Summary

胞浆的定量与液泡<em>沙门氏菌</em>在原发性巨噬细胞差透

Published: July 28, 2015
doi:

Summary

We describe the quantification of cytosolic and vacuolar Salmonella typhimurium in bone-marrow derived macrophages using differential digitonin permeabilization.

Abstract

细胞内细菌病原体可在细胞质或专门含病原体的空泡(PCVs)复制。到达细胞质,像痢疾杆菌弗朗西斯novicida细菌需要诱导吞噬体破裂。与此相反, 鼠伤寒沙门氏菌复制在液泡室,被称为沙门氏菌含液泡(SCV)。 沙门氏菌然而某些突变体不能维持SCV完整性并因此释放到胞质溶胶中。胞质与单菌的水平液泡细菌的百分比可以通过差通透性进行测量,也被称为吞噬体的保护测定法。该方法利用洗涤剂毛地黄皂苷的财产选择性结合胆固醇。由于质膜包含比其它细胞膜更胆固醇,毛地黄皂苷可用于选择性地透质膜同时留下细胞内膜完好。简言之,感染后表达的荧光标记蛋白( 例如 mCherry等等)的病原体,宿主细胞的质膜透化与含有缓冲液短暂孵育毛地黄皂苷。然后将细胞洗涤并孵育一抗(偶联至所选择的荧光团)针对所选择的细菌( 例如沙门氏菌 -FITC),并再次洗涤。如果未标记的细菌时,额外的步骤可以做到的,其中所有的膜透化和所有细菌染色与相应的抗体。以下染色,空泡和细胞内细菌的百分比可以通过FACS或显微镜来量化通过计数单或双阳性事件。在这里,我们提供了实验细节使用这种技术与细菌鼠伤寒沙门氏菌 。该测定的优点在于,相对于其他测定法,它提供了一个量化单bacte的水平河口,如果通过显微镜分析提供胞质和液泡细菌在给定的细胞的精确数量。

Introduction

细胞内细菌病原体复制或者直接在宿主细胞胞质溶胶,或者在专门的液泡区室1。在感染的初始阶段大多数病原体获得通过吞噬​​作用由专门的细胞(如巨噬细胞),或通过积极推动自身摄取进入非吞噬细胞内化两种。在吞噬细胞,吞噬体通常与溶酶体融合,以形成降解隔室,其中所述吞噬颗粒被消化。专门胞浆菌,如弗朗西斯novicida志贺氏菌 ,逃避吞噬体降解通过诱导吞噬体的破裂和随后逃逸进入细胞质2,3。这需要毒力相关的机制,如弗朗西斯致病岛(FPI)或痢疾杆菌 T3SS,其中注入效应蛋白促进液泡破裂2-4。宿主细胞细胞质的功能一些保守模式识别受体,通常承认的病原体的存在和诱导先 ​​天免疫信号5。此外,xenophagy,自噬的抗微生物形式能降解该进入细胞质细菌。胞浆菌通常很好地适应生硬或采用不同的策略规避这些反应。例如, 弗朗西斯修改其LPS以避免主机识别和志贺防止自噬招聘使用分泌效应蛋白6,7。

另一种策略逃脱溶酶体降解由模型液泡病原体沙门伤寒采用,此后简称为鼠伤寒沙门氏菌沙门氏菌使用T3SS注入该重塑的初始吞噬体进入细胞内利基效应, 沙门氏菌含液泡(SCV) 8,9。连续操纵宿主的途径是要保持这种空泡招募脂类等营养物质到液泡。事实上, 沙门氏菌的SIFA突变体不能维持液泡稳定,并进入宿主细胞后数小时内细胞质感染后,这导致活化先天免疫途径和自噬招募8。 沙门氏菌的液泡逃逸取决于细胞类型即研究,一些报告显示,在上皮细胞中甚至WT 沙门氏菌能逃脱SCV和hyperreplicate在细胞质10。最近的报告表明,先天免疫检测的病原体空泡也取决于主机的认可和破坏含病原体的空泡(PCVs)11-14能力。

鉴于这两个主机或细菌基因型可影响空泡和细胞内室之间的胞内细菌的分布,有必要进行量化空泡对的数目胞浆菌。因为,在大多数实验设置宿主细胞感染有一个以上的细菌,并随后可以在不同的亚细胞区室怀有几个细菌,一种技术是必要的,它允许量化在单细菌的水平。通透性差(也称为吞噬体保护法)提供了这一决议2,4,10,12。该测定法是基于宿主细胞质膜与洗涤剂毛地黄皂苷,这让液泡膜完好的选择性透和因此允许胞浆菌的抗体的选择性染色。在这里,我们提供了两种协议的使用差分通透性胞浆空泡和鼠伤寒沙门氏菌的定量。这个方法的原理在图1中被描述:骨髓衍生的巨噬细胞(BMDMs)感染固定相mCherry表达沙门氏菌 。固定相沙门氏菌需要牛逼ø被使用,因为它们下调的SPI-1 T3SS,其活性将另外由NLRC4炎性被识别,诱导BMDMs 15的快速细胞死亡(pyroptosis)的表达。以下洗涤细胞并用毛地黄皂苷50μg/ ml的1分钟处理过的感染。将细胞立即再次洗涤和温育与耦合到FITC与访问到细胞质标记细菌的抗沙门氏菌抗体。后的附加洗涤步骤细胞裂解和mCherry +(液泡)和FITC + / mCherry +(细胞质)的细菌的百分比是通过FACS测定。我们还报告这种方法,可用于在没有荧光蛋白表达菌株是可用的( 图2)的适应。附加步骤的FITC标记,其中将细胞固定并完全透后进行了介绍。此后所有的细菌都沾满抗沙门氏菌抗体和相应的二次抗体。 DET挠度然后通过显微镜代替FACS分析进行。

Protocol

1.毛地黄皂苷测定与mCherry表达沙门氏菌 (基于FACS分析) 准备细菌注意: 沙门氏菌野生型SL1344(链霉素抗性)从质粒(PFPV编码mCherry下rpsM启动子)表达mCherry用于该测定。细菌吞噬作用和增殖,其中通过mCherry的组成型表达没有改变(数据未示出)16。 在3ml LB培养基,在37℃的CO / N的一摇床补充有链霉素(90微克/ ml)和氨苄青霉素(100微克/毫升,mCherry表达载…

Representative Results

图1和图2显示的毛地黄皂苷测定在方案1和方案2示出在协议的关键步骤和所获得的结果中描述的原理图; 图3示出了典型的FACS结果。阳性和阴性对照用于设置的闸门的mCherry + / FITC-菌(液泡沙门氏菌 )和mCherry + / FITC +菌(细胞质沙门氏菌 )。基于这些门胞质和液泡细菌的百分比可以在实验样本中确定。在这个例子中,我们比较了野生型和ΔsifA 沙门氏菌 。 …

Discussion

差透是一个简单而可靠的方法来分析和量化的液泡车厢和细胞质的细菌性病原体的亚细胞分布。相同的测定已被成功地用于与细菌,如弗朗西斯novicida 2,4志贺氏菌 12。然而,由于许多细胞内病原体改变或修改主机内膜结构,毛地黄皂苷透化的鲁棒性将必须在个体基础上确定。在对于所用可能是必要的病原体或细胞系微调该测定的。该测定不仅限于感染生物学,但也…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

我们要感谢马蒂亚斯S.迪克,罗兰F.德雷尔和塞巴斯蒂安鲁尔讨论。这项工作是由一个SNSF​​教授PP00P3_139120 / 1和巴塞尔大学的项目赠款ID2153162到PB支持

Materials

Digitonin Sigma D5628 50ug/mL
PFA mpbio 219998380
HEPES Life Technologies 15630
Potassium Acetate Sigma 791733
MgCl2 Sigma M8266
BSA Sigma A2153
anti-Salmonella CSA-1-FITC KPL 01-91-99-MG 1/500
anti-Salmonella CSA-1 KPL 02-91-99-MG 1/500
anti-Calnexin Enzo Lifesciences SPA-860D 1/100
anti-PDI Enzo Lifesciences SPA-890 1/100
Saponin Sigma 47036
Vectashield mounting medium Vectorlabs H-1200
Anti Rabbit antibody-488 Molecular Probes A-11070 1/500
Glycine Sigma G8898
Gentamicin Life Technologies 15710-49 100ug/mL and 10ug/mL
Triton X-100 Promega H5141
PBS Gibco 20012-019
DMEM Sigma D6429
NEAA Amimed 5-13K00-H
LSM700 Confocal microscope Zeiss imaging done at 63x
FACS Fortessa BD technologies detection mCherry 610 nm
FACS Fortessa BD technologies detection FITC 530 nm

Referencias

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Meunier, E., Broz, P. Quantification of Cytosolic vs. Vacuolar Salmonella in Primary Macrophages by Differential Permeabilization. J. Vis. Exp. (101), e52960, doi:10.3791/52960 (2015).

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