Bu iletişim kuralı, fluorescently etiketli T. cruzi şeffaf Zebra balığı larva enjekte ve parazit hareketliliği hafif levha Floresans mikroskobu kullanılarak vivo gözlendi.
Chagas hastalığı Trypanosoma cruzikimin hareketliliği sadece yerelleştirme, hücresel bağlama ve işgali için de önemli değil, neden olduğu paraziter bir enfeksiyondur. Hayvan modellerinde geçerli: T. cruzi çalışmanın parazit davranışını anlamak için bir meydan okuma enfeksiyon insanlarda ilk aşamalarında temsil eden parazitler içinde vivo sınırlı gözlem izin. Bu protozoon kamçılı aşamasında hem vektör hem de memeli ev sahibi var, ama onun hareketliliği vivotanımlayan hiçbir çalışma vardır. Bu projenin amacı T. cruzi hareketliliği damar sisteminde değerlendirmek için canlı omurgalı Zebra balığı modeli kurmak oldu. Larvaları ile fluorescently enjekte edildi şeffaf Zebra balığı trypomastigotes etiketli ve hafif levha Floresans mikroskobu (LSFM), yüksek optik çözünürlük ile canlı organizmalar görselleştirmek için invaziv bir yöntem kullanarak görülmektedir. Parazitler bu teknik için confocal karşılaştırıldığında duyarlilik nispeten düşük riski nedeniyle uzun bir süre için görüntülenmeyecektir veya epifluorescence mikroskobu. T. cruzi parazitleri farklı boyutta kan damarları ve sarısını canlı Zebra balığı dolaşım sistemi de seyahat tespit edildi. Onlar sarısı sac duvar ve kalp kasılma ile ilişkili güçlü kuvvetler rağmen Atriyoventriküler kapak ekli görülebiliyordu. T. cruziLSFM-Zebra balığı aşısını larva bir yöntemdir parazitler dolaşan görselleştirmek için kullanılan ve onların tropism, geçiş desen ve motilite canlı hayvan kalp-damar sisteminin dinamik ortamda değerlendirmek bir değerli.
Chagas hastalığı protozoon parazit tarafından neden T. cruzi. Yaklaşık 6-7 milyon kişi dünya çapında T. cruziile bulaşmış. Hastalık esas olarak Latin Amerika’da iletilir, ama Amerika Birleşik Devletleri, Kanada ve birçok Avrupa yanı sıra özellikle geçiş enfekte bireylerin1nedeniyle bazı batı Pasifik ülkeleri bildirilmiştir. Chagas büyük ölçüde vektör kaynaklı ve iletilen insanlara “kissing bugs” olarak bilinen Triatominae alt familya hematophagic böceklerin dışkı ile temas. Ancak, T. cruzi kan nakli, dikey anne çocuk veya parazitler2ile kontamine yiyeceklerin yenmesi için nakil yolu ile de bulaşabilir. Enfeksiyon genellikle asemptomatik veya yapısal semptomatik ve 6 ila 8 hafta sürer Akut Faz sonra hangi nişan bağışıklık sisteminin parazit yük kontrol eder, ama enfeksiyon3tamamen ortadan kaldırmaz. Çoğu kişiler sonra bir kronik asemptomatik dönem girin; Ancak, neredeyse hastaların % 30 kardiyak sistem ve daha az sıklıkla sindirim ve sinir sistemleri güvenliği aşılan4olan bir semptomatik kronik faz geliştirmek. Bu senaryo yana aşı yok ve sadece iki etkili ilaçlar için Chagas hastalığı tedavi ve kontrol için bir meydan okuma sunuyor: benznidazole ve nifurtimox. Her iki tedavi uzun süreli yönetim gerektirir ve ciddi yan etkileri2olabilir.
T. cruzi davranışını anlamak artan davranış vivo paraziter geçiş, hücresel eki ve işgal ev sahibi içinde belirleyen anahtar olduğunu; vivo modellerin eksikliği yeni tedavi yaklaşımları gelişimi sınırlar. Vitro çalışmalar T. cruzi enfeksiyon trypomastigotes hareket bağlama konak hücre zarlarında ve sonraki hücresel işgali5için önemli olduğunu göstermiştir. Trypomastigotes ortak kültür duyarlı hücre hattı ile enerji tükenmesi hücresel işgali6azaltmak için gösterilmiştir. İlginçtir, trypanosomatids, kamçı hareket de parazit özel antikorlar7karşı bir kaçırma mekanizması olarak karakterize.
Kamçı hareketliliği kapsamlı bir şekilde okudu vitro Trypanosoma brucei, Afrika tripanozomiyasına8neden yakından ilgili bir parazit olmuştur. Vitro çalışmalar bu Tripanozomlar hareketliliği, kan veya vücut sıvıları, viskozite ve engelleri kan hücrelerinin temsilcisi varlığı da dahil olmak üzere koşullarının simülasyonu parazit ileri hareketi9 önemli gösterdi . Derecede-in henüz bu parazitler ve kan dolaşımına vivo içindeiçinde hareket görselleştirmek mümkün olmamıştır.
Zebra balığı larva ana bilgisayar-patojen etkileşim içinde vivoeğitim için güçlü bir model vardır. Bunlar küçük, ucuz ve Chagas hastalığı için kurulan diğer omurgalı modellerle karşılaştırıldığında yükseltmek nispeten kolay. Zebra balığı var doğuştan gelen ve edinilmiş bağışıklık sistemleri insanlara benzer, ama onların edinilmiş bağışıklık sistemi 4 gün sonrası döllenme (dpf) geliştirmeye başlar ve başka bir birkaç hafta10için olgun değil. Erken geliştirme sırasında sadece makrofajlar bulunduğunda, parazit davranış hemen bağışıklık girişim10olmadan çalışmak için büyük bir pencere var. Ancak, Zebra balığı larva patojen davranış eğitimi omurgalı bir model olarak kullanan en büyük avantajı mikroskobik eleme ve11görüntüleme için mükellef geliştirmelerde optik saydamlıklarını yatıyor. Ayrıca, Balık genetik işlemek için birden çok araç vardır. Örneğin, Casper zorlanma ile pigmentasyon tamamen şeffaf ve yararlı görselleştirme bireysel organları ve gerçek zamanlı izleme enjekte hücreler12hayvan yapma, Zebra balığı mutant bir çizgidir.
Bir imkânsızlık görüntüleme, yüksek satın alma hızları ve büyük penetrasyon derinliklerinde iyi resim kalitesine sahip ve düşük hızla hareket eden parazitlerin canlı Zebra balığı confocal kullanarak veya epifluorescence mikroskobu boyuna gözlem bir anahtar sınırlaması yatıyor duyarlilik riski. Hafif levha floresan micsroscopy (LSFM) bu gözlemler izin vermek için bu sınırlamalar üstesinden gelir gelişmekte olan bir görüntüleme tekniğidir. Floresan ve sadece odak düzlemi algılama amacın aydınlatan ikinci bir dik aydınlatma hedefi tespit etmek için bir hedefi kullanarak, yüksek çözünürlüklü optik bölümleri olduğu gibi confocal mikroskop ama ile elde etmek mümkündür önemli ölçüde azaltılmış duyarlilik, hatta epifluorescence mikroskobu13ile ilgili olarak. Burada kullanılan LSFM teknik tek uçak aydınlatma mikroskobu (ince bir levha ile ışık Zebra balığı larva içinde tek bir uçağı aydınlatan istenmeyen anlık ileti), denir.
Bu metodoloji amacı T. cruzi hareketliliği ve ilgili davranışları vivo içindeanlamak için uygun bir enfeksiyon model olarak larva Zebra balığı kurmaktır. Bunu gerçekleştirmek için biz şeffaf Zebra balığı larva fluorescently etiketli trypomastigotes, insanlar, enfeksiyon için sorumlu hücresel formu ile enjekte ve T. cruzi hareketinde Zebra balığı kalp-damar dolaşımını tespit LSFM kullanarak.
Bu çalışmada patojen davranış vivo içindeçalışmak için hayvan bir model olarak Zebra balığı avantajları vurgular. Özellikle, bu çalışma onun doğal ortamda patojen T. cruzi görselleştirmek için bir yöntem öneriyor: hematic dolaşım. Dolaşım microenvironment balık çevre memeliler karşılaştırılabilir ve trypanosomatids seyahat, bağışıklık sistemi kaçırmak ve için o çevre25enfeksiyonunda hücrelere bağlama için mekanizmalar geliştirmişlerdir. Bu iletişim kuralı T. cruzi bir insan hücre satırı kültürünü ve floresan etiketleme için kamçı formları sonraki yalıtım için en uygun bir yordamın açıklaması sunmaktadır. Daha sonra daha sonra montaj ve LSFM kullanarak görselleştirme için şeffaf Zebra balığı içine parazit başarılı enjeksiyon için uygun ayarları gösterir. Son olarak, bu iletişim kuralı parazit konumu ve LSFM kullanarak dolaşım hareketinde etkin ve etkili vivo içinde görüntüleme için öneriler sunar.
Tripanozomlar kamçı hücre gövdesinden akan ve posterior bölgede çıkar ve asmak organizma26ön kısmında ücretsiz. T. cruzi kendisi kamçı asıl olayın asalağın tüm vücudu undulates vücut önünde sallayarak tarafından propels. Kamçı hareket sadece T. brucei27 (Afrika tripanozomiyasına sorumlu ajan) olduğu gibi parazit hareketliliği için vazgeçilmez değil ama aynı zamanda T. cruziiçinde5 gösterildiği hücresel enfeksiyon için kullanılır ,28. Zebra balığı olmamasına rağmen T. cruziiçin doğal ev sahibi, asıl olayın asalağın hareketliliği burada açıklanan protokolleri kullanarak gelişmekte olan bir kardiyovasküler dolaşım sisteminde okudu. Ayrıca, cyprinids, Zebra balığı, T. carassii ve T. borreli25. gibi sınıf bulaştırmak Tripanozomlar türü bulunmaktadır Bu parazit türler gerçek zamanlı olarak çalışma hareketleri ve bu trypanosomatids eki mekanizmaları için kullanılabilir; Bu tür çalışmalar memeli hücre enfeksiyon sürecine içgörü ödünç verebilirim.
Bu çalışmada, hareketli T. cruzi enjekte gözlenen aşısını balık kardiyovasküler dolaşım seyahat, opak eritrositler ile birlikte hareket ve kardiyovasküler sistem duvar yapıları yapıştırma parazitler vardı. Biz uzun çalışma mesafesi 10 X akromatik ile ev yapımı LSFM kullanılan hava amaç (17.6 mm) 0,25 sayısal bir diyafram ile aydınlatma kol için. 40 X apochromatic su daldırma amacı 0,8 sayısal bir diyafram ve 3.5 mm çalışma mesafesi ile algılama kol için kullanıldı. Aydınlatma amaç odası dışında iken algılama amaç örnek odasına dalmış. Bir coverslip ile mühürlü odası ve optik tutkal Lorenzo ve ark. içinde gösterildiği gibi aydınlatma ışını odası, girmek izin verilen bağlantı noktası 18 için aydınlatma, biz 50 mW DPSS laser 488 kullanılan nm olan güç bir Acousto optik Tunable filtre tarafından modüle. Algılama yol filtreleri yeşil flüoresan Protein (GFP) veya FITC ile uyumlu kullanılır. Bir kılcal örnek sahibi (ideal ile otomatik rotasyon) ve sıcaklık kontrolü örnek odası ile donatılmış hafif levha mikroskop bu uygulama için uygun olmalıdır. Mikroskop hizaladım ve üretici yönergelerine veya satın alma önce kullanıcının laboratuvar standart protokolleri göre gerekirse kalibre. Bu protokol için istenmeyen anlık ileti yazılımı19kullanma mikroskop kontrol.
Zebra balığı dolaşımda bulunan larvalar paraziter eki etkili olduğuna dikkat etmek önemlidir. Kardinal ven parazitler için kadar birkaç dakika bağlı kaldı; kalbinden, subaplar ve duvarlar, kalp kasılma ile salınan tutundu. Daha fazla çalışmaları olup olmadığını T. cruzi kan akımı yönde drift akan eritrositler etkileşim aydınlatmak için kalır. Önceki vitro çalışmalar sağlam yapılar (Yani, kan hücreleri) varlığı veya artmış viskozitesi kan vitrotaklit etmek için sıvı göstermiştir, hareketliliği ve parazit hızı üzerinde önemli bir etkisi vardır 9.
Fagositik hücreleri, başlangıçta enfekte hücre türü29amastigotes kaçış sonra T. cruzi enfeksiyon insanlarda seyri ile ilgili birçok soru vardır. Örneğin, hedef organları nasıl gelecekler mi? Kalp, sindirim ve merkez sinir sistemi gibi tercih edilen organlara tropism mekanizmaları nelerdir? O parazitleri en yüksek yoğunluğa sitenin olduğu ilginçtir, bu çalışmada parazitleri başlangıçta kalbinden görüntüsü. Ancak, CFSE sinyal daha sonra 7 gün sonrası enjeksiyonu ile gelişmekte olan bağırsaklarda biriken. Balık ve memeliler anatomisi farklı olsa da, bu çalışmanın sonuçları parazitler tropism bilinen tercih edilen hedef organları organizma farklılıklara rağmen doğru sergilenen gözlendi gibi tropism, bir tür göstermektedir. Bu çalışmanın önemli bir sınırlama ile ilgili deneylerde kullanılan sıcaklık. Zebra balığı larvaları yaklaşık 28 °C tüm işlem sırasında tutulmalıdır. Bu sıcaklık vektör konak (Triatominae alt familya böcekler) benzer olduğu halde, son ana bilgisayarlar (yaklaşık 37 ° C) oluşturan sıcak kanlı memeliler oldukça farklıdır. T. cruzi kamçılı yaşam formları her iki konaklarda sahip olduğu bilinmektedir; Ancak, bu faktör içinde vivohayvan davranışlarında bir etkisi olabilecek akıldan çıkarmamak önemlidir.
4 hafta fertilizasyon deftere nakletmeden fish´s edinilmiş bağışıklık sistemi olgun olmamasına rağmen doğuştan gelen bağışıklık sistemi içinde erken10geliştirme etkindir. Fagositlerlerce yuttu Tripanozomlar (veri gösterilmez) etiketli 48 veya 96 hpf, gibi erken tespit edildi. Bu parazit görselleştirme için zaman pencere sınırlar. Ancak, bir çalışma fish´s bağışıklık yanıtı değerlendirirken üzerinde odaklanmak için olsaydı, daha sonraki aşamalarında enjeksiyon önerilebilir. Ayrıca, parazitler ve enjeksiyon ile Etiketlenmiş makrofajlar transgenik balık satırlara veya diğer hücreleri bağışıklık sisteminin parazit eki ve olası endositoz mekanizmaları eğitim yararlı olabilir. Bu parazitler CFSE ile etiketlenir, transgenik hücre etiket-meli değil var olmak GFP ve bir işaretleyici sarı veya kırmızı sonunda spektrum gereklidir unutmamak önemlidir.
Parazit hareket detaylı yönü değerlendirmek için onların yörünge 3 boyutlu (3D) takip etmek yararlı olabilir. 3 boyutlu görselleştirme ve işlemi yeniden inşası için yüksek hızlı bir sistem gereklidir. Bu protokol için kullanılan ekipman ile sadece bir düzlemde parazitler görselleştirmek mümkündür. Bu durumda, parazit hareketi sırasında odak düzlemi istikrarı korumak ve onun yörünge bir düzlemde kayıt öncelik.
Burada önerilen metodoloji parazit davranış kardiyovasküler dolaşımda daha ayrıntılı araştırmaya yol açıyor. Özetle, Zebra balığı larva içinde canlı floresan parazitler görüntüleme için temel adımlar şunlardır:(i) erken taranmış embriyo (24-48 hpf) veya larva veya hayvanlar arasında 72-96 hpf yok pigmentasyon ile böylece bunlar şeffaf ve enjekte etmek kolay kullanımı; (ii) görüntü larva sonra en kısa zamanda enjeksiyon parazit izni Fagositik hücreleri tarafından önlemek için; ve (iii) LSFM (örneğin, Perikardiyal bölgesi) ilgi sitesi üzerinde odaklanmak ve odak korumak. Roman Bu yordam trypomastigotes görselleştirme bir ortamda ilk kez T. cruzi yaşayan bir organizma çalışma imkanı sağlamaktadır doğal enfeksiyon çevresinden karşılaştırılabilir verir.
The authors have nothing to disclose.
Bu eser Convocatoria Interfacultades Vicerrectoría de Investigaciones de la Universidad de los Andesve USAID araştırma ve yenilik Fellowship programı tarafından desteklenmiştir. Biz Juan Rafael Buitrago ve Yeferzon Ardila balık bakım ve yardım için teşekkür ederiz.
0.5-10 μL Micropipette | Fisherbrand | 21-377-815 | |
Agarose RA | Amresco | N605 | Regular |
Agarose SFR | Amresco | J234 | Low Melting point |
Aquarium salt | Instant ocean | SS15-10 | |
Cell Count chamber | Boeco | Neubauer | |
Cell culture flasks | Corning | 430639 | |
Centrifuge | Sorvall | Legend RT | |
CFSE | ThermoFisher | C34554 | |
Detection objective | Nikon 40x 0.8NA | 40x CFI APO NIR | |
DMEM medium | Sigma-Aldrich | D5648 | |
Dumont #5 fine forceps | World precision Instruments | ||
Ethyl 3-aminobenzoate methanesulfonate salt (Tricaine) | Sigma-Aldrich | A5040 | |
Fetal calf serum (FCS) | Eurobio | CVFSVF00-01 | |
Filter | Chroma | ET-525/50M | |
Glass capillaries for embryo mounting | Vitrez Medical | 160215 | |
Glass capillaries for pulling needles | World precision instruments | TW100-4 | |
Glucose | Gibco | A2494001 | |
HEPES | Gibco | 156300-80 | |
Incubator | Thermo Corporation | Revco | |
Larval microinjection mold | Adaptive Science Tools | I-34 | |
Laser | Crystalaser | DL488-050 | |
L-glutamine | Gibco | 250300-81 | |
Methylene blue | Albor Químicos | 12223 | |
Micromanipulator | Narishige | MN-153 | |
Micromanipulator system | Sutter Instrument | MP-200 | For LSFM |
Micropipette puller device | Narishige | PC-10 | |
Microscope | Olympus | CX31 | |
Microscope (inverted) | Olympus | CKX41 | |
Multipurpose microscope | Nikon | AZ100M | |
Neubauer counting chamber | Boeco Germany | ||
Penicillin-streptomycin | Gibco | 15140-163 | |
Petri dish 94×16 | Greiner bio-one | 633181 | |
Plastic pasteur pipette | Fisherbrand | 11577722 | |
Rotation stage | Newport | CONEX-PR50CC | |
RPMI-1640 medium | Sigma-Aldrich | R4130 | |
Sodium pyruvate | Gibco | 11360-070 | |
Stereoscope | Nikon | C-LEDS | |
Tricaine (MS-222) | Sigma-Aldrich | 886-86-2 | |
TRIS | Amresco | M151 | |
Trypsin-EDTA (0.25%) | Gibco | R-001-100 | |
Tubes 15 ml | Corning | 05-527-90 |