This article presents two protocols: one to measure anaerobic bacteria that can successfully invade and survive within the host, and the other to visualize anaerobic bacteria interacting with host cells. This study can be applied to any cultivable anaerobe and any eukaryotic cell type.
Анаэробные бактерии гораздо больше, чем аэробов во многих нишах человека, таких как кишечника, полости рта, влагалища и. Кроме того, анаэробные инфекции являются общими и часто из числа коренного населения. Способность некоторых анаэробных патогенных микроорганизмов к вторжению клетки человека дает им адаптивные меры побега врожденный иммунитет, а также модулируют поведение клеток-хозяев. Однако, убедившись, что анаэробные бактерии живут при экспериментальном исследовании событий может создать проблемы. Porphyromonas gingivalis, грамотрицательные анаэробы, способен вторжения различные эукариотических без фагоцитирующих клеток. В этой статье описывается, как успешно культура и оценить способность P. gingivalis вторгнуться пупочной вены человека эндотелиальных клеток (HUVECs). Были разработаны два протокола: один для измерения бактерии, которые могут успешно вторжения и выжить в хосте, а другой для визуализации бактерий, взаимодействующих с клетками-хозяевами. Эти методы требуют использования в anaeРобик камера для подачи P. gingivalis с анаэробной среде для оптимального роста.
Первый протокол основан на анализе антибактериальной защиты, которая в значительной степени используется для изучения вторжение клеток-хозяев бактериями. Тем не менее, антибиотик анализ защита ограничена; только внутриклеточные бактерии, которые культивируемых после лечения антибиотиками и клетки-хозяина лизиса измерить. Для оценки всех бактерий, взаимодействующих с клетками-хозяевами, и живых и мертвых, мы разработали протокол, который использует флуоресцентной микроскопии для изучения хозяин-патоген взаимодействия. Бактерии флуоресцентно меченных с 2 ', 7'-бис- (2-карбоксиэтил) -5- (и-6) -carboxyfluorescein ацетоксиметил эфир (BCECF-AM) и использовали для инфицирования эукариотических клеток в анаэробных условиях. После фиксации с параформальдегидом и проницаемости с 0,2% Triton X-100, клетки-хозяева помечены TRITC фаллоидином и DAPI для обозначения клеток цитоскелета и ядра, соответственно. Несколько ИМАГЭС, принятые на различных координационных центров (Z-стека) получены для височно-пространственной визуализации бактерий. Методы, используемые в данном исследовании, могут быть применены к любому обрабатываемой анаэробной и любой эукариотической типа клеток.
Анаэробные бактерии колонизируют практически все поверхности человеческого тела. Хотя преобладает в флоры кишечной и мочеполовой путей, где концентрация кислорода низка, они также существуют на высоких уровнях на коже, во рту, носу, горле и 1. Анаэробные бактерии являются частой причиной эндогенных инфекций и часто изолированы от больных сайтов. Тем не менее, из-за их разборчивого природы, анаэробы может быть трудно выделить и культивировать. Исследования с участием анаэробных бактерий должно быть сделано в ограниченных условиях. Современные методы анаэробной-культуры позволяют исследователям имитировать настройки анаэробные, необходимые для изучения многих анаэробных лабораторных штаммов или клинических изолятов даже 2,3.
Патогенные бактерии анаэробные разработала динамичные отношения и сотрудничество с эволюцией клеток-хозяев, в которых они проживают. Большинство анаэробов чувствительны к убийству принимающей иммунного ответа до достижения infectiленные уровни. Тем не менее, некоторые патогенные бактерии выработали механизмы эвакуации из или подорвать иммунного ответа. Они достичь этой цели с помощью таких механизмов, как уклонение от иммунного распознавания, обезвреживания иммунных медиаторов, изменения клеточного иммунитета, вторжения клеток-хозяев, и изменения иммунных сигнализации 4. Porphyromonas gingivalis, грамотрицательная анаэробные причастны как в устной и внеротовые заболевания, Одним из примеров весьма адаптированной бактериальным патогеном, способной вызвать патогенные изменения в организме хозяина 5-7.
Карманы биопленки налета начисленные в глубоких трещинах, образующихся между зубами и десневой ткани слизистой оболочки может питать анаэробные бактерии, которые защищены от атмосферного кислорода 8. Эти зубодесневых карманов служить нишей для различных анаэробных патогенных микроорганизмов, таких как P. gingivalis 9. П. gingivalis является краеугольным камнем патоген, который способен переделыватьING устное микробное сообщество в целях содействия развитию и прогрессирования заболеваний пародонта 10. Это производит большое количество факторов вирулентности, которые активны в отношении широкого спектра хозяев, и белками обеспечивает механизмы для уклонения от защитных сил организма 11. Он также способен вторжения эпителиальные, эндотелиальные, фибробластов и клеток периодонтальной связки в пробирке 12-14 и в естественных условиях 15. Эффективно вторжения клеток-хозяев, Р. gingivalis может избежать иммунитет хозяина. Эффективное вторжение клетках-хозяевах позволяет не только бактерии, чтобы избежать защитные силы организма, но также служит в качестве резервуара для будущего повторной инфекции, а также изменяет клетки-хозяина. Исследования молекулярных механизмов, участвующих в адгезии и интернализации бактерии клетками-хозяевами необходимы. Исследования в нескольких лабораториях ориентирована на понимание молекулярных событий, связанных с интернализации P. gingivalis клетками-хозяевамиа также механизмов, используемых для подавления и захватить иммунный ответ и выжить враждебных защитными механизмами.
Есть много анализы, способные идентификации и характеристике патогенов, которые способны вторжения клеток-хозяев. Тем не менее, исследования в пробирке с анаэробных патогенов представляют многие экспериментальные проблемы для исследователя главным образом, потому что это трудно выполнить исследования, которые полагаются на громоздких инструментов в отсутствие кислорода. Это усугубляется тем, что эукариотические клетки требуют кислорода для роста и, следовательно, должны быть получены отдельно в культуре ткани инкубатора. Один из способов избежать таких препятствий будет проводить исследования под атмосферным кислородом, но, что бы сделать рост анаэробных бактерий невозможно. Другой способ заключается в использовании тепла убитых бактерий, чтобы заразить и изучить хост-клеточные взаимодействия. Тем не менее, существуют различия между тепловыми убитых и жизнеспособных бактерий, которые уменьшают релевантность хозяин-патоген interacti16. Это центральный учиться жизнеспособные бактерии с неизмененной выражения, взаимодействующего с клетками-хозяевами; Следовательно, способы культивирования P. для gingivalis в обстановке анаэробного даны. Кроме того, две простые рентабельные протоколы продемонстрировано оценки способности P. gingivalis быть усвоены пупочной вены человека эндотелиальных клеток (HUVECs). Первый протокол основан на популярной антибиотиками анализа защиты. Хотя анализ прост, соображения при использовании анаэробных микроорганизмов приведены. Второй протокол требует использования флуоресцентного сканирующего микроскопа визуализировать взаимодействие и внутреннюю P. gingivalis. Каждый метод имеет свои ограничения и преимущества, которые будут обсуждаться, чтобы обеспечить исследователю план для изучения инвазивность анаэробных бактерий. Хотя в настоящее время рукопись изучает Р. gingivalis и HUVECs, эти протоколы могут быть использованы для многих других анаэробных бактерий, а такжеа для других типов клеток-хозяев.
Все вышеперечисленные методы могут быть использованы для разработки конкретных анализов для оценки взаимодействия анаэробных бактерий с эукариотических клетках. Тем не менее, есть несколько соображений, чтобы успешно выполнять эксперименты. Во-первых, являются микробные штаммы быт?…
The authors have nothing to disclose.
We would like to thank Dr. Hiroshi Miyazaki, Dr. Scott Henderson, Dr. Todd Kitten, Dr. Justin Hutcherson, Dr. Catherine Jauregui, and Collin R. Berry. This work was supported by NIH NIDCR grants R01DE016124, R01DE018039, and R01DE023304 to J.P. Lewis.
Microscopy was performed at the VCU Department of Anatomy and Neurobiology Microscopy Facility, supported, in part, with funding from NIH-NINDS Center core grant (5P30NS047463).
Vinyl Anaerobic Chamber-Type B | Coy Laboratory Products | Model 2000 incubator | |
TSA II Trypticase Soy Agar w/5% Sheep Blood | BBL | 221261 | |
Human Umbilical Vein Endothelial Cells 10-donor Pool | LifeLine Technology | FC-0044 | |
VascuLife VEGF Medium Complete Kit | LifeLine Technology | LL-0003 | |
TrypKit | LifeLine | LL-0013 | |
Saponin | Riedel-de Haen | 16109 | |
Gentamicin Sulfate Salt | Sigma-Aldrich | G-1264 | |
Metronidazole | Sigma-Aldrich | M-3761 | |
BCECF-AM | LifeTechnologies | B1150 | |
TRITC Phalloidin | Sigma-Aldrich | P1951 | |
18 mm Circular Coverslips | Electron Microscopy Sciences | 72222-01 | |
VectaShield Mounting Medium with DAPI | Vector Laboratories | H-1200 |