Summary

アメーバ共培養し、アメーバ濃縮アプローチによって新しい細胞内病原体の発見

Published: October 27, 2013
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Summary

アメーバ共培養は、選択的アメーバおよびマクロファージなどの食細胞に耐え細胞内病原体を成長させるために接着性アメーバを用いた細胞培養系である。したがって、新たな感染性病原体を発見するための重要なツールを表しています。アメーバ濃縮は、新たアメーバ種とそれらの特異的な細胞内細菌の発見を可能にする。

Abstract

このようなレジオネラ、マイコバクテリアおよびクラミジア様生物などの細胞内病原体は、彼らは多くの場合、全く通常の細菌を培養するために使用されている選択培地上で悪いか成長しないために分離することは困難である。このため、これらの病原体の多くは、ごく最近になって発見されたり、重要な発生を、以下の通りであった。これらの病原体は、しばしば、宿主細胞として機能し、細​​菌の生存および増殖を可能アメーバ、関連付けられている。アメーバ共培養及びアメーバ濃縮:私たちは、臨床的または環境試料中の細胞内病原体の単離および特徴が存在できるように2つの技術のデモを提供するために、ここにいきたいと考えています。アメーバ共培養は、試料中に存在する細胞内細菌に感染して溶解することができるアメーバの芝生の上に調査したサンプルを接種することにより、細胞内細菌の回収を可能にする。アメーバ濃縮は、臨床的または環境試料中のアメーバの回復が存在できます。目だけでなく、これらのアメーバで特異的に成長している新たな細胞内細菌の新たなアメーバ種の発見につながることができている。一緒に、これら2つの技術がアメーバに増殖することができる新たな細胞内細菌を発見するのに役立ちます。なぜならアメーバ感染し、食作用に抵抗するそれらの能力のために、これらの細胞内細菌はまた、マクロファージによる貪食を逃れる可能性があり、従って、高等真核生物に対して病原性である。

Introduction

分子診断の出現する前に、環境ニッチや臨床サンプル中に存在する微生物は、多くの場合、主にペトリ皿に寒天上に、別の選択培地上で培養することによって検出された。細菌コロニーとその代謝活性の表現型は、その後、種レベルで細菌の分類を可能にした。ブロスはまた、検出の感度を増加させるために使用されてもよい。しかし、両方の技術は、これらすべてのメディアにゆっくりか成長した細菌の回復を認めていない。これは、分子のアプローチは非常に広く、最近使用されている理由です。それにもかかわらず、DNAの検出は、細菌の生存には何の手掛かりを提供しません。また、逆に文化に、分子のアプローチをさらに特徴づけることができるひずみを生じない。

成長する固体培地またはその必要性細胞にあまり増殖する病原体を研究することは複雑である。これらの「成長させることは困難」細菌のほとんどは気難しいINTRです無細胞、細菌、頻繁に発見され、それがレジオネラ·ニューモフィラの場合と同様に大規模な流行、以下を特徴とする。この細菌は米国在郷軍人会の大会中に発生した発生後特徴付けられた。できるだけ多く182のような人が感染していたと29は、重症肺炎の1,2に死亡した。それは後にアメーバがこの細菌の自然宿主であることを示したし、そのホテルの空調システムにおけるプレゼンスと水ネットワークは、いわゆるレジオネラ病3の発生の原点にあったことだった。

アメーバは、世界中に存在し、土壌、大気、水、(4に概説されている)ヒトのボランティアの鼻粘膜から単離した。これらの「自由生活」アメーバは一般的な環境で自律的に分裂しているが、時折許容宿主5に侵入することがあります。 HYによる食作用およびその後のリソソーム消化を通して様々な微生物にアメーバフィードdrolases 6。多くの通性または偏性細胞内細菌は、消化に抵抗し、このように感染し、例レジオネラクラミジアに関連した細菌やマイコバクテリアに関してはアメーバに分ける(7に見直され、8)することができます。自由生活アメーバは、おそらくまだ発見されていない細胞内細菌のための重要な潜在的な貯水池を表しています。これはローザンヌに異なるグループは、様々な環境試料9月15日から、いくつかの新しい偏性細胞内微生物を分離するために許可されたアメーバの共培養及びアメーバ濃縮と呼ばれる二つの主要な技術を実装するために私たちのグループを主導した。

アメーバは細菌に放牧専門の食細胞であることから、食作用に抵抗し、これらの原生生物の内部で増殖することができる細菌は、人間の食細胞にコロニーを形成し、人間に向けた病原性かもしれません。これは、部分的なWaddlia町などの一部クラミジア関連細菌のために証明されたndrophila。 W·chondrophilaはアメーバではなく、哺乳動物の上皮細胞、マクロファージ、および魚類細胞株16〜18のようないくつかの細胞型だけでなく成長することができます。アメーバ共培養も大きく異なる細菌種21で汚染されているスツールを含む臨床サンプル19,20、細胞内細菌を検出するための関連が表示されます。

無菌メディアにアメーバの(b)の成長と大腸菌の細菌ローン上および(C)の選択および特性、ここで我々は、環境や臨床サンプルの(a)の治療を含む、アメーバの共培養及びアメーバ濃縮の主な手順を説明します細胞内細菌の。

Protocol

1。アメーバの共培養 1.1サンプル調製 環境試料 水サンプル 0.22μmの孔サイズの膜を通して水サンプル(1 L 500 ml)を絞り込む。そして、ページのアメーバ生理食塩水媒体中のPASのNaCl(120ミリグラム、 硫酸マグネシウム4mgの•7H 2 O、塩化カルシウム2•2H 2 Oの4ミリグラムのNa 2 HPO 4の142ミリ?…

Representative Results

アメーバ共培養及びアメーバ濃縮を使用して、環境、および/ ​​または病原性細菌の全範囲( 表1)に発見された。 アメーバ共培養は、環境試料、水処理プラント、水分配システムを分析するために我々のグループ等で使用されていた。広範囲の微生物は、この技術を用いて単離することができた。アメーバ共培養により単離し、最も一般的な細菌は、水?…

Discussion

アメーバ共培養及びアメーバ濃縮は、多くの新しい細菌やアメーバ種の単離を可能に効率的な方法である。これらの方法で得られた結果は、環境中で、最も興味深いことに、このような塩素化及びオゾン処理等の化学処理によって制御されると考えられる人工水中ネットワークにおけるアメーバとアメーバ耐バクテリアの両方のユビキタス存在を確認する。アメーバ共培養及びアメーバ濃縮?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

私たちは、Prを感謝します。有用な技術アドバイスやアメーバ共培養し、アメーバの濃縮についての興味深い議論についてベルナールラ·スコラ。我々はまた、我々の研究室で技術を実施する中で彼の助けのために博士ヴィンセントトーマスに感謝します。

Materials

Name of Reagent/ Equipment Company Catalog Number Comments/Description
Glucose monohydrate Merck, Darmstadt, Germany 108342
0.22 μm pore size membrane Merck Millipore, Darmstadt, Germany SCVPU11RE
proteose peptone Becton-Dickinson, Franklin Lakes, NJ 211693
yeast extract Becton-Dickinson, Franklin Lakes, NJ 212750
Cell culture flasks Becton-Dickinson, Franklin Lakes, NJ 353135
Kova slide Hycor, Indianapolis, IN 87144
cell culture microplates Corning Inc, Corning, NY 3524
Diff-Quik staining kit Siemens Healthcare diagn., Munich, Germany 130832
Ziehl fuchsin Fluka, St-Louis, MI 21820
basic fuchsin Sigma, St-Louis, MI 857843
Phenol Sigma, St-Louis, MI P1037 Corrosive and mutagenic
malachite green oxalate Fluka, St-Louis, MI 63160
Paraformaldehyde 16% solution Electron Microscopy Sciences, Hatfield, PA 15710
Saponin Sigma, St-Louis, MI 84510

References

  1. Fraser, D. W., et al. Legionnaires’ disease: description of an epidemic of pneumonia. New Engl. J. Med. 297, 1189-1197 (1977).
  2. McDade, J. E., et al. Legionnaires’ disease: isolation of a bacterium and demonstration of its role in other respiratory disease. New Engl. J. Med. 297, 1197-1203 (1977).
  3. Rowbotham, T. J. Preliminary report on the pathogenicity of Legionella pneumophila for freshwater and soil amoebae. J. Clin. Pathol. 33, 1179-1183 (1980).
  4. Rodriguez-Zaragoza, S. Ecology of free-living amoebae. Crit. Rev. Microbiol. 20, 225-241 (1994).
  5. Booton, G. C., Visvesvara, G. S., Byers, T. J., Kelly, D. J., Fuerst, P. A. Identification and distribution of Acanthamoeba species genotypes associated with nonkeratitis infections. J Clin. Microbiol. 43, 1689-1693 (2005).
  6. Brussow, H. Bacteria between protists and phages: from antipredation strategies to the evolution of pathogenicity. Molecular microbiology. 65, 583-589 (2007).
  7. Greub, G., Raoult, D. Microorganisms resistant to free-living amoebae. Clin. Microbiol. Rev. 17, 413-433 (2004).
  8. Thomas, V., McDonnell, G., Denyer, S. P., Maillard, J. Y. Free-living amoebae and their intracellular pathogenic microorganisms: risks for water quality. FEMS Microbiol Rev. 34, 231-259 (2010).
  9. Birtles, R. J., Rowbotham, T. J., Storey, C., Marrie, T. J., Raoult, D. Chlamydia-like obligate parasite of free-living amoebae. Lancet. 349, 925-926 (1997).
  10. Amann, R., et al. Obligate intracellular bacterial parasites of acanthamoebae related to Chlamydia spp. Appl. Environ. Microbiol. 63, 115-121 (1997).
  11. Birtles, R. J., et al. Candidatus Odyssella thessalonicensis’ gen. nov., sp. nov., an obligate intracellular parasite of Acanthamoeba species. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 50, 63-72 (2000).
  12. Thomas, V., Casson, N., Greub, G. Criblamydia sequanensis, a new intracellular Chlamydiales isolated from Seine river water using amoebal co-culture. Environ. Microbiol. 8, 2125-2135 (2006).
  13. Pagnier, I., Raoult, D., La Scola, B. Isolation and identification of amoeba-resisting bacteria from water in human environment by using an Acanthamoeba polyphaga co-culture procedure. Environ. Microbiol. 10, 1135-1144 (2008).
  14. Thomas, V., Loret, J. F., Jousset, M., Greub, G. Biodiversity of amoebae and amoebae-resisting bacteria in a drinking water treatment plant. Environ. Microbiol. 10, 2728-2745 (2008).
  15. Corsaro, D., et al. Novel Chlamydiales strains isolated from a water treatment plant. Environ. Microbiol. 11, 188-200 (2009).
  16. Goy, G., Croxatto, A., Greub, G. Waddlia chondrophila enters and multiplies within human macrophages. Microbes Infect. 10, 556-562 (2008).
  17. Kebbi-Beghdadi, C., Cisse, O., Greub, G. Permissivity of Vero cells, human pneumocytes and human endometrial cells to Waddlia chondrophila. Microbes Infect. 13, 566-574 (2011).
  18. Kebbi-Beghdadi, C., Batista, C., Greub, G. Permissivity of fish cell lines to three Chlamydia-related bacteria: Waddlia chondrophila, Estrella lausannensis and Parachlamydia acanthamoebae. FEMS Immunol. Med. Microbiol. 63, 339-345 (2011).
  19. Fry, N. K., Rowbotham, T. J., Saunders, N. A., Embley, T. M. Direct amplification and sequencing of the 16S ribosomal DNA of an intracellular Legionella species recovered by amoebal enrichment from the sputum of a patient with pneumonia. FEMS Microbiol. Lett. 67, 165-168 (1991).
  20. Rowbotham, T. J. Isolation of Legionella pneumophila serogroup 1 from human feces with use of amebic cocultures. Clin. Infect. Dis. 26, 502-503 (1998).
  21. Greub, G., La Scola, B., Raoult, D. Amoebae-resisting bacteria isolated from human nasal swabs by amoebal coculture. Emerging Infect. Dis. 10, 470-477 (2004).
  22. Isenberg, H. D. . Clinical microbiology procedures handbook. , (1992).
  23. Gimenez, D. F. Staining Rickettsiae in Yolk-Sac Cultures. Stain Technol. 39, 135-140 (1964).
  24. Thomas, V., Herrera-Rimann, K., Blanc, D. S., Greub, G. Biodiversity of amoebae and amoeba-resisting bacteria in a hospital water network. Appl. Environ. Microbiol. 72, 2428-2438 (2006).
  25. Miyamoto, H., et al. Development of a new seminested PCR method for detection of Legionella species and its application to surveillance of legionellae in hospital cooling tower water. Appl. Environ. Microbiol. 63, 2489-2494 (1997).
  26. Lienard, J., et al. Development of a new chlamydiales-specific real-time PCR and its application to respiratory clinical samples. J. Clin. Microbiol. 49, 2637-2642 (2011).
  27. Wang, Y., Ogawa, M., Fukuda, K., Miyamoto, H., Taniguchi, H. Isolation and identification of mycobacteria from soils at an illegal dumping site and landfills in Japan. Microbiol. Immunol. 50, 513-524 (2006).
  28. Corsaro, D., Pages, G. S., Catalan, V., Loret, J. F., Greub, G. Biodiversity of amoebae and amoeba-associated bacteria in water treatment plants. Int. J. Hygiene Environ. Health. 213, 158-166 (2010).
  29. La Scola, B., et al. Legionella drancourtii sp. nov., a strictly intracellular amoebal pathogen. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 54, 699-703 (2004).
  30. Thomas, V., Casson, N., Greub, G. New Afipia and Bosea strains isolated from various water sources by amoebal co-culture. Syst. Appl. Microbiol. 30, 572-579 (2007).
  31. La Scola, B., et al. Amoeba-resisting bacteria and ventilator-associated pneumonia. Emerging Infect. Dis. 9, 815-821 (2003).
  32. Collingro, A., et al. Recovery of an environmental Chlamydia strain from activated sludge by co-cultivation with Acanthamoeba sp. Microbiology. 151, 301-309 (2005).
  33. Lienard, J., Croxatto, A., Prod’hom, G., Greub, G. Estrella lausannensis, a new star in the Chlamydiales order. Microbes Infect. 13, 1232-1241 (2011).
  34. La Scola, B., et al. A giant virus in amoebae. Science. 299, 2033 (2003).
  35. Boyer, M., et al. Giant Marseillevirus highlights the role of amoebae as a melting pot in emergence of chimeric microorganisms. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 106, 21848-21853 (2009).
  36. Thomas, V., et al. Lausannevirus, a giant amoebal virus encoding histone doublets. Environ. Microbiol. 13, 1454-1466 (2011).
  37. Raoult, D., Renesto, P., Brouqui, P. Laboratory infection of a technician by mimivirus. Ann. Internal Med. 144, 702-703 (2006).
  38. Greub, G. Parachlamydia acanthamoebae, an emerging agent of pneumonia. Clin. Microbiol. Infect. 15, 18-28 (2009).
  39. Lamoth, F., Greub, G. Amoebal pathogens as emerging causal agents of pneumonia. FEMS Microbiol. Rev. 34, 260-280 (2010).
  40. Lienard, J. G., Ashbolt, K., Sen, N. J. Ch. 6. Environmental microbiology, current technology and water applications. , 143-162 (2011).
  41. Boughalmi, M., et al. High-throughput isolation of giant viruses of the Mimiviridae and Marseilleviridae families in the Tunisian environment. Environ. Microbiol. , (2012).
  42. Ovrutsky, A. R., et al. Cooccurrence of Free-Living Amoebae and Nontuberculous Mycobacteria in Hospital Water Networks, and Preferential Growth of Mycobacterium avium in Acanthamoeba lenticulata. Appl. Environ. Microbiol. 79, 3185-3192 (2013).

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Cite This Article
Jacquier, N., Aeby, S., Lienard, J., Greub, G. Discovery of New Intracellular Pathogens by Amoebal Coculture and Amoebal Enrichment Approaches. J. Vis. Exp. (80), e51055, doi:10.3791/51055 (2013).

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