigment. J. Biol. Chem. 262 (32), 15552-15555 (1987).
- Moore, L. R., Fujioka, H., Williams, P. S., Chalmers, J. J., Grimberg, B., Zimmerman, P. A., Zborowski, M. Hemoglobin degradation in malaria-infected erythrocytes determined from live cell magnetophoresis. FASEB J. 20 (6), 747-749 (2006).
- Spadafora, C., Gerena, L., Kopydlowski, K. M. Comparison of the in vitro invasive capabilities of Plasmodium falciparum schizonts isolated by Percoll gradient or using magnetic based separation. Malaria J. 10, 96(2011).
- Jackson, K. E., Spielmann, T., Hanssen, E., Adisa, A., Separovic, F., Dixon, M. W., Trenholme, K. R., Hawthorne, P. L., Gardiner, D. L., Gilberger, T., Tilley, L. Selective permeabilization of the host cell membrane of Plasmodium falciparum-infected red blood cells with streptolysin O and equinatoxin II. Biochem. J. 403, 167-175 (2007).
- Goodyer, I. D., Johnson, J., Eisenthal, R., Hayes, D. J. Purification of mature-stage Plasmodium falciparum by gelatine flotation. Ann. Trop. Med. Parasitol. 88 (2), 209-211 (1994).
- Pasvol, G., Wilson, R. J., Smalley, M. E., Brown, J. Separation of viable schizont-infected red cells of Plasmodium falciparum from human blood. Ann. Trop. Med. Parasitol. 72, 87-88 (1978).
- Pertoft, H. Fractionation of cells and subcellular particles with Percoll. J. Biochem. Biophys. Methods. 44 (1-2), 1-30 (2000).
- Paul, F., Roath, S., Melville, D., Warhurst, D. C., Osisanya, J. O. S. Separation of malaria-infected erythrocytes from whole blood: use of a selective high-gradient magnetic separation technique. The Lancet. 318, 70-71 (1981).
- Trang, D. T., Huy, N. T., Kariu, T., Tajima, K., Kamei, K. One-step concentration of malarial parasite-infected red blood cells and removal of contaminating white blood cells. Malar. J. 3, 7(2004).
- Nillni, E. A., Londner, M. V., Spira, D. T. A simple method for separation of uninfected erythrocytes from those infected with Plasmodium berghei and for isolation of artificially released parasites. Z. Parasitenkd. 64, 279-284 (1981).
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Reimpressões e permissões
