Heligmosomoides polygyrus is een muizen nematode met krachtige immunomodulerende mogelijkheden die sterk lijken op die van zeer voorkomende menselijke worminfecties. Hier beschrijven we een protocol voor het onderhoud van de H. langdurige polygyrus levenscyclus.
Heligmosomoides polygyrus (voorheen bekend als Nematospiroides dubius, en ook genoemd door sommigen als H. bakeri) is een gastro-intestinale worminfecties die meerdere immunomodulerende mechanismen hanteert om chronische infectie te vestigen in muizen en lijkt voorkomende menselijke worminfecties. H. polygyrus is uitgebreid onderzocht op het gebied van helminthen afgeleide immuunregulatie en is gebleken krachtig onderdrukken experimentele modellen van allergie en auto-immuniteit (zowel actieve infectie en geïsoleerd uitgescheiden producten). De in dit document beschreven protocol schetst het beheer van de H. polygyrus levenscyclus voor een consistente productie van L3 larven, het herstel van de volwassen parasieten, en het verzamelen van hun excretie-secretoire producten (HES).
Heligmosomoides polygyrus is een natuurlijke muizen gastro-intestinale worminfecties, dat nauw verwant is aan zeer voorkomende menselijke nematode parasieten 1. In tegenstelling tot andere nematode modellen zoals Nippostrongylus brasiliensis, H. polygyrus stelt consequent chronische infectie bij muizen als een direct gevolg van meerdere krachtige immunomodulerende mechanismen die zij in dienst bij de gastheer immuunrespons 2 onderdrukken.
H. polygyrus heeft een directe levenscyclus: infectieuze L3 larven worden ingenomen door FECO-orale transmissie (of door orale maagsonde in het laboratorium setting toegediend), waarna ze migreren naar de subserosal laag van de twaalfvingerige darm en encyst alvorens terug te keren naar het darmlumen als volwassen wormen ongeveer acht dagen na de eerste infectie. Paring en de productie van eieren gebeurt op dag 10 en het is mogelijk om volwassen wormen voor cultuur en verzamelen van excretie-secretoire producten van da oogsteny 14 vanaf 3. H. polygyrus interageert ook met de commensale microflora, met verhoogde Lactobacilli aanwezig in geïnfecteerde vatbare muizen 4-6 en verhoogde H. polygyrus infectie na blootstelling van muizen om Lactobacillen 6.
Actieve infectie met H. polygyrus is aangetoond tegen immunopathologie vele diermodellen van autoimmuniteit 7-10, colitis 11,12 en allergie 13-16. Er werd dan ook grote interesse in het potentieel van uitscheidingsmechanisme-Secretory moleculen van deze parasiet ("HES") naar beneden-moduleren pathologie in vivo 17,18. Inderdaad, zijn beschermende effecten waargenomen na behandeling van muizen met HES producten 19 tot es paden die nu worden geïdentificeerd 18,20. Hier beschrijven we een protocol voor de betrouwbare productie van Heligmosomoides polygyrus en invordering van haar afgescheiden productendat verder kan worden gebruikt voor verschillende functionele biochemische en immunologische onderzoeken.
De levenscyclus van H. polygyrus verloopt in een betrouwbaar consistente wijze. Na natuurlijke inslikken of orale gavage van L3 larven op dag 0, cysten beginnen te vormen onder de twaalfvingerige serosa op dag 5, overgaand in larvale vervellingen en opkomende als volwassen wormen in het darmlumen van dag 10 kunnen de eieren worden gezien in feces van dag 14 en granulomen zijn zichtbaar op de duodenale serosale oppervlak van dag 21. De hierboven beschreven (en samengevat in figuur 6) protocol maakt high-throughput productie van H. polygyrus excretory-uitscheidingsproducten (HES), naast betrouwbaar herstel van levensvatbare L3 larven toekomstige experimentele en levenscyclus infecties.
H. polygyrus infectie aangetoond beschermend in modellen van astma afhankelijk OVA of Der p 1 (huisstofmijtallergeen) 14 zijn. Bovendien kon onderdrukking van luchtwegontsteking worden overgedragen met CD4 + CD25 + </sup> regulerende T-cellen 14 of CD19 + CD23 hi regulerende B-cellen 24 van niet-gesensibiliseerde, H. polygyrus geïnfecteerde muizen. In modellen van auto-immuniteit, H. polygyrus infectie is aangetoond suppressieve in experimentele autoimmuun encefalomyelitis (EAE) model voor multiple sclerose 9 zijn, en onderdrukking kunnen worden overgedragen met ofwel CD4 + T cellen of CD19 + B-cellen van geïnfecteerde muizen 24.
Heligmosomoides polygyrus excretory-uitscheidingsproducten (HES) moduleren de immuunrespons en onderdrukken Th2 gemedieerde inflammatie door verschillende mechanismen (aangegeven in figuur 7), inclusief: a) Remming van dendritische cel respons op stimulatie 25, b) inductie van CD4 + Foxp3 + regulerende T-cellen 18. en c) blokkade van IL-33 productie 20. HES is aangetoond beschermend te zijn wanneer toegediendt overgevoeligheid of uitdaging in de OVA-aluin model van astma 19 en ook wanneer intranasaal toegediend met Alternaria extract allergeen 20, door middel van onderdrukking van de vroege IL-33 release. Vermijden van LPS besmetting van HES is vaak cruciaal voor het succes van toekomstige immunologische experimenten. In het protocol hier geschetst, de kritische stappen in het bereiken van deze zijn om dat puin opgenomen in de neteldoek zakken van de Baermann apparaat overschrijdt niet de laatste HES voorbereiding voer te waarborgen (zie 2.10) en opzij te zetten ES oplossing uit de eerste 24 uur van de cultuur (zie 5.1).
In de afgelopen jaren heeft HES grondig gekarakteriseerd aan de proteomics-niveau met meer dan 370 verschillende eiwitten geïdentificeerd 26,27. Bovendien heeft ES van de 4e graad larven ondergaan proteoomanalyse 28. Lopende werk omvat het karakteriseren van de belangrijkste glycaan- componenten van HES, bekende sterk immunogeen 3 te zijn, en uitgescheiden micro-RNAls die zijn ingekapseld in 50-100 nm blaasjes of exosomen (Buck et al., Ingediend voor publicatie). Met de oprichting van reproduceerbare protocollen voor het verzamelen van ES van deze zeer immunomodulerende parasiet, en met uitgebreide proteomics identificatiegegevens van de moleculaire componenten van HES, is het podium nu voor de identificatie en therapeutische testen van individuele moleculen van H. polygyrus die belangrijke effecten op de gastheer immuunsysteem mediëren.
The authors have nothing to disclose.
The authors are funded by the Wellcome Trust through the Edinburgh Clinical Academic Track (C.J.C.J.) and Programme Grant (Y.H., and R.M.M.) and Fellowship (J.R.G) funding, the BBSRC (G.C.), the American Asthma Foundation (E.R., H.J.McS. and R.M.M.), Asthma UK (H.J.McS.) and the Rainin Foundation (D.J.S. and R.M.M.).
Material Name | Company | Catalogue Number | Comments |
Amicon concentrator | Millipore | 5112 | Model 8050 50 ml http://www.emdmillipore.com/INTL/en/product/Stirred-Cell-Model-8050,-50%C2%A0mL,MM _NF-5122 |
Hanks’ buffered salt solution | Sigma | H9394 | 500 ml http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/h9394?lang=en®ion=GB |
Penicillin streptomycin | Invitrogen | 15070-063 | 100 ml http://www.lifetechnologies.com/order/catalog/product/15070063 |
L-glutamine | Invitrogen | 25030-081 | 200 MM 100ml https://www.lifetechnologies.com/order/catalog/product/25030081?ICID=search-25030081 |
Activated charcoal | Merck | 1.09624.0500 | 18-35 mesh http://www.merckmillipore.com/GB/en/product/Charcoal-activated,MDA_CHEM-109624 |
Glucose solution | Sigma | G8769 | 100 ml 45% solution http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/g8769?lang=en®ion=GB |
Falcon tubes | Sarstedt | 62.547.254 | 50 ml http://www.scribd.com/doc/124320105/Sarstedt-Falcon |
T25 Flasks | Sigma | CLS430639 | 25cm vented flask http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/cls430639?lang=en®ion=GB |
Chromogenic LAL assay | Lonza | 50-647U | QCL-1000 assay http://www.lonza.com/products-services/pharma-biotech/endotoxin-detection/endotoxin-detection-assays/endpoint-chromogenic-lal-assay.aspx |
Gentamicin | Gibco | 15710-049 | 100 ml http://www.lifetechnologies.com/order/catalog/product/15710072 |
Roswell Park Memorial Institute (RPMI) 1640 | Gibco | 11875093 | 500 ml; without L-glutamine http://www.lifetechnologies.com/order/catalog/product/11875093 |