Descoberta de Novos intracelulares Patógenos por amebas Coculture e Abordagens de amebas de enriquecimento
Summary
Cocultura amebas é um sistema de cultura de células usando as amebas aderente para crescer selectivamente patogénios intracelulares capazes de resistir as células fagocíticas, tais como amebas e macrófagos. Representa, portanto, uma ferramenta-chave para descobrir novos agentes infecciosos. Enriquecimento amebas permite a descoberta de novas espécies de amebas e das suas bactérias intracelulares específicos.
Abstract
Patógenos intracelulares como legionella, micobactérias e organismos Chlamydia-como são difíceis de isolar, porque eles geralmente crescem pouco ou nada em meios seletivos que são normalmente utilizados para cultivar bactérias. Por esta razão, muitos destes patógenos foram descobertos apenas recentemente, ou na sequência de surtos importantes. Estes patógenos são frequentemente associados com amebas, que servem como-célula hospedeira e permitir a sobrevivência eo crescimento das bactérias. Pretendemos aqui para dar uma demonstração de duas técnicas que permitem o isolamento e caracterização de patógenos intracelulares presentes em amostras clínicas e ambientais: a co-cultura amebas eo enriquecimento amebas. Cocultura amebas permite a recuperação de bactérias intracelulares, inoculando a amostra investigada para um relvado amebas que podem ser infectadas e lisadas por bactérias intracelulares presentes na amostra. Enriquecimento amebas permite a recuperação de amebas presente numa amostra clínica ou ambiental. ThÉ possível levar à descoberta de novas espécies de amebas, mas também de novas bactérias intracelulares crescem especificamente nestas amebas. Juntas, essas duas técnicas ajudam a descobrir novas bactérias intracelulares capazes de crescer em amebas. Devido à sua capacidade para infectar as amebas e resistir a fagocitose, estas bactérias intracelulares também pode escapar a fagocitose pelos macrófagos e, assim, ser patogénico para eucariotas superiores.
Introduction
Antes do advento de diagnóstico molecular, os microrganismos presentes em nichos ambientais ou em amostras clínicas foram frequentemente detectado cultivando-os em diferentes meios selectivos, principalmente em agar em pratos de Petri. O fenótipo das colónias de bactérias e a sua actividade metabólica depois deixada classificação bacteriana ao nível da espécie. Caldo também pode ser usado para aumentar a sensibilidade de detecção. No entanto, ambas as técnicas não permitem a recuperação de bactérias que crescem lentamente ou não em todos nestes meios. Esta é a razão pela qual abordagens moleculares são tão amplamente utilizados hoje em dia. No entanto, a detecção de ADN não fornece nenhuma pista sobre a viabilidade das bactérias. Além disso, ao contrário da cultura, as abordagens moleculares não resultar numa estirpe que pode ser ainda caracterizada.
Estudar patógenos que crescem pouco em meios sólidos ou que as células precisam para crescer é complicado. A maioria destes "difícil crescer" bactérias são intr exigenteacelular bactérias, muitas vezes descoberto e caracterizado seguinte grandes surtos como era o caso de Legionella pneumophila. Esta bactéria foi marcado após um surto que ocorreu durante uma convenção da Legião Americana. Tal como muitos como 182 pessoas foram infectadas e 29 morreram devido a uma pneumonia grave 1,2. Mais tarde, foi demonstrado que as amebas foram os anfitriões naturais desta bactéria e que a sua presença nas redes de hotel do sistema de ar-condicionado e água esteve na origem do surto da doença a chamada do Legionário 3.
Amebas estão presentes em todo o mundo e foram isolados do solo, do ar, da água e da mucosa nasal de voluntários humanos (revisada em 4). Essas amebas "vida livre" são geralmente dividindo de forma autônoma no ambiente, mas ocasionalmente pode invadir hospedeiros permissivos 5. Alimentação Amebas em vários microorganismos através de fagocitose e digestão lisossômico subseqüente por hydrolases 6. Muitas bactérias intracelulares facultativos ou obrigatórios são capazes de resistir a digestão e, assim, infectar e se dividir em amebas como por exemplo bactérias ou micobactérias relacionadas com Chlamydia Legionella, (revisto em 7 e 8). Amebas de vida livre provavelmente representam um importante reservatório potencial de bactérias intracelulares que ainda não foram descobertos. Isso levou nosso grupo a implementar em Lausanne duas técnicas principais, chamados de co-cultura amebas e enriquecimento amebas, o que permitiu diferentes grupos para isolar vários novos microrganismos intracelulares obrigatórios a partir de várias amostras ambientais 9-15.
Desde amebas são fagócitos profissionais que pastam em bactérias, uma bactéria capaz de resistir a fagocitose e crescer dentro destes protistas também pode colonizar fagócitos humanos e ser patogênico para seres humanos. Este efeito foi parcialmente demonstrada para algumas bactérias relacionadas com a Chlamydia, como Waddlia chondrophila. W. chondrophila pode crescer não apenas em amebas, mas também em vários tipos de células, tais como células de mamíferos epiteliais, macrófagos, e linhas celulares de peixe 16-18. A co-cultura amebas também parece relevante para a detecção de bactérias intracelulares em amostras clínicas 19,20, incluindo fezes que são fortemente contaminados com diferentes espécies de bactérias 21.
Aqui nós descrevemos as principais etapas de co-cultura amebas e enriquecimento amebas, incluindo (a) tratamento de amostras ambientais e clínicas, (b) o crescimento de amebas em mídia axênicas e em um gramado bacteriano de Escherichia coli e (c) a seleção e caracterização de bactérias intracelulares.
Protocol
Representative Results
Discussion
Co-cultura de amebas e enriquecimento amebas são métodos eficientes que permitiram o isolamento de muitas novas espécies de bactérias e amebas. Os resultados obtidos com estes métodos confirmam a presença ubíqua de ambos amebas e bactérias resistentes ameba do ambiente, e mais interessante em redes de água feitos pelo homem, que são considerados para ser controlada por meio de tratamentos químicos tais como a cloração e ozonização. Co-cultura de amebas e enriquecimento amebas são ferramentas essenciais p…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Agradecemos Pr. Bernard La Scola para conselhos técnicos úteis e interessante discussão sobre co-cultura amebas e enriquecimento amebas. Agradecemos também o Dr. Vincent Thomas por sua ajuda na implementação da técnica em nosso laboratório.
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
- Fraser, D. W., et al. Legionnaires’ disease: description of an epidemic of pneumonia. New Engl. J. Med. 297, 1189-1197 (1977).
- 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).
- Rowbotham, T. J. Preliminary report on the pathogenicity of Legionella pneumophila for freshwater and soil amoebae. J. Clin. Pathol. 33, 1179-1183 (1980).
- Rodriguez-Zaragoza, S. Ecology of free-living amoebae. Crit. Rev. Microbiol. 20, 225-241 (1994).
- 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).
- Brussow, H. Bacteria between protists and phages: from antipredation strategies to the evolution of pathogenicity. Molecular microbiology. 65, 583-589 (2007).
- Greub, G., Raoult, D. Microorganisms resistant to free-living amoebae. Clin. Microbiol. Rev. 17, 413-433 (2004).
- 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).
- 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).
- Amann, R., et al. Obligate intracellular bacterial parasites of acanthamoebae related to Chlamydia spp. Appl. Environ. Microbiol. 63, 115-121 (1997).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Corsaro, D., et al. Novel Chlamydiales strains isolated from a water treatment plant. Environ. Microbiol. 11, 188-200 (2009).
- Goy, G., Croxatto, A., Greub, G. Waddlia chondrophila enters and multiplies within human macrophages. Microbes Infect. 10, 556-562 (2008).
- 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).
- 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).
- 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).
- Rowbotham, T. J. Isolation of Legionella pneumophila serogroup 1 from human feces with use of amebic cocultures. Clin. Infect. Dis. 26, 502-503 (1998).
- 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).
- Isenberg, H. D. . Clinical microbiology procedures handbook. , (1992).
- Gimenez, D. F. Staining Rickettsiae in Yolk-Sac Cultures. Stain Technol. 39, 135-140 (1964).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- La Scola, B., et al. Legionella drancourtii sp. nov., a strictly intracellular amoebal pathogen. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 54, 699-703 (2004).
- 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).
- La Scola, B., et al. Amoeba-resisting bacteria and ventilator-associated pneumonia. Emerging Infect. Dis. 9, 815-821 (2003).
- Collingro, A., et al. Recovery of an environmental Chlamydia strain from activated sludge by co-cultivation with Acanthamoeba sp. Microbiology. 151, 301-309 (2005).
- Lienard, J., Croxatto, A., Prod’hom, G., Greub, G. Estrella lausannensis, a new star in the Chlamydiales order. Microbes Infect. 13, 1232-1241 (2011).
- La Scola, B., et al. A giant virus in amoebae. Science. 299, 2033 (2003).
- 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).
- Thomas, V., et al. Lausannevirus, a giant amoebal virus encoding histone doublets. Environ. Microbiol. 13, 1454-1466 (2011).
- Raoult, D., Renesto, P., Brouqui, P. Laboratory infection of a technician by mimivirus. Ann. Internal Med. 144, 702-703 (2006).
- Greub, G. Parachlamydia acanthamoebae, an emerging agent of pneumonia. Clin. Microbiol. Infect. 15, 18-28 (2009).
- Lamoth, F., Greub, G. Amoebal pathogens as emerging causal agents of pneumonia. FEMS Microbiol. Rev. 34, 260-280 (2010).
- Lienard, J. G., Ashbolt, K., Sen, N. J. Ch. 6. Environmental microbiology, current technology and water applications. , 143-162 (2011).
- Boughalmi, M., et al. High-throughput isolation of giant viruses of the Mimiviridae and Marseilleviridae families in the Tunisian environment. Environ. Microbiol. , (2012).
- 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).
