Summary

À l’aide de Terminal Transferase-mediated dUTP Nick fin-étiquetage (TUNEL) et la Caspase 3/7 Assays à mesure la mort cellulaire épidermique chez les grenouilles avec chytridiomycose

Published: May 16, 2018
doi:

Summary

Nous quantifions la mort cellulaire épidermique chez les grenouilles avec chytridiomycose en utilisant deux méthodes. Tout d’abord, nous utilisons terminal transférase-mediated dUTP nick fin-étiquetage (TUNEL) in situ histologie pour déterminer les différences entre animaux infectés et cliniquement. En second lieu, nous effectuons une analyse des séries chronologiques de l’apoptose au cours de l’infection en utilisant une analyse de protéine caspase 3/7.

Abstract

Amphibiens subissent une grande perte de la biodiversité à l’échelle mondiale et une des principales causes est la chytridiomycose de maladies infectieuses. Cette maladie est causée par le champignon pathogène Batrachochytrium dendrobatidis (Bd), qui infecte et perturbe l’épiderme de la grenouille ; Cependant, des changements pathologiques n’ont pas été explicitement caractérisés. L’apoptose (mort cellulaire programmée) peut être utilisé par des agents pathogènes pour endommager les tissus de l’hôte, mais peut aussi être un mécanisme de l’hôte de la résistance aux maladies pour éliminer les agents pathogènes. Dans cette étude, Nous quantifions la mort des cellules épidermiques des animaux infectés et, à l’aide de deux dosages différents : terminal transférase-mediated dUTP nick fin-étiquetage (TUNEL) et la caspase 3/7. Utilisant ventrale, dorsale et les tissus de la peau de la cuisse dans l’essai TUNEL, on observe la mort dans les cellules épidermiques in situ d’animaux infectés des cellules et comparer la mort cellulaire avec des animaux non infectés à l’aide de la microscopie de fluorescence. Afin de déterminer comment les niveaux de l’apoptose dans l’épiderme changent au cours de l’infection, nous retirer échantillons d’orteil-pointe toutes les deux semaines sur une période de 8 semaines et utiliser une analyse du caspase 3/7 avec des protéines extraites pour quantifier l’activité au sein des échantillons. Ensuite, nous corrélons activité de la caspase 3/7 avec la charge de l’infection. L’essai TUNEL est utile pour la localisation des cellules mort sur place, mais il est coûteux et temps intensif par échantillon. L’analyse du caspase 3/7 est efficace pour les vastes échantillons et l’heure du cours des expériences. Cependant, parce que grenouille orteil pointe des biopsies sont de petite taille il est extrait limité disponible de normalisation échantillon via des méthodes de quantification des protéines, tels que l’essai de Bradford. Nous proposons donc, estimation de la superficie de la peau grâce à l’analyse photographique des biopsies de l’orteil pour éviter de consommer des extraits au cours de la normalisation de l’échantillon.

Introduction

Amphibiens connaissent actuellement une les plus lourdes pertes de la biodiversité mondiale de n’importe quel taxons vertébrés1. Des principales causes de ce déclin sont la chytridiomycose maladie fatale de la peau, causée par le champignon pathogène Batrachochytrium dendrobatidis, Bd2. L’agent pathogène infecte superficiellement l’épiderme, ce qui peut conduire à la perturbation de la fonction de la peau entraînant une perte d’électrolytes sévère, un arrêt cardiaque et mort3. Divers mécanismes immunitaires hôte potentiel contre Bd sont actuellement à l’étude, tels que des peptides antimicrobiens4,5,6de la flore bactérienne cutanée, récepteurs de cellules immunitaires7,8, et lymphocytes activité9,10. Cependant, peu d’études explore si épidermique l’apoptose et la mort cellulaire est un mécanisme immunitaire contre ce pathogène mortel.

Mort cellulaire par apoptose (mort cellulaire programmée) ou de la nécrose (mort non programmée), dans l’épiderme peut être une pathologie de l’infection de la Bd . Des recherches antérieures suggèrent que l’infection Bd peut induire l’apoptose parce que la perturbation des jonctions intracellulaires est observée lorsque des explants de peau sont exposés au surnageants in vitrode la zoospore11. En outre, des modifications dégénératives épidermiques en Bd-grenouilles infectées sont observés à l’aide de la microscopie électronique12,13. Des analyses transcriptomiques indiquent que les voies de l’apoptose sont surexprimés dans la peau infectée14, et gymnophiones splénocytes apoptose lorsqu’elles sont exposées à la Bd surnageants in vitro15. Malgré l’augmentation du volume des éléments de preuve suggérant que la Bd peut induire l’apoptose et hôte cellulaire mort in vitro, études in vivo qui explorent ou mesurer l’apoptosis manquent de mécanismes par le biais de la progression de l’infection. En outre, on ne sait pas si l’hôte utilise l’apoptose comme une stratégie défensive de système immunitaire à combattre l’infection de la Bd , ou si l’apoptose est une pathologie de la maladie.

Dans cette étude, nous avons cherché à détecter la mort des cellules épidermiques et l’apoptose dans des animaux infectés in vivo à l’aide de deux méthodes : l’analyse du protéine caspase 3/7 et terminal transférase-mediated dUTP nick fin-étiquetage (TUNEL) essai in situ avec. Comme chaque test détecte les différents aspects de la cellule mort16, ensemble ces méthodes fournissent une pleine compréhension des mécanismes impliqués dans la mort cellulaire et assurer une mesure précise de l’effet. L’analyse du caspase 3/7 quantifie l’activité d’effecteur caspases 3 et 7, qui permet la quantification des deux voies intrinsèque et extrinsèque de l’apoptose. En revanche, l’essai TUNEL détecte de fragmentation de l’ADN, qui est causée par des mécanismes de mort cellulaire dont l’apoptose, nécrose et pyroptosis17. Nous utilisons l’essai TUNEL pour étudier l’emplacement de la mort cellulaire dans l’épiderme des animaux cliniquement infectés et non infectés à l’aide de trois sections différentes de la peau : la face dorsale, la Virginie et la cuisse de corroboree de Pseudophryne. Cette méthode identifie le site anatomique de la mort cellulaire, mais aussi distinguer son emplacement dans les couches épidermiques spécifiques. Nous utilisons ensuite l’analyse du caspase 3/7 pour réaliser une quantification de série de temps de l’apoptose dans une infection de 8 semaines en Litoria verreauxii alpina. Nous prenons orteil pointe échantillons tous les quinze jours de ces mêmes animaux et sont en mesure de la charge de l’infection pathogène en corrélation avec l’activité de la caspase 3/7.

Protocol

James Cook University a approuvé l’éthique animale dans les applications A1875 pour P. corroboree et A1897 et A2171 pour L. c. alpina. 1. l’élevage et le suivi Maison des animaux individuellement, dans un environnement approprié pour les espèces, avec une eau appropriée, alimentation et calendrier de nettoyage. Vérifier quotidiennement les animaux. Utiliser des individus adultes de la critique d’extinction corroboree de Pseudophryne (po…

Representative Results

Essai TUNEL Il y avait plus de cellules positives TUNEL chez les animaux infectés que chez les animaux témoins non infectés. L’emplacement in situ du TUNEL positif cellules diffèrent dans infectés et des animaux témoins. Chez les animaux témoins, il y avait une répartition égale du TUNEL positive cellules tout au long de la dermiques et épidermiques de la peau couches faibles (voir <strong class="xf…

Discussion

Nous avons exploré l’apoptose épidermique et la mort cellulaire comme un mécanisme potentiel de pathologie de la maladie mortelle de chytridiomycose ou un mécanisme de résistance aux maladies chez les espèces sensibles de Bd . Nous avons utilisé deux méthodes d’évaluation de la mort cellulaire dans l’épiderme, essai TUNEL pour in situ l’analyse de mort de cellules épidermiques et l’analyse du caspase 3/7 pour le suivi de la mort des cellules épidermiques tout au long de la progress…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Nous remercions les personnes suivantes qui ont contribué à la collecte de données et de l’élevage : D. Thom, C. De Jong, J. Hawkes, K. Fossen, S. Percival, M. McWilliams, L. Bertola, M. Stewart, Harney N. et T. Knavel ; et M. Merces d’assistance avec les dissections. Nous tenons également à remercier M. McFadden, P. Harlow et Taronga Zoo afin de déclencher le L. c. alpinaet G. Marantelli pour élever le corroboree P.. Nous remercions F. pierrat, A. Martel pour obtenir des conseils sur les dosages de l’apoptose, C. Constantine, A. Kladnik et R. Webb pour assistance avec essai TUNEL, et T. émético et W. Weßels pour aident avec le protocole et kit pour l’analyse du caspase 3/7. Ce manuscrit et le protocole est adaptée de Brannelly et coll. 2017 Peer J22.

Materials

POLARstar Omega BMG Labtech Luminescent plate reader
384 well flat clear bottom plate Corning 3707
384 well low flange white flat bottom plate Corning 3570
Agar Bacteriological (Oxoid) Fisher OXLP0011B
Formal-Fixx 10% Neutral Buffered Formalin Fisher 6764254
Lactose Broth (Oxoid) Fisher OXCM0137B
Sodium Bicarbonate Fisher BP328-500
Tricane-S (MS-222) Fisher NC0872873
Tryptone Fisher BP1421-500
Bovine Serum Albumin Invitrogen 15561020
Sterile rayon swab Medical Wire & Equipment MW-113
ApopTag Red In Situ Apoptosis Detection Kit Merck Millipore S7165
Coomassie Bradford reagent Pierce 23200
Caspase Glo  3/7 Promega G8090
HEPES buffer Sigma Aldrich H0887-20ML
Magnesium chloride Sigma Aldrich 1374248-1G
Gelatin hydrolysate Enzymatic Sigma-Aldrich G0262
PBS (Phosphate Buffered Saline), pH 7.2 (1X) Thermo/Life 20-012-043
Prepman Thermo/Life 4318930
TaqMan Fast Advanced Master Mix ThermoFisher 4444556
Parafilm Bemis PM996
Clorox bleach Clorox
Ethanol, 200 Proof, Molecular Grade Fisher BP2818500
ZEISS Axio Scan florescent miscroscope Carl Zeiss Florescent microscope
3.2mm stainless steel beads BioSpec 11079132SS
Primer ITSI-3 Chytr (5′-CCTTGATATAATACAGTGTGCCATATGTC-3′) Taqman Individual design for primers and probe
Primer 5.8S Chytr (5′-TCGGTTCTCTAGGCAACAGTTT-3′) Taqman Individual design for primers and probe
Minor groove binder probe Chytr MGB2(5′-CGAGTCGAAC-3′) Taqman Individual design for primers and probe
Rotor-Gene qPCR Instruments Qiagen qPCR machine
Microcentrifuge tubes 1.5ml Fisher 02-681-372
Cell culture petri plates Nunc 263991
Mini-beadBeater Zircornia-Silicate Beads, 0.5mm BioSpec 11079105Z

Referencias

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Brannelly, L. A., Roberts, A. A., Skerratt, L. F., Berger, L. Using Terminal Transferase-mediated dUTP Nick End-labelling (TUNEL) and Caspase 3/7 Assays to Measure Epidermal Cell Death in Frogs with Chytridiomycosis. J. Vis. Exp. (135), e57345, doi:10.3791/57345 (2018).

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