Summary

리스테리아 단세포 유전자를 사용하여 감염된 마우스에 있는 문화와 심혼 식민지에 있는 심장 세포의 세균성 침략 평가

Published: May 27, 2015
doi:

Summary

리스테리아 단세포 유전자는 취약한 인구에 있는 임산부및 뇌막염에 있는 태아 감염을 일으키는 원인이 됩니다. 박테리아의 하위 인구는 심장 조직을 식민지화 할 수 있습니다, 환자와 실험실 동물에 심근염을 일으키는. 여기에서 우리는 감염된 동물에 있는 체외 및 심장 식민지에 있는 L. monocytogenes 심장 세포 침략을 평가하는 방법을 설명하는 프로토콜을 제시합니다.

Abstract

리스테리아 단세포 유전자는 면역 손상 환자, 노인 및 임산부에서 심각한 침습적 감염을 일으킬 수있는 그램 양성 성 세포 내 병원균입니다. 인간에 있는 listeriosis의 일반적인 표현은 뇌막염, 뇌염 및 태아 낙태를 포함합니다. 침략적인 L. monocytogenes 감염의 중요하지만 훨씬 적게 문서화된 속편은 심혼을 관련시킵니다. 심장 병에서 죽음 비율은 처리에도 불구하고 최대 35%까지 일 수 있습니다, 그러나 아주 거의 심장 조직 및 그것의 결과병학의 L. monocytogenes 식민지에 관하여 알려져 있습니다. 또한, 최근 L. 단세포 유전자의 하위 인구가 심장 조직 내에서 침입하고 성장할 수 있는 향상된 용량을 가지고 있다는 것이 명백해졌습니다. 이 프로토콜은 L. monocytogenes 분리의 심폐소생학을 평가하는 데 사용할 수있는 생체 외 생체 내 방법에 대해 자세히 설명합니다. 방법은 H9c2 쥐 심장 근막의 감염뿐만 아니라 감염된 마우스의 심장의 세균 식민지의 결정에 대해 제시된다. 이러한 방법은 감염된 동물의 심장 조직을 식민지화 할 수있는 잠재력을 가진 균주를 식별하는 데 유용할뿐만 아니라 심장 세포 침입및 / 또는 심장 병리학의 변화를 촉진하는 역할을하는 세균 성 유전자 제품의 식별을 용이하게 할 수 있습니다. 이러한 방법은 또한 다중 L. monocytogenes 균주 사이 심혈 성 부속의 직접적인 비교를 제공.

Introduction

리스테리아 단세포 유전자는 노인, 임산부, HIV/AIDS를 가진 사람들 및 화학요법을 받는 사람을 포함하여 취약한 인구에 있는 가혹한 질병을 일으키는 원인이 될 수 있는 그람 양성 세포내병원체입니다 1. 이 인구에 있는 감염은 수시로 오염한 식품을 섭취의 결과이고, 대부분의 감염은 대규모 식품 매개 발발과 연관됩니다2,3. 인간과 다른 포유동물에서, L. monocytogenes는 소장의 상피 경계를 가로질러 배설할 수 있고, 그 후에 간4,5로이송된다. 동물 모델은 섭취한 박테리아가 장 내의 담악과 포털 정맥을 통해 간으로 이동하거나 혈류로 막대한 림프절을 통해 퍼지며 간 및 비장에 혈액 선서를 통해 혈액 류로 확산되는 것을 제안한다6,7. 간과 비장에서 박테리아는 전문 식세포뿐만 아니라 상주 한창 세포로 섭취를 중재 할 수 있으며 이러한 장기 내에서 신속하게 감염을 확립합니다. 세균성 하중이 증가함에 따라, 수많은 박테리아는 혈액으로 다시 분산되어 중추 신경계와 태반 (현재)을 포함하여 취약한 조직을 더 식민지화 할 수 있습니다. 이 사이트의 식민지는 뇌막염, 뇌염 및 태아 낙태2를포함하여 인간에서 리스테리오증의 일반적인 표현을 배제합니다.

L. monocytogenes의 선택된 하위 인구는 최근에 심장 조직8내에서 침략하고 복제하는 향상된 능력을 갖는 것으로 나타났습니다. 심장 참여의 증상은 다양하며 내막염과 복막염에서 부터 전도 이상으로 완성된 충만성 심근염에 이르기까지다양하다. L. monocytogenes 심장 케이스의 전반적인 수는 1 년에 낮습니다 그러나 감염의 이 면이 일반적으로 잘 인식되지 않기 때문에 추정될 수 있습니다. 병원체에 의한 심장의 식민지화는 종종 기존의 용기 손상 또는 인공 심장 판막과 같은 호스트 소인이 필요합니다. 그러나, 어떤 심장 손상 및/또는 이상이 없는 경우에 감염된 동물의 심혼을 식민지화하는 그들의 능력에 대해 주목할 만한 확인된 L. monocytogenes의 격리가있습니다 8.

본명에서 조직 배양뿐만 아니라 살아있는 동물 감염에 침입 적인 소심을 이용하여 감염된 동물 내의 심장 조직의 세균성 식민지화를 평가하기 위한 체외 생체 내 방법으로 기재된다. 이러한 방법은 감염된 동물의 심장 조직을 식민지화 할 수있는 잠재력을 가진 균주를 식별하는 데 유용할뿐만 아니라 심장 세포 침입을 강화하고 심장 병리학의 변화를 초래하는 세균 성 유전자 제품의 식별에 유용해야합니다. 이러한 방법은 여러 균주 사이의 심부전의 비교를 용이하게. 여기서 설명된 방법에 대해, L. monocytogenes 10403S는 비심혈성 균주를 잘 연구한 대표자로 사용되며 임상 분리 07PF0776은 심장영양균의 대표적인 예로 사용된다. 이 두 균주는 생체 내에서 감염된 마우스의 심장의 체외 및 식민지에서 심장 세포의 세균성 침입에대한 비교를 제공하기 위해 선택되었다. 분리07PF0776은 HIV+ 환자8에서치명적인 부정맥을 일으킨 간 농양에서 회복된 임상 격리이다. L. monocytogenes 분리그들의 독성 잠재력에 다를 수 있습니다., 그리고 리스테리아 면역 억제와 임산부를 감염 하는 성향을 감안할 때, 이러한 인구 내의 사람들은 다른 임상 격리를 평가 하는 동안 주의 행사 해야.

Protocol

1. L. 단세포 유전자 균주에 대한 저장 및 문화 조건 뇌 심장 주입 한천 (BHI)을 자동화하고 용융 된 미디어를 페트리 플레이트에 부어 고체 미디어를 준비하십시오. 플레이트가 실온에서 하룻밤 동안 건조한 다음 다시 37°C에서 하룻밤을 건조시도록 합니다. 멸균 루프를 사용하여 이전에 만든 냉동고 주식(BHI 액체 미디어에서 20% 글리세롤에 매달린 박테리아, -80°C에 저장됨) 또?…

Representative Results

L. monocytogenes의 선택된 분리는 세포 배양및 감염의 마우스 모형에서 심장 세포의 강화한 침략을 전시합니다. 도 1은 한천 매체에서 현탁액의 현탁액을 반점 도금 한 다음 세균성 식민지가 어떻게 나타날 수 있는지를 보여주는 예입니다. 이 방법을 사용하면 많은 수의 천 미디어 플레이트를 사용하지 않고 샘플 내에서 CFO를 정확하게 평가할 수 있습니다. 도 2는 긴장0…

Discussion

L. 단세포 유전자는 광범위하고 잘 특징인 인간 병원체, 다른 질병 표현의 다수를 일으키는 원인이 될 수 있는15. 박테리아는 이전에 중앙 신경계에 도달하고 식민지화하고 태아를 개발하기 위하여 혈액 두뇌 장벽 및 태반 태아 장벽과 같은 장벽을 가로질러 배분하는 기능에 대해 설명되었습니다. 이 조직을 식민지화하는 유기체의 생체 내 능력은 종종 표적 장기를 구성하는 ?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

이 작업은 공중 보건 서비스 보조금 AI41816 및 AI099339 (N.E.F.) 및 NiAID의 F31AI094886-01 (P.D.M)에 의해 지원되었습니다. 내용은 전적으로 저자의 책임이며 반드시 자금 출처의 공식 견해를 나타내는 것은 아닙니다.

Materials

Difco BHI Broth Base 237200 2KG of Brain Heart Infusion powder (without agar)
Difco Agar 214510 2KG of Granulated Agar
Difco BHI Agar 241810 2KG of Brain Heart Infusion Powder with 7.5% Agar
in vitrogen LB Broth Base 12975-084 2KG of Luria Broth Base Powder (without agar)
Fisher Glass Coverslips 12-545-80 12mm glass coverslips
Falcon 24-well Tissue Culture Plate 35-3047 24 Well, Plasma-treated Tissue Culture Plate
Falcon 14mL Polystyrene tube 352051 14mL Polystyrene tubes
Falcon 96-well U-bottom plate 35-3077 Non-tissue culture treated 96-well plate
Corning 0.05% Trypsin, 0.53 mM EDTA (1X) 25-052-CI Stock solution of Trypsin EDTA for tissue culture
Corning DMEM (High glucose, high pyruvate) 15-013-CU DMEM media without FBS, glutamine, or antibiotics
Corning Pen/Strep/Glut Solution 30-009-CI Stock mixture of penicillin, streptomycin, and L-glutamine for tissue culture
Corning Gentamicin 30-005-CR 50mg/mL Stock solution of Gentamicin for tissue culture
Cellgro (Corning) L-Glutamine 25005197 Stock L-glutamine solution without antibiotics
Denville 75cm^2 Flask T1225 75cm^2 tissue culture treated flask
Denville 1.5mL microcentrifuge tubes 2013004 1.5mL microcentrifuge tubes
ATCC H9c2 Cardiac Myoblasts CRL-1446 Rat cardiac myoblasts
Hyclone Fetal Bovine Serum SH30070.63 Fetal Bovine Serum

References

  1. Freitag, N. E. From hot dogs to host cells: how the bacterial pathogen Listeria monocytogenes regulates virulence gene expression. Future Microbiol. 1, 89-101 (2006).
  2. Drevets, D. A., Bronze, M. S. Listeria monocytogenes: epidemiology, human disease, and mechanisms of brain invasion. FEMS Immunol Med Microbiol. 53, 151-165 (2008).
  3. Farber, J. M., Peterkin, P. I. Listeria monocytogenes. a food-borne pathogen. Microbiol. Rev. 55, 476-511 (1991).
  4. Lecuit, M. Understanding how Listeria monocytogenes targets and crosses host barriers. Clin Microbiol Infect. 11, 430-436 (2005).
  5. Lecuit, M. Human listeriosis and animal models. Microbes Infect. 9, 1216-1225 (2007).
  6. Bou Ghanem, E. N., et al. InlA promotes dissemination of Listeria monocytogenes to the mesenteric lymph nodes during food borne infection of mice. PLoS Pathog. 8, e1003015 (2012).
  7. Melton-Witt, J. A., Rafelski, S. M., Portnoy, D. A., Bakardjiev, A. I. Oral infection with signature-tagged Listeria monocytogenes reveals organ-specific growth and dissemination routes in guinea pigs. Infect Immun. 80, 720-732 (2012).
  8. Alonzo, F., Bobo, L. D., Skiest, D. J., Freitag, N. E. Evidence for subpopulations of Listeria monocytogenes with enhanced invasion of cardiac cells. J Med Microbiol. , (2011).
  9. Adler, A., et al. Inflammatory pseudotumor of the heart caused by Listeria monocytogenes infection. J Infect. 58, 161-163 (2009).
  10. Antolin, J., Gutierrez, A., Segoviano, R., Lopez, R., Ciguenza, R. Endocarditis due to Listeria: description of two cases and review of the literature. Eur J Intern Med. 19, 295-296 (2008).
  11. Brouqui, P., Raoult, D. Endocarditis due to rare and fastidious bacteria. Clin Microbiol Rev. 14, 177-207 (2001).
  12. Brusch, J. L. Cardiac infections in the immunosuppressed patient. Infect Dis Clin North Am. 15, 613-638 (2001).
  13. McCue, M. J., Moore, E. E. Myocarditis with microabscess formation caused by Listeria monocytogenes associated with myocardial infarct. Hum Pathol. 10, 469-472 (1979).
  14. Menard, C., et al. Modulation of L-type calcium channel expression during retinoic acid-induced differentiation of H9C2 cardiac cells. J Biol Chem. 274, 29063-29070 (1999).
  15. Czuprynski, C. J. Listeria monocytogenes: silage, sandwiches and science. Anim Health Res Rev. 6, 211-217 (2005).
  16. Grundler, T., et al. The surface proteins InlA and InlB are interdependently required for polar basolateral invasion by Listeria monocytogenes in a human model of the blood-cerebrospinal fluid barrier. Microbes Infect. 15, 291-301 (2013).
  17. Zeldovich, V. B., Robbins, J. R., Kapidzic, M., Lauer, P., Bakardjiev, A. I. Invasive extravillous trophoblasts restrict intracellular growth and spread of Listeria monocytogenes. PLoS Pathog. 7, e1002005 (2011).
  18. Kimes, B. W., Brandt, B. L. Properties of a clonal muscle cell line from rat heart. Experimental cell research. 98, 367-381 (1976).
  19. McMullen, P. D., et al. Genome sequence of Listeria monocytogenes 07PF0776, a cardiotropic serovar 4b strain. J Bacteriol. 194, 3552 (2012).

Play Video

Cite This Article
McMullen, P. D., Freitag, N. E. Assessing Bacterial Invasion of Cardiac Cells in Culture and Heart Colonization in Infected Mice Using Listeria monocytogenes. J. Vis. Exp. (99), e52497, doi:10.3791/52497 (2015).

View Video