Onderzoek naar de fagocytose van Leishmania met behulp van confocale microscopie

Leishmaniasis is een verwaarloosde tropische ziekte veroorzaakt door protozoaire parasieten van het geslacht Leishmania, resulterend in een breed spectrum van klinische manifestaties in de gewervelde gastheer, waaronder cutane leishmaniasis, mucocutane leishmaniasis en viscerale leishmaniasis¹. De Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) schat dat meer dan een miljard mensen risico lopen, met meer dan een miljoen nieuwe gevallen gemeld per jaar².

Leishmania spp. zijn obligate intracellulaire protozoën die overleven in gastheercellen, waaronder monocyten, macrofagen en dendritische cellen³. Leishmania-macrofaaginteractie is een complex proces waarbij meerdere gastheercelreceptoren en parasietliganden betrokken zijn, hetzij door directe interactie of door opsonisatie waarbij complementreceptoren betrokken zijn ^4,5. Klassieke oppervlaktereceptoren, zoals CR1, CR3, mannose-fucose, fibronectine, tolachtige en aaseterreceptoren, bemiddelen parasitaire aanhechting aan macrofagen ^6,7,8. Deze receptoren herkennen moleculen op het oppervlak van Leishmania, waaronder het 63 kDa glycoproteïne (gp63) en glycolipide lipofosfosfornaat (LPG)⁹. Dit zijn de meest voorkomende moleculen op het oppervlak van promastigoten en spelen een essentiële rol in de ondermijning van de immuunrespons van de gastheer, waardoor de vestiging van parasietinfectie in zoogdiercellen^{wordt bevorderd 10}. Nadat parasiet oppervlakteliganden binden aan macrofaagreceptoren, hoopt F-actine zich op op zoogdierceloppervlakken, die parasieten omringen terwijl ze gefagocyteerd zijn. Vervolgens leidt dit tot de vorming van een parasiet-geïnduceerd compartiment genaamd parasitophorous vacuole (PV), dat fagolysosomale kenmerken vertoont¹¹. Eenmaal binnen deze fagolysosomen ondergaan parasieten verschillende veranderingen die essentieel zijn voor overleving en vermenigvuldiging³.

De biogenese van PV’s is een sterk gereguleerd membraanhandelproces dat cruciaal is voor de intracellulaire overleving van deze ziekteverwekker¹². De vorming van dit compartiment is het gevolg van opeenvolgende fusiegebeurtenissen tussen fagosomen en compartimenten van de endocytische route van de gastheer. Klassieke celbiologische studies hebben aangetoond dat de rijping van PV’s de verwerving van monomere G-eiwitten Rab 5 en Rab 7-eiwitten omvat, die voornamelijk geassocieerd zijn met vroege en late endosoomrijping, respectievelijk¹³. Bovendien verwerven deze compartimenten lysosoom-geassocieerde membraaneiwitten 1 en 2 (LAMP 1, LAMP 2), de belangrijkste eiwitbestanddelen van het lysosomale membraan en microtubule-geassocieerd eiwit 1A/1B-lichte keten 3 (LC3), een autofagosoommarker¹⁴. Ondanks schijnbare overeenkomsten variëren de kinetiek van PV-formatie^15,16 en de morfologie van deze compartimenten afhankelijk van Leishmania-soorten. Infectie veroorzaakt door L. mexicana of L. amazonensis induceert bijvoorbeeld de vorming van grote compartimenten met een groot aantal parasieten¹⁷. Andere soorten, zoals L. braziliensis en L. infantum, vormen daarentegen kleinere vacuolen die normaal gesproken slechts één of twee parasieten bevatten in elke vacuole¹⁸.

Ondanks deze kennis rond gastheercel-Leishmania interactie, zijn de initiële gebeurtenissen veroorzaakt door contact tussen gastheerreceptoren en parasietliganden niet volledig opgehelderd. Van deze gebeurtenissen is bekend dat ze determinanten zijn van de uitkomst van parasietinfectie en zijn afhankelijk van parasietsoorten, het type gastheercelreceptoren dat wordt gerekruteerd om parasieten te herkennen en de activering van macrofaagsignaleringsroutes^19,20. Daarom is het essentieel om de moleculen te identificeren die betrokken zijn bij de biogenese van door Leishmania geïnduceerde PV’s en de rol (en) te bepalen die deze moleculen spelen bij het vaststellen en uitpakken van infecties. Hier beschrijven we een methode voor het monitoren van vroege gebeurtenissen die optreden tijdens de fagocytose van Leishmania, inclusief binding, internalisatie, fagosoomvorming en rijping. Dit werk zou kunnen helpen bij het verduidelijken van de deelname van PLC, Akt, Rab5, Rab7 en LC3 aan de vorming van PV’s geïnduceerd door verschillende Leishmania-soorten. Belangrijk is dat dit protocol kan worden gebruikt om de deelname van andere eiwitten die betrokken zijn bij PV-rijping te onderzoeken. Toekomstige studies zullen de kennis uitbreiden rond mechanismen die betrokken zijn bij leishmania-gastheer celinteractie en bijdragen aan het ontwerp van nieuwe chemotherapeutische strategieën.