Механизм, связанный с фагоцитозом при инфекции Leishmania , остается плохо изученным. Здесь мы описываем методы оценки ранних событий, происходящих во время взаимодействия лейшмании с клетками-хозяевами.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
* These authors contributed equally
Механизм, связанный с фагоцитозом при инфекции Leishmania , остается плохо изученным. Здесь мы описываем методы оценки ранних событий, происходящих во время взаимодействия лейшмании с клетками-хозяевами.
Фагоцитоз — это организованный процесс, который включает в себя различные этапы: распознавание, связывание и интернализацию. Профессиональные фагоциты поглощают паразитов Лейшмании путем фагоцитоза, состоящего из распознавания лигандов на поверхностях паразитов несколькими рецепторами клеток-хозяев. Связывание лейшмании с мембранами макрофагов происходит через рецептор комплемента типа 1 (CR1) и рецептор комплемента типа 3 (CR3) и рецепторы распознавания образов. Липофосфогликан (LPG) и гликопротеин 63 кДа (gp63) являются основными лигандами, участвующими во взаимодействиях макрофагов и лейшмании . После первоначального распознавания лигандов паразитов рецепторами клеток-хозяев паразиты интернализируются, выживают и размножаются в паразитофорных вакуолях. Процесс созревания вакуолей, индуцированных лейшманией, включает в себя приобретение молекул из внутриклеточных везикул, включая мономерный G-белок Rab 5 и Rab 7, лизосомально-ассоциированный мембранный белок 1 (LAMP-1), лизосомно-ассоциированный мембранный белок 2 (LAMP-2) и микротрубочко-ассоциированный белок 1A/1B-легкая цепь 3 (LC3).
Здесь мы описываем методы оценки ранних событий, происходящих во время взаимодействия лейшмании с клетками-хозяевами с использованием конфокальной микроскопии, включая (i) связывание,ii) интернализацию и (iii) созревание фагосом. Добавляя к совокупности знаний, окружающих эти детерминанты исхода инфекции, мы надеемся улучшить понимание патогенеза инфекции Leishmania и поддержать возможный поиск новых химиотерапевтических целей.
Лейшманиоз является запущенным тропическим заболеванием, вызываемым простейшими паразитами рода Leishmania, приводящим к широкому спектру клинических проявлений у позвоночного хозяина, включая кожный лейшманиоз, слизисто-кожный лейшманиоз и висцеральный лейшманиоз1. По оценкам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), более одного миллиарда человек находятся в группе риска, причем более одного миллиона новых случаев регистрируются в год2.
Leishmania spp. являются облигатными внутриклеточными простейшими, которые выживают внутри клеток-хозяев, включая моноциты, макрофаги и дендритные клетки3. Взаимодействие лейшмании и макрофагов представляет собой сложный процесс, который включает в себя несколько рецепторов клеток-хозяев и лигандов паразитов либо путем прямого взаимодействия, либо путем опсонизации с участием рецепторов комплемента 4,5. Классические поверхностные рецепторы, такие как CR1, CR3, манноза-фукоза, фибронектин, толл-подобные и поглотители рецепторов, опосредуют прикрепление паразитов к макрофагам 6,7,8. Эти рецепторы распознают молекулы на поверхности лейшмании, включая гликопротеин 63 кДа (gp63) и гликолипидный липофосфогликан (LPG)9. Это наиболее распространенные молекулы на поверхности промастиготов и играют важную роль в подрыве иммунного ответа хозяина, способствуя установлению паразитарной инфекции в клетках млекопитающих10. После того, как поверхностные лиганды паразитов связываются с рецепторами макрофагов, F-актин накапливается на клеточных поверхностях млекопитающих, окружающих паразитов по мере их фагоцитоза. Впоследствии это приводит к образованию паразитарно-индуцированного компартмента, называемого паразитофорной вакуолей (PV), который представляет фаголисосомальные признаки11. Попав внутрь этих фаголизосом, паразиты претерпевают несколько изменений, необходимых для выживания и размножения3.
Биогенез PV представляет собой высоко регулируемый процесс мембранного трафика, критически важный для внутриклеточной выживаемости этого патогена12. Образование этого компартмента происходит в результате последовательных слияний между фагосомами и компартментами эндоцитарного пути хозяина. Классические исследования клеточной биологии показали, что созревание PV включает в себя приобретение мономерного G-белка Rab 5 и rab 7 белков, которые в основном связаны с ранним и поздним созреванием эндосом соответственно13. Кроме того, эти компартменты приобретают лизосомно-ассоциированные мембранные белки 1 и 2 (LAMP 1, LAMP 2), основные белковые составляющие лизосомальной мембраны и микротрубочки-ассоциированный белок 1A/1B-световая цепь 3 (LC3), аутофагосомный маркер14. Несмотря на кажущееся сходство, кинетика PV-образования15,16 и морфология этих компартментов варьируются в зависимости от вида Leishmania. Например, инфекция, вызванная L. mexicana или L. amazonensis, вызывает образование крупных компартментов, содержащих большое количество паразитов17. Напротив, другие виды, такие как L. braziliensis и L. infantum, образуют более мелкие вакуоли, которые обычно содержат только одного или двух паразитов в каждой вакуоле18.
Несмотря на эти знания, связанные с взаимодействием клетки-хозяина и лейшмании, первоначальные события, вызванные контактом между рецепторами хозяина и лигандами паразитов, не были полностью выяснены. Эти события, как известно, являются детерминантами исхода заражения паразитами и зависят от видов паразитов, типа рецепторов клеток-хозяев, набираемых для распознавания паразитов, и активации сигнальных путей макрофагов19,20. Поэтому важно идентифицировать молекулы, участвующие в биогенезе Индуцированных Лейшманией ПВ, и определить роль (роли), которую играют эти молекулы в установлении инфекции и исходе. Здесь мы описываем метод мониторинга ранних событий, происходящих во время фагоцитоза лейшмании, включая связывание, интернализацию, образование и созревание фагосом. Эта работа может помочь прояснить участие PLC, Akt, Rab5, Rab7 и LC3 в формировании PV, индуцированных различными видами Leishmania. Важно отметить, что этот протокол может быть использован для исследования участия других белков, участвующих в pv-созревании. Будущие исследования расширят знания, связанные с механизмами, участвующими во взаимодействии клеток лейшмании и хозяина, и внесут вклад в разработку новых химиотерапевтических стратегий.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Клетки были получены от здоровых доноров после утверждения процедур Национальными комитетами по этике исследований (ID: 94648218.8.0000.0040).
1. Клеточные культуры
2. Культуры паразитов и окрашивание CellTracker в красный цвет
ПРИМЕЧАНИЕ: Для визуализации паразитов с помощью флуоресцентной микроскопии выполните окрашивание с использованием флуоресцентного красителя CellTracker Red (CMTPX). Альтернативно, другие маркеры, включая карбоксифлуоресцеин, могут быть использованы в соответствии с инструкциями производителя или промастиготы, конститутивно экспрессирующие GFP, RFP или другие флуоресцентные репортерные гены. Паразитами, используемыми для заражения клеток, являются паразиты, находящиеся в стационарной фазе роста, полученные из промастиготной аксеневой культуры не более 7 проходов.
3. Оценка связывания лейшмании с макрофагами
4. Оценка фагоцитоза лейшмании макрофагами
5. Оценка созревания вакуоли, вызванной лейшманией
ПРИМЕЧАНИЕ: Трансфекция клеток THP-1 должна выполняться в соответствии с описанием M. B. Maess, B. Wittig и S. Lorkowski 23. Здесь мы резюмируем этот протокол, с минимальными изменениями. Нуклеофекция — это специфический метод трансфекции, который требует нуклеофектора. В качестве альтернативного метода клетки могут быть трансфектированы с использованием липофектамина24 и лентивирусной трансдукции25.
6. Оценка набора LC3 в Leishmania spp. PV
ПРИМЕЧАНИЕ: Аутофагический мембранный маркер LC3 может быть использован для исследования того, имеют ли фагосомы аутофагические особенности. Рекрутирование LC3 к Индуцированным Лейшманией ПВ может быть оценено во время инфекции клетками иммуномаркировки антителом против LC3, как описано ранее C. Matte32 и B. R. S. Dias33.
7. Получение конфокальной микроскопии и количественная оценка Фиджи
ПРИМЕЧАНИЕ: Получение иммунофлуоресцентных изображений должно осуществляться с помощью конфокального лазерного сканирующего микроскопа. Чтобы достичь лучшего разрешения, используйте объектив с масляным погружением 63x.
8. Статистический анализ
ПРИМЕЧАНИЕ: Для анализа данных и графики используйте программу статистического анализа.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Этот отчет направлен на оценку ранних событий, происходящих во время фагоцитоза L. braziliensis , выделенного у пациентов с L . braziliensis-LCL или L. braziliensis-DL формой CL. Используя конфокальную микроскопию, мы исследовали основные события, связанные с фагоцитозом паразитов: связывание, интернализацию и созревание фагосом. Сначала мы оценили связывание и фагоцитоз L. braziliensis-LCL или L. braziliensis-DL макрофагами человека, полученными из моноцитов. Данные показываю...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Взаимодействие лейшмании и макрофага является сложным процессом и включает в себя несколько этапов, которые могут влиять на развитие заболевания5. Чтобы лучше понять механизмы, участвующие во взаимодействии неопсонизированной лейшмании и клеток-хозяев, мы описали протокол, который использует конфокальную флуоресцентную микроскопию для оценки фагоцитоза от ранних до поздних стадий инфекции лейшмании . Использование методов флуоресценции с участием двух и более флуорофоров...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Спонсоры не играли никакой роли в разработке исследования, сборе или анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи. Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.
Мы благодарим Институт Гонсалу Мониса, Фиокрус Баия, Бразилия и отдел микроскопии за помощь. Эта работа была поддержана INOVA-FIOCRUZ номером 79700287000, P.S.T.V. владеет грантом на продуктивность в исследованиях от CNPq (305235/2019-2). Плазмиды были любезно предоставлены Маурисио Теребизником, Университет Торонто, Калифорния. Авторы хотели бы поблагодарить Андриса К. Уолтера за редактирование на английском языке и помощь в редактировании рукописей.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 2-меркаптоэтанол | Thermo Fisher Scientific | 21985023 | |
| AlexaFluor 488-конъюгированный козий анти-кролик IgG | Thermo Fisher Scientific | Tem varios no site | |
| anti-LC3 | антитела Novus Biologicals | NB600-1384 | |
| Бычья сыворотка альбумин (BSA) | Thermo Fisher Scientific | X | |
| CellStripper | Corning | 25-056-CI | |
| CellTracker красный (CMTPX) краситель | Thermo Fisher Scientific | C34552 | |
| Centrí Fuga | Thermo Fisher Scientific | ||
| Ципрофлоксацин | Изофарма | X | |
| CO2 инкубатор | Thermo Fisher Scientific | X | |
| Конфокальный флуоресцентный микроскоп (Leica SP8) | Фетальная | Leica SP8 | |
| (FBS) | Gibco | ||
| (Olympus Lx73) | Olympus | Olympus Lx73 | |
| Гентамицин | Gibco | 15750045 | |
| глютамин | Thermo Fisher Scientific | 35050-061 | |
| HEPES (N-2-гидроксиэтилпиперазин-N'-2-этан-сульфоновая кислота) | Gibco | X | |
| Histopaque | Sigma | 10771 | |
| M-CSF | Peprotech | 300-25 | |
| NH4Cl | Sigma | A9434 | |
| Нормальная козья сыворотка | Sigma | NS02L | |
| Нуклеофектор 2b Устройство | Lonza | AAB-1001 | |
| Раствор нуклеофектора | Lonza | VPA-1007 | |
| Параформальдегид | Sigma | 158127 | |
| фаллоидин | Invitrogen | A12379 | |
| Форболмиристатацетат (PMA) | Sigma | P1585 | |
| Фосфатный буферный раствор (PBS) | Thermo Fisher Scientific | 10010023 | |
| ProLong Gold Antifade kit | Life Technologies | P36931 | |
| Roswell Park Memorial Institute (RPMI) 1640 medium | Gibco | 11875-093 | |
| Saponin | Thermo Fisher Scientific | X | |
| Среда Schneider's Insect Sigma | S0146 | ||
| Бикарбонат натрия | Sigma | S5761 | |
| Пируват натрия | Sigma | S8636 | |
| Triton X-100 | Sigma | X |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.