Этот протокол описывает в естественных условиях фагоцитоза assay в взрослых Drosophila melanogaster для количественного определения фагоцитарной признание и распродажа микробной инфекции.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Этот протокол описывает в естественных условиях фагоцитоза assay в взрослых Drosophila melanogaster для количественного определения фагоцитарной признание и распродажа микробной инфекции.
У всех животных врожденного иммунитета обеспечивает немедленное и надежное обороны против широкого спектра патогенных микроорганизмов. Гуморальный и клеточный иммунный ответ являются основными отраслями врожденного иммунитета, и многие факторы, регулирующие эти ответы эволюционно консервируют между беспозвоночных и млекопитающих. Фагоцитоз, центральный компонент клеточной врожденного иммунитета, осуществляется специализированными кровяных клеток иммунной системы. Плодовой мушки Drosophila melanogaster, стала мощным генетических модель для изучения молекулярных механизмов и физиологические последствия фагоцитоза в целом животных. Здесь мы показываем на основе инъекции в естественных условиях фагоцитоза assay для количественного определения поглощения частиц и уничтожения клетками крови дрозофилы , hemocytes. Процедура позволяет исследователям точно контролировать концентрации частиц и дозы, что позволяет получить высокую воспроизводимость результатов в короткий промежуток времени. Эксперимент, количественных, легко выполнить и может быть применен к экран для принимающей факторов, что влияние возбудителя признание, поглощение и распродажа.
Врожденной иммунной защиты являются первой линией обороны против болезнетворных микробов. Эти ответы могут быть функционально разделена на гуморальный и клеточный врожденного иммунитета, оба из которых являются опосредовано кодировке микрофлорой шаблон признание рецепторов (ПРРС) которые чувствуют патоген связанные молекулярные структуры (PAMPs)1. В млекопитающих и беспозвоночных, таких как нематода, Caenorhabditis elegans и плодовой мушки Drosophila melanogaster2сохраняются многие из сигнальные пути и механизмы эффекторных врожденного иммунитета. Плодовая муха стала мощной системы для изучения принимающей обороны против инфекционных микроорганизмов3. Дрозофилы генетически шансов справиться с возникающими, легко и недорого, выращенные в лабораториях и имеет время коротких поколения. Кроме того фрукты fly экспонатов высокоэффективных оборону против массив микробов, позволяя рассмотрение принимающих иммунитет против вирусных, бактериальных, грибковых или паразитарные патогенов.
Дрозофилы иммунологов исторически использовали вперед генетических экраны, геном общесистемной РНК опосредованной вмешательства (RNAi) скрининг насекомых клеточных линий и существующие мутант летать штаммов для изучения врожденного иммунитета – приводит к определение и характеристика несколько эволюционно сохранены гуморального иммунного пути4,5,6,,78. Врожденное гуморальный иммунный ответ, вероятно, лучший характеризуется иммунной обороны в плодовых мух. После инфекции гуморальный ответ приводит к производства и системных выпуска антимикробного пептида (AMP) молекул в гемолимфа, крови, эквивалент в насекомых. Усилители производятся высоко сохранены платных и Imd, сигнальные пути. Путь платных гомологичных для млекопитающих рецепторы TLR/Ил 1R сигнализации, и путь Imd гомологичных млекопитающих фактор некроза опухоли альфа сигнализации. В платных дрозофилы, сигнализации индуцируется грамположительных бактерий, грибов и Виру дрозофилы Xs6,9,10 и Imd сигнализации индуцируется грамотрицательных бактерий11 ,12.
Клеточный иммунитет, состоящая из инкапсуляции, melanization и фагоцитоз инвазивных патогенов, осуществляют специализированные клетки крови, называемые hemocytes13. Существует три класса hemocytes в плодовой мухи: кристалл клетки, lamellocytes и plasmatocytes13. Кристалл клетки, которые составляют 5% циркулирующего hemocytes в личинки, выпуск proPhenoloxidase (редложить) ферментов приводит к melanization патогенов и принимающих тканей на участках раны. Lamellocytes, которые обычно не встречаются в здоровых эмбрионов или личинок, являются адэрентных клеток, которые инкапсулируют посторонних предметов. Эти клетки наведены на pupariation или когда паразитирующих осы яйца залегают в личинки. Фагоцитирующих plasmatocytes, которые составляют 95% циркулирующих hemocytes в личинок и все остальные hemocytes в взрослых, играть определенную роль в ткани, Ремоделирование во время разработки и, в частности, служат в качестве основных эффекторных клеток дрозофилы клеточного иммунитета.
Фагоцитоз немедленное и решающее значение линии иммунной защиты; микробы, которые нарушают принимающей эпителиальных барьер быстро охватил и устраняется фагоцитирующих клеток крови (всеобъемлющий обзор клеточной биологии фагоцитоза см. в Справочник 14). Этот процесс инициируется при кодировке микрофлорой распознавание рецепторов (ПРРС) на hemocytes признать возбудителя связанные молекулярные структуры (PAMPs) микробов. Когда-то привязаны к их цели, РРСС инициировать сигнальных каскадов, которые приводят к образованию ложноножки через ремоделирования Цитоскелет актина. Ложноножки окружают Микроб, который впоследствии охватил и включены в зарождающейся органеллы, фагосомы. Микробы уничтожаются как фагосомы проходит процесс созревания фагосомы, когда фагосомы торговли в глубь кровяные и подкисляет через серию взаимодействий с лизосом. In vitro и ячейки биологии исследования в mammalian клетках первичной играют важную роль в идентификации и установлению характеристик факторов, которые регулируют фагоцитоза, например млекопитающих Fc-гамма-рецептор и C3b рецепторов,1516. Тем не менее возможность выполнения крупномасштабных экраны или в естественных условиях исследования ограничены в mammalian системами.
Здесь мы представляем в естественных условиях assay для фагоцитоза в взрослых плодовых мух, которая основана на процедуре, впервые представленный в лаборатории Дэвида Шнайдер в 2000 году17. Шнайдер лаборатории показали, что скальный hemocytes кластерного вдоль брюшной спинной судна легко фагоцитировать шарики полистироля и бактерий. Чтобы визуализировать фагоцитоза, мух вводят с дневно обозначенные частиц (например, кишечной палочки с флуоресцеин Изотиоцианаты (E. coli -FITC)), инкубировали 30 минут позволить hemocytes время, чтобы поглотить частицы, а затем вводится с Трипановый синий, который утоляет флуоресценции частиц не phagocytosed во время инкубационного периода. Затем весь спинной судов отражаются с помощью инвертированного микроскопа флуоресцентные. Этот семенных бумаги, используя сравнительно простой эксперимент, показали, что hemocytes фагоцитоз бактерий и латексные шарики, что бактериальных фагоцитоза могут тормозится предварительно инъекций летит с латексные шарики, и что летает без клеточных и гуморальных иммунные реакции даже подвержен кишечной палочки. Анализа, представленные в настоящем докладе основывается на результатах работы Шнайдер лаборатории для количественного определения в естественных условиях фагоцитоза путем измерения интенсивности флуоресценции частиц, обхватил спинной судно связанного hemocytes.
Подобно подходу, применяемому в mammalian системами, генетики дрозофилы первоначально используется генома всей в vitro RNAi экраны для идентификации генов, необходимых для клеточный иммунный ответ18,19,20 ,21,22,23. Однако развитие взрослых в естественных условиях фагоцитоза assay включен последующих экспериментов, чтобы легко осуществляться в целом животных, таким образом позволяя исследователям для проверки биологического роль факторов, выявленных в исследования in vitro. Так обстояло дело с трансмембранного рецептор Eater, которая была впервые выявлена как бактериальный рецептор RNAi на экране с помощью S2 клетки24 и затем позднее показано посредником Escherichia coli (E. coli), Enterococcus faecalis, и золотистый стафилококк (S. aureus) фагоцитоза в взрослых25.
Наша лаборатория занятых в естественных условиях фагоцитоза assay вперед генетических экранов и генома всей ассоциации исследований (с использованием дрозофилы группа генетических ссылки (DGRP)) для выявления роман гены, которые регулируют фагоцитоза в взрослых hemocytes. Эти исследования привели к характеристике рецепторов PGRP-SC1A и PGRP-са26, внутриклеточный везикул людьми белка Rab1427, глютамат транспортер Полифем28и RNA-связывая протеин Фокс-129.
Мы ожидаем, что будущие экраны, включения в естественных условиях фагоцитоза может привести к выявлению дополнительных генов, которые являются важными для клеточный иммунный ответ у дрозофилы. Экраны с помощью полностью виртуализированных инбредных линий, таких как DGRP или дрозофилы ресурсов синтетических населения (DSPR), можно определить природные варианты влияющие фагоцитоза или кровяные развития. Кроме того техника может быть принят в других видов дрозофила или используется для экрана нового сообщества ресурсы, такие как коллекции 250 видов дрозофилы , поддерживали центр фондовой (NDSSC видов национальной дрозофилы ) в Корнелльском университете. Эти эксперименты может осуществляться с помощью дневно меченых бактериальной или грибковой стенки bioparticles, которые доступны коммерчески или может осуществляться с помощью любое количество бактериальных или грибковых видов-условии, что микроб выражает флуоресцентные маркеры .
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
1. Подготовьте флуоресцеин частиц для инъекций
2. Подготовьте инъекции станции и мух
3. подготовить стеклянные капиллярные иглы
4. внедрить мух
5. Визуализация мух
6. Количественная оценка и нормализующее флюоресценция

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Схема анализа в естественных условиях фагоцитоза, с использованием меченных флуоресцеин частиц показан на рисунке 1A. Мухи вентральной боковых вниз на куском изоленты и первых двух сегментов живота, где находится спинной судно, ясно видны (рис. 1B). Основные источники экспериментальной ошибки возникают на месте инъекции и визуализации шаги процедуры (рис. 1 c). С помощью той же иглой впрыснуть нескол...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Коммерчески доступных, дневно обозначенные частиц используются для оценки фагоцитоза в целом (0,2 мкм карбоксилат модифицированные микросферы) или фагоцитоза микробов (дневно меченых тепло - или химически убил бактерий или дрожжи). Чтобы оценить фагосомы созревания, исследователи можно выбрать частицы с рН чувствительных краска, которая флуоресцирует когда рН снижается от нейтральных к кислой, как фаголизосом. Кроме того изучить первоначальные шаги фагоцитоза, признание возбудителя и поглощения, исследовател...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторы не имеют ничего сообщать.
Авторы благодарят доктор Бет Гонсалес и д-р Aprajita Garg за поддержку в проведении экспериментов в естественных условиях фагоцитоза. NSF UMD заранее Грант Seed и UMD NIH T32 учебных грантов, ячейки и молекулярной биологии (CMB) хост-возбудитель взаимодействий (HPI), финансирование этой работы.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 0,2μ m Красная флуоресцентная карбоксилатная модифицированная флуосфера | Invitrogen | F8810 | Флуоресцентно меченые латексные шарики для проверки общей фагоцитарной способности фагоцитов. (~580/~605 нм) Введите разведение 1:20 в PBS с 5% красителем. |
| 5430-10 PicoNozzle Kit | World Precision Instruments | 5430-10 | Держатель для пипетки 1,0 мм |
| E. coli (штамм K-12) BioParticles, Alexa Fluor 488 конъюгат | Invitrogen | E13231 | Убитый E. coli помеченный Alexa Fluor 488. Используйте для проверки распознавания фагоцитов и поглощения грамотрицательных бактерий. (~495/~519 нм) |
| E. coli (штамм K-12) Биочастицы, конъюгат Alexa Fluor 594 | Invitrogen | E23370 | Убитый E. coli меченый Alexa Fluor 594. Используйте для проверки распознавания фагоцитов и поглощения грамотрицательных бактерий. (~590/~617 нм) |
| E. coli (штамм K-12) Биочастицы, конъюгат флуоресцеина | Invitrogen | E2861 | Убитый E. coli меченый FITC (флуоресцеином). Используйте для проверки распознавания фагоцитов и поглощения грамотрицательных бактерий. (~494/~518 нм) |
| E. coli (штамм K-12) Биочастицы, конъюгат Texas Red | Invitrogen | E2863 | Убитый E. coli меченый Texas Red. Используйте для проверки распознавания фагоцитов и поглощения грамотрицательных бактерий. (~595/~615 нм) |
| E. coli (штамм K-12) Биочастицы, конъюгат Texas Red | Invitrogen | E2863 | Убитый E. coli меченый Texas Red. Используйте для проверки распознавания фагоцитов и поглощения грамотрицательных бактерий. (~595/~615 нм) |
| Игольчатый пипетка Puller | David Kopf Instruments | Model 725 | |
| pHrodo Red E. coli BioParticles Конъюгат для фагоцитоза | Invitrogen | p35361 | убит E. coli меченый pHrodo Red. Используется для проверки распознавания фагоцитов, поглощения и созревания фагосом грамотрицательных бактерий. (~560/~585 нм). Не нужно гасить Trypan Blue. |
| pHrodo Red S. aureus BioParticles Конъюгат для фагоцитоза | Invitrogen | A10010 | Убитый S. aureus меченый pHrodo Red. Используется для проверки распознавания фагоцитов, поглощения и созревания фагосом грампозитивных бактерий. (~560/~585 нм). Не нужно гасить Trypan Blue. |
| Пневматический PicoPump PV820 | World Precision Instruments | SYS-PV820 | Пневматический PicoPump PV820 компании World Precision Instruments использует перепад давления для удержания жидкости в стеклянной игле между инъекциями. Пользователь вручную контролирует короткие всплески давления газа для вытеснения жидкости – Что позволяет выдавать субнанолитровые объемы. Количество доставляемой жидкости зависит от двух основных переменных – Размер отверстия стеклянной иглы и количество времени, в течение которого применяется давление впрыска. установите прибор на 100 мс» ПО ВРЕМЕНИ» режим. |
| S. aureus (Древесный штамм без белка А) Биочастицы, конъюгат Alexa Fluor 488 | Invitrogen | S23371 | Убитый S. aureus меченый Alexa Fluor 488. Используйте для проверки распознавания фагоцитов и поглощения грамположительных бактерий. (~495/~519 нм) |
| S. aureus (Древесный штамм без белка А) Биочастицы, конъюгат Alexa Fluor 594 | Invitrogen | S23372 | Убитый S. aureus меченый Alexa Fluor 594. Используйте для проверки распознавания фагоцитов и поглощения грамположительных бактерий. (~590/~617 нм) |
| S. aureus (Древесный штамм без белка А) Биочастицы, конъюгат флуоресцеина | Invitrogen | E2851 | Убитый S. aureus меченный FITC (флуоресцеином). Используйте для проверки распознавания фагоцитов и поглощения грамположительных бактерий. (~494/~518 нм) |
| Тонкостенные стеклянные капилляры | World Precision Instruments | TW100F-3 | иглы для инъекций. OD = 1,0 мм |
| раствор трипанового синего (0,4%) | Sigma | T8154 | Используется для гашения внеклеточной флуоресценции частиц, помеченных флуоресцеином, Alexa Fluor или Texas Red. |
| Микроскоп ZEISS SteREO (Discovery.V8) | Zeiss | SteREO Discovery.V8 | Инвертированный флуоресцентный микроскоп для визуализации мух. Для фотосъемки используйте цифровую камеру (например, камеру AxioCam HC) и сопутствующее программное обеспечение (например, программное обеспечение AxioVision 4.7). |
| Биочастицы Zymosan A (Saccharomyces cerevisiae), конъюгат Alexa Fluor 488 | Invitrogen | Z23373 | Убитый, меченный Alexa Fluor 488. Используйте для проверки распознавания фагоцитов и усвоения дрожжей. (~495/~519 нм) |
| Зимозан А (Saccharomyces cerevisiae) Биочастицы, конъюгат Alexa Fluor 594 | Invitrogen | Z23374 | убит меченым Alexa Fluor 594. Используйте для проверки распознавания фагоцитов и усвоения дрожжей. (~590/~617 нм) |
| Зимозан А (Saccharomyces cerevisiae) Биочастицы, конъюгат флуоресцеина | Invitrogen | Z2841 | убит меченым FITC (флуоресцеином). Используйте для проверки распознавания фагоцитов и усвоения дрожжей. (~494/~518 нм) |
| Биочастицы Zymosan A (Saccharomyces cerevisiae), Texas Red | Invitrogen | Z2843 | Убитые меченые Texas Red. Используйте для проверки распознавания фагоцитов и усвоения дрожжей. (~595/~615 нм) |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.