이 프로토콜은 이러한 중요한 선천적 면역 세포에 대한 황색포도상구균의 세포 독성을 정량화하는 전 인간 혈액및 2개의 명백한 분석법에서 다형성 핵 백혈구의 정제를 위한 방법을 기술한다.
황색포도상구균은 다형성 핵 백혈구 (PMN 또는 호중구)의 막 무결성을 표적으로 하고 방해하는 백혈구의 넓은 범위를 은닉할 수 있습니다. 이 프로토콜은 인간 PMN의 정제와 세 가지 다른 섹션에서 PMN에 대한 S. 아우레우스 세포 독성의 정량화를 모두 설명합니다. 섹션 1은 밀도 원심분리를 사용하여 인간의 혈액으로부터 PMN과 혈청의 분리를 자세히 설명합니다. 섹션 2는 S. 아우레우스가 정제된 인간 PMN에 대해 생산한 세포외 단백질의 세포 독성을 시험합니다. 섹션 3은 살아있는 S. 아우레우스의식균증에 따라 인간 PMN에 대한 세포 독성을 측정합니다. 이러한 절차는 세포막 불투과성 인 프로피듐 요오드화물로 처리 된 PMN의 유세포 분석 분석을 사용하여 S. 아우레우스 류코시딘에 의한 PMN 혈장 막 무결성의 중단을 측정합니다. 집합적으로, 이들 방법은 1차 인간 PMN에 대하여 S. 아우레우스 세포 독성을 빠르게 테스트하는 장점이 있으며 호스트 병원체 상호작용의 다른 측면을 연구하기 위해 용이하게 적응될 수 있다.
황색포도상구균은 인간에 있는 질병의 넓은 스펙트럼을 일으키는 원인이 되는 그람 양성 박테리아입니다. 이 저명한 병원체는 감염의 다른 양상에 기여하는 수많은 독성 요인을 일으킵니다. 이들은 S. 아우레우스가 숙주 조직1의다른 모형에 고착하는 것을 허용하는 표면 분자, 호스트 면역 반응을 방해하는 세포외 단백질2,및 호스트 세포의 다른 모형을 표적으로 하는 분비된 독소의 배열3을포함합니다. 이 보고에서는, 우리는 인간 다형성 핵 백혈구 (PMN 또는 호중구)에 대하여 S. 아우레우스에 의해 생성된 세포외 단백질의 세포 독성을 정량화하는 방법을 기술합니다, 호스트 타고난 면역 반응의 1 차이펙터 세포.
PMN은 포유류에서 가장 풍부한 백혈구입니다. 이 순환하는 면역 세포는 상주 세포에 의해 또는 침입 하는 미생물에 고유한 화합물에 의해 생성 된 위험 신호에 대 한 응답에서 호스트 조직 모욕의 사이트에 신속 하 게 모집. 이러한 분자로부터의 세포외 입력은 외의 접촉에서 활성화된 상주 숙주 세포와의 직접적인 접촉에서4,5로알려진 공정에서 PMN의 활성화 상태를 증가시다. 고민 조직에 도달 한 Primed PMN 다음 감염의 설립을 방지 하도록 설계 된 중요 한 타고난 면역 반응을 실행. 이들은 강력한 항균 화합물의 배터리에 의해 미생물 파괴에서 누적되는 세포내 사건의 연속을 유발하는 침입 미생물의 결합 및 내화, 또는 식균증을 포함한다5.
PMN은 침입 병원균으로부터 인간을 보호하는 데 필수적인 역할을 하며 S. 아우레우스 감염 예방에 특히 중요합니다4. 그러나, 이 박테리아는 다른 PMN 기능을 방해 하는 독성 유전자의 넓은 범위를 생산. 이들은 신호 분자의 인식을 차단하는 세포외 단백질을 포함, 숙주 조직에 접착을 방지, 항균 화합물의 생산을 억제, 혈장 막 무결성을 손상4. S. 아우레우스는 특정 환경 단서를 인식하는 다중 2 성분 감각 시스템에서 집합적인 입력을 통해 이 독성 유전자의 시간적 표현을 조율합니다. SaeR/S 2-성분 시스템은 감염 시 S. 아우레우스 독성 유전자 전사의 주요 업 레귤레이터인6,7,8,9,10,11이다. 특히, 이러한 2성분 시스템은 인간 PMN12를특이하게 표적으로 하는 이중 성분 류코시딘의 생산에 중요한 것으로 나타났다.
이 프로토콜은 세 가지 섹션으로 나뉩니다. 제 1 항은 Bøyum13 및 Nauseef14에의해 확립된 방법으로부터 적응된 프로토콜을 사용하여 밀도 구배 원심분리를 사용하여 인간의 혈액으로부터 PMN의 정제를 설명한다. 두 번째와 세 번째 섹션은 S. 아우레우스 세포 독성을 검사하는 두 가지 다른 기술을 자세히 설명합니다. 하나는 S. 아우레우스에 의해 생성 된 세포 외 단백질PMN을 취하게하고 다른 하나는 식세포증 다음 PMN을 손상시키는 살아있는 박테리아의 능력을 검사합니다. 이 절차는 S. 아우레우스 기공 형성 독소에 기인한 PMN 혈장 막 무결성의 손실을 측정하기 위하여 프로피듐 요오드화물을 이용합니다. 프로피듐 요오드화물은 일반적으로 세포막 불투과성이지만 S. 아우레우스 독소에 의해 중단 된 혈장 막을 교차 할 수있는 DNA 결합 형광파입니다. 유세포 분석 분석은 프로피듐 요오드화 양성 PMN의 신속한 정량화를 통해 S. 아우레우스 균주의 상대적인 세포 독성을 측정할 수 있게 한다. 맥박필드 겔 전기영동유형 USA300 및 saeR/S의 이원성 결실 돌연변이체로 확인된 메티실린 내성 S. 아우레우스(MRSA)는 이러한 시술이 인간에 대한 세포독성을 정량화하는 방법을 입증하는 모델로 사용되어 왔다.
이 프로토콜은 인간 혈액에서 PMN의 정제를 설명하고 이러한 중요한 선천적 면역 세포에 대한 S. 아우레우스의 세포 독성을 정량화하기 위해 프로피듐 요오드화물을 사용하는 두 가지 뚜렷한 분석. 이 절차의 성공은 정제된 PMN의 질 및 이 병원체에 의해 생성된 S. 아우레우스 및 세포외 단백질의 적당한 준비에 달려 있습니다. PMN의 격리를 위해, 내독소 오염이 없는 시약을 사용하고, 세포 제제를 부드럽게 치료하고, 세포를 적절한 온도로 유지함으로써 정화 중 및 정화 후 PMN 활성화를 최소화하는 것이 중요합니다. PMN의 활성화를 나타내는 표시는 정화 도중 세포의 응집 및 때 5% 이상 은엽모화물을 위한 단송된 세포의 얼룩을 포함합니다. PMN의 상대적으로 짧은 수명 때문에, 이 세포는 인간적인 혈액에서 격리되고 같은 날에 시험되어야 합니다. PMN은 정화 후 3 시간 이상 얼음에 방치하면 자발적인 사멸의 징후를 나타내기 시작합니다. 앞서 언급했듯이, 모든 PMN 제제는 분리된 세포의 순도와 무결성을 보장하기 위해 전방 및 측면 산란뿐만 아니라 프로피듐 요오드화물 염색의 유세포 분석 분석을 사용하여 신중하게 평가되는 것이 매우 중요합니다.
S. 아우레우스에 의한 이중 성분 류코시딘의 발현은 이 프로토콜에 기재된 분석방법을 사용하여 관찰되는 손상된 PMN 혈장 막 무결성의 대부분에 대한 책임이 있다. 이러한 독 소와 다른 기공 형성 펩 티 드의 발현의 변화, 페놀 수용성 모듈 린 등, S. 아우레우스의 균주 사이 인간 PMN에 대 한 세포 독성에 차이 생산할 것 이다. S. 아우레우스 균주 사이 생체 외 성장 중 상당한 편차 또한 pore 형성 독 소와 후속 세포 독성의 발현에 영향을 미칠 것 이다. 또한, 식세포분석에서 S. 아우레우스와 PMN의 비율은 후속 PMN 혈장막 투과성에 큰 영향을 미치며(도3A)이러한 실험은 하위 배양 박테리아의 OD600을 사용하여 중간 기하급수성장 단계에서 시험된 각 S. 아우레우스 균주의 동일한 농도의 일관된 수확을 필요로 한다. 이러한 고려 사항을 감안할 때, 세포 독성 검사를 시작하기 전에 검사 될 모든 균주에 대한 성장 곡선을 정의하는 것이 매우 중요합니다. 우리는 시험관에서 중요한 성장 차이를 나타내는 균주를 가진 S. 아우레우스 세포 독성을 분석하기위한 이 방법을 추천하지 않습니다.
USA300은 인간 PMN15에 대하여 매우 세포독성이 있는 것으로 알려져 있는 악성 MRSA 분리종소이며, 이 균주에서 SaeR/S의 손실은 인간 PMN6,12를표적으로 하는 수많은 이중 성분 백혈구의 전사를 극적으로 감소시키며, 이러한 균주는 세포독성을 비교하여 세포독성을 비교하는 이상적인 모델을 만드는 것으로 설명된다. 그러나, 다른 S. 아우레우스 격리 사이 광대한 유전 변이가 있고 이 프로토콜에 상세한 매개변수는 그밖 S. 아우레우스 긴장을 시험할 때 인간 PMN에 대하여 세포 독성에 있는 실질적인 변경 귀착되지 않을 수 있습니다. 성장 조건을 맞추는, 추가된 상피제의 부피, 또는 PMN에 박테리아의 비율은 S. 아우레우스의그밖 긴장을 사용하여 이 방법을 가진 성공을 위해 요구될 수 있습니다.
The authors have nothing to disclose.
이 작품은 미국 국립 보건원 NIH-1R56AI135039-01A1, 1R21A128295-01, U54GM1115371뿐만 아니라 몬태나 주립 대학 농업 실험 스테이션의 기금, 머독 자선 신탁의 장비 보조금에 의해 지원되었습니다. .
0.9% Sodium Chloride Injection, USP, 500 mL VIAFLEX Plastic Container | Baxter | 2B1323Q | PMN purification |
1.5 mL micro-centrifuge tubes with Snap Caps | VWR | 89000-044 | Used in washing cells |
1.8% Sodium Chloride Solution | Sigma-Aldrich | S5150 | PMN purification |
12x75mm Culture tubes | VWR | 60818-430 | Used as flow cytometry tubes |
20% (w/w) Dextran | Sigma-Aldrich | D8802 | PMN purification |
3125 Hand Tally Counter | Traceable Products | 3125CC | For counting cells |
50 mL conical centrifuge tubes | VWR | 89039-656 | For dispensing media |
Bacto Tryptic Soy Broth, Soybean-Casein Digest Medium | FischerScientific | 211823 | For growing cell cultures |
BD Disposable Syringes with Luer-Lok Tips, 3 mL | FischerScientific | BD 309657 | For filtering supernatants |
Bright-Line Hemocytometer | Sigma-Aldrich | Z359629 | Cell counting apparatus |
DPBS, 1x (Dulbecco's Phosphate Buffered Saline) with calcium and magnesium | Corning | 21-030-CV | Used in washing cells |
Ficoll-Paque PLUS | GE Healthcare | 17-1440-02 | PMN purification |
Fisherbrand Sterile Polystyrene Disposable Serological Pipets | FischerScientific | 13-678-11E | For aspirating liquid |
Greiner CELLSTAR 96 well plates | Millipore Sigma | M0687 | Plate for holding experimental samples |
OMICRON Syringe Filters | Omicron Scientific | SFPV13R | For filtering supernatants |
Propidium iodide | ThermoFisher Scientific | P3566 | Membrane impermeable DNA stain |
PYREX Brand 4980 Erlenmeyer Flasks | Cole-Parmer | EW-34503-24 | For growing cell cultures |
RPMI 1640, 1X without L-glutamine, phenol red | Corning | 17-105-CV | Used in resuspending cells |
Sterile Water for Irrigation, USP | Baxter | 2F7113 | PMN purification |
The Pipette Pump | Bel-Art Products | F37898 | For aspirating liquid |
Triton X-100 | Sigma-Aldrich | X100 | Membrane integrity positive control |