معلومة

البلعمة والبكتيريا

البلعمة والبكتيريا


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

تبلعم البكتيريا الغازية بالبلعمات. البالعات هي خلايا بيضاء متخصصة. ولكن ، إذا كانت الخلايا غير البلعمية مصابة بالبكتيريا ، فكيف تتعامل هذه الخلايا مع هذا الوضع؟ هل يستسلمون للبكتيريا؟


لكي تصاب الخلايا بالبكتيريا ، تظل بعض البكتيريا موجودة في الدم. هذه لا تزال تبتلعها البالعات بنفس الطريقة. ومع ذلك ، بمجرد ابتلاع المستضدات الموجودة على سطح البكتيريا توضع على سطح البلعمة ، وهذا ما يعرف باسم خلية تقديم المستضد (APC). ترتبط الخلايا الليمفاوية المتخصصة المعروفة باسم الخلايا اللمفاوية بهذه المستضدات ثم تنقسم. ثم تحفز هذه الخلايا التائية السامة للخلايا التي تفرز مادة كيميائية تعرف باسم البيرفورين. يقوم البرفرين بعمل ثقوب على غشاء الخلايا المصابة "غير البلعمية" مما يسمح للماء بالدخول. يؤدي هذا بشكل أساسي إلى انفجار الخلية والبكتيريا ، المعروف باسم تحلل الخلية.

لذلك يتم تدمير الخلية المصابة ببساطة ما لم تكسر الإنزيمات المائيّة البكتيريا.


أصول البلعمة وتكوين حقيقيات النوى

البلعمة ، أي ابتلاع الخلايا حقيقية النواة للجزيئات الكبيرة ، توجد في كائنات متنوعة وغالبًا ما يُعتقد أنها مركزية لأصل الخلية حقيقية النواة ، على وجه الخصوص ، لاكتساب التعايش الداخلي البكتيري بما في ذلك سلف الميتوكوندريا.

نتائج

تكشف المقارنات بين مجموعات البروتينات المتورطة في البلعمة في حقيقيات النوى المختلفة عن تنوع شديد ، مع عدد قليل جدًا من المكونات المحفوظة للغاية والتي لا تمتلك عادةً متماثلات بدائية النواة يمكن التعرف عليها بسهولة. ومع ذلك ، فإن التحليل الوراثي لتلك البروتينات التي توجد لها مثل هذه المتجانسات يعطي أدلة على الأصل المحتمل للبلعمة. الاستنتاج المركزي هو أن مجموعة فرعية من الأركيا تشفر الأكتينات التي لا تكون أحادية النوى فقط مع أكتينات حقيقية النواة ولكنها تشترك أيضًا في ميزات هيكلية فريدة مع البروتينات المرتبطة بالأكتين (Arp) 2 و 3. تعتمد جميع عمليات البلعمة بشكل صارم على إعادة تشكيل الهيكل الخلوي الأكتيني تشكيل خيوط متفرعة يكون Arp2 / 3 مسؤولاً عنها. يشير وجود السمات الهيكلية المشتركة في Arp2 / 3 والأكتينات البدائية إلى أن الأسلاف المشتركة للأكتين البدائية وحقيقية النواة كانت قادرة على تكوين خيوط متفرعة ، مثل Arp2 / 3 الحديث. يبدو أن عائلة Rho GTPases التي تعد منظمات منتشرة في كل مكان للبلعمة في حقيقيات النوى من أصل بكتيري ، لذلك بافتراض أن مضيف التعايش الداخلي للميتوكوندريا كان آركيون ، فإن جينات GTPases تأتي عبر نقل الجينات الأفقي من التعايش الداخلي أو في حدث سابق .

استنتاج

تشير النتائج الحالية إلى سيناريو افتراضي لتكوُّن حقيقيات النوى ، حيث لم يكن للسلف البدائي لحقيقيات النوى جدار خلوي (مثل الحديث ثيرموبلازما) ولكن كان لديه هيكل خلوي قائم على الأكتين بما في ذلك خيوط الأكتين المتفرعة التي سمحت لهذا الكائن الحي بإنتاج نتوءات غشائية مدعومة بالأكتين. ستعمل هذه النتوءات على تسهيل الابتلاع العرضي للبكتيريا ، والتي أصبحت واحدة منها في النهاية الميتوكوندريا. أدى الحصول على التعايش الداخلي إلى تكوين حقيقيات النوى ، على وجه الخصوص ، ظهور نظام الغشاء الداخلي الذي أدى في النهاية إلى تطور البلعمة من النوع الحديث ، بشكل مستقل في العديد من سلالات حقيقية النواة.

المراجعين

تمت مراجعة هذه المقالة بواسطة Simonetta Gribaldo و Gaspar Jekely و Pierre Pontarotti. للحصول على المراجعات الكاملة ، يرجى الذهاب إلى قسم تقارير المحكمين.


يعزز الديكساميثازون البلعمة والقتل البكتيري بواسطة الخلايا الوحيدة البشرية / الضامة في المختبر

المراسلات: Annette van der Goes ، قسم بيولوجيا الخلية والمناعة ، كلية الطب ، Vrije Universiteit ، Van der Boechorststraat 7 ، 1081 BT ، أمستردام ، هولندا. E-mail: [email protected] ابحث عن المزيد من الأوراق البحثية بواسطة هذا المؤلف

قسم بيولوجيا الخلية والمناعة ، كلية الطب ، جامعة فري ، أمستردام ، هولندا

قسم بيولوجيا الخلية والمناعة ، كلية الطب ، جامعة فري ، أمستردام ، هولندا

قسم بيولوجيا الخلية والمناعة ، كلية الطب ، جامعة فري ، أمستردام ، هولندا

قسم بيولوجيا الخلية والمناعة ، كلية الطب ، جامعة فري ، أمستردام ، هولندا

المراسلات: Annette van der Goes ، قسم بيولوجيا الخلية والمناعة ، كلية الطب ، Vrije Universiteit ، Van der Boechorststraat 7 ، 1081 BT ، أمستردام ، هولندا. E-mail: [email protected] ابحث عن المزيد من الأوراق البحثية بواسطة هذا المؤلف

قسم بيولوجيا الخلية والمناعة ، كلية الطب ، جامعة فري ، أمستردام ، هولندا

قسم بيولوجيا الخلية والمناعة ، كلية الطب ، جامعة فري ، أمستردام ، هولندا

قسم بيولوجيا الخلية والمناعة ، كلية الطب ، جامعة فري ، أمستردام ، هولندا

الملخص

أحد إجراءات الجلوكوكورتيكويد (GC) في التصلب المتعدد (MS) هو تأثير مثبط على إزالة الميالين. يمكن أن يحدث هذا بسبب انخفاض عدد الضامة المتسللة و / أو التأثير على البلعمة في المايلين. نحن هنا نتحرى تأثير GC على البلعمة في المايلين. على عكس ما كان متوقعًا ، وجدنا أن احتضان الخلايا الوحيدة البشرية بالديكساميثازون (DEX) لمدة 48 ساعة زاد (حوالي ثلاثة أضعاف) البلعمة في المايلين. لم يقتصر تعزيز البلعمة بواسطة حيدات الإنسان على الميالين. تمت زيادة البلعمة من الجسيمات المختلفة بوساطة مستقبلات الضامة المختلفة بواسطة DEX. وجدنا أن ليس فقط البلعمة المكورات العنقودية الذهبية تم زيادة البكتيريا ، ولكن قتل هذه البكتيريا كان على الأقل ضعف الفعالية بعد الثقافة باستخدام DEX. عامل نخر الورم α إنتاج الضامة المشتقة من الخلايا الوحيدة البشرية المستحثة بواسطة عديدات السكاريد الدهنية و بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية تم قمعه بواسطة DEX. تُظهر نتائجنا معًا أن DEX يعزز البلعمة للجسيمات بواسطة الخلايا الوحيدة البشرية وبالتالي قد يساهم في إصلاح الأنسجة بعد تلف الأنسجة المناعي أو العدوى. تلقي هذه البيانات ضوءًا جديدًا على التطبيق السريري لـ GC. J. ليوكوك. بيول. 67: 801–807 2000.


اقتران البلعمة بالتهاب

الالتهاب سيف ذو حدين ويجب تنظيمه بإحكام. من المعروف منذ فترة طويلة أن البلاعم تصمم استجابات مناسبة للعامل الممرض ، على الرغم من أن الآلية الكامنة وراء هذا التنظيم الرائع لم تكن معروفة. في الآونة الأخيرة ، تم تركيز الكثير من الاهتمام على عائلة TLRs ، PRRs التي تكشف عن عدد كبير من PAMPs [19-22]. يمكن أن تحدد هذه الجزيئات الطبيعة المحددة للعامل الممرض ، وبما أنها يتم تجنيدها في البلعمة فهي مرشحة مثالية كقارنات من البلعمة إلى الالتهاب. نظرًا لأن TLRs موصوفة بالتفصيل في مكان آخر من هذه المشكلة ، فسوف أتطرق إليها لفترة وجيزة فقط. أيضًا ، نظرًا للعدد الهائل من المنشورات الحديثة ، لن أشير إلى المساهمات الفردية ولكن سأحيل القارئ إلى العديد من المراجعات.

TLRs. ظهرت عائلة TLR مؤخرًا كوسطاء رئيسيين في اكتشاف PAMP وأصبحت نموذجًا أوليًا لـ PRR. تستمد TLRs اسمها من ملف ذبابة الفاكهة البروتين ، تول ، الذي يشارك في الزخرفة الظهرية البطنية أثناء التطور والدفاع المضيف في الذبابة [23]. المستقبلات TLRs هي أيضًا متجانسة للغاية مع أفراد عائلة مستقبلات إنترلوكين (IL) -1 (IL-1R). كل من TLRs و IL-1Rs لها ذيول داخل الخلايا مع منطقة متجانسة للغاية ، صاغت مجال Toll / IL-1R (TIR) ​​ولكن لها مجالات خارج الخلية متباينة. يمتلك أفراد عائلة IL-1R تكرارات IgG في المجال خارج الخلية المميز للعديد من مستقبلات السيتوكين ، في حين أن المجالات خارج الخلية TLR لها بنية تكرار غنية باللوسين تذكرنا بـ CD14 ، وهو جزيء معروف جيدًا لدوره في اكتشاف LPS البكتيرية.


مقايسة واحدة لقياس معدلات البلعمة والقتل البكتيري بواسطة العدلات

لقد طورنا طريقة تمكن من قياس معدلات البلعمة وقتل البكتيريا بواسطة العدلات بمقايسة واحدة. تم تحضين العدلات بالبكتيريا ، وعلى فترات زمنية محددة تم فصلها عن البكتيريا غير المهضومة بواسطة الطرد المركزي منخفض السرعة. تم حساب معدلات البلعمة والقتل من انخفاض عدد البكتيريا خارج الخلية والتغير في عدد البكتيريا داخل الخلايا. تبين أن كلا من البلعمة والقتل يتبعان حركية الدرجة الأولى ، وتم حساب ثوابت المعدل دون الحاجة إلى فصل المقايسة إلى مرحلتين. على عكس الطرق المكونة من خطوتين ، تقيس طريقتنا القتل من اللحظة التي تبدأ فيها العدلات في تناول البكتيريا ، كما تلغي أيضًا الحاجة إلى وقف نشاط العدلات مؤقتًا وإعادة الفحص بعد إزالة البكتيريا خارج الخلية. حصلنا على نتائج استنساخه للبلعمة وقتل المكورات العنقودية الذهبية1/2 = 9 دقائق و 6 دقائق على التوالي) و الإشريكية القولونية1/2 = 10 دقائق و 2 دقيقة على التوالي). تمكنا أيضًا من اكتشاف ضعف بنسبة 56 ٪ في معدل قتل س. المذهبة عن طريق العدلات من فرد لديه مستوى منخفض من الميلوبيروكسيديز. J. Lcukoc. بيول. 55: 147–152 1994.


المفاهيم الأساسية والملخص

  • البلعمة هي خلايا تتعرف على مسببات الأمراض وتدمرها من خلال البلعمة.
  • يتم التعرف غالبًا عن طريق استخدام مستقبلات البلعمة التي تربط الجزيئات الموجودة عادةً في مسببات الأمراض ، والمعروفة باسم الأنماط الجزيئية المرتبطة بمسببات الأمراض (PAMPs).
  • تسمى المستقبلات التي تربط PAMPs مستقبلات التعرف على الأنماط، أو PRRs. مستقبلات شبيهة عدد (TLRs) أحد أنواع PRR الموجودة على الخلايا البلعمية.
  • الانصباب الدموي من خلايا الدم البيضاء من مجرى الدم إلى الأنسجة المصابة من خلال عملية الهجرة عبر البطانة.
  • البلعمة تتحلل من خلال مسببات الأمراض البلعمة، والتي تنطوي على ابتلاع العامل الممرض وقتله وهضمه داخل أ البلعمةثم تفرز المادة غير المهضومة.

البلعمة: آلية وخطوات

البلعمة هي ابتلاع المواد الجسيمية خارج الخلية مثل مسببات الأمراض الغازية أو الخلايا الميتة / المحتضرة بواسطة الخلايا البلعمة وهي إحدى آليات الدفاع الفطرية المهمة. يتم إجراؤه بشكل أساسي عن طريق خلايا متخصصة ، مثل البلاعم ، العدلات ، والخلايا المتغصنة.

البلعمة هي نوع واحد من الالتقام الخلوي ، والبعض الآخر هو ، الالتقام الخلوي بوساطة المستقبلات و كثرة الخلايا.

الخطوة 1: تفعيل الخلايا البلعمية والانجذاب الكيميائي

في ال الخطوة الأولى للبلعمة، البالعات تنجذب وتتحرك نحو مجموعة متنوعة من المواد المتولدة في الاستجابة المناعية وتسمى هذه العملية انجذاب كيميائي.

يتم تنشيط البالعات المستريحة عن طريق وسطاء التهابات (المنتجات البكتيرية ، السيتوكينات ، البروستاجلاندين ، والبروتينات التكميلية). يزيد التنشيط نشاطهم الأيضي ومبيد الجراثيم. تعبر الخلايا المنشطة أيضًا عن المزيد من مستقبلات البروتين السكري التي تساعدها على الوصول إلى موقع العدوى وكذلك الارتباط بقوة بالكائنات الحية الدقيقة. العدلات هي أول من يظهر ويتم استبدالها لاحقًا بالبلاعم.

الخطوة 2: التعرف على غزو الميكروبات

ال الخطوة التالية في البلعمة هو التصاق المستضد بغشاء الخلية للخلايا البلعمية. يؤدي الالتصاق إلى نتوءات غشائية تسمى كاذبة ، لتمتد حول المادة المرفقة وابتلاعها.

ربط PRR مع PAMPs
(مصدر الصورة: جاري إي كايزر)
  • مستقبلات التعرف على الأنماط (PRR): تتعرف مستقبلات التعرف على الأنماط الأنماط الجزيئية المرتبطة بمسببات الأمراض (PAMPs). وتشمل هذه الجزيئات البكتيرية مثل الببتيدوغليكان ، وأحماض تيكويك ، وعديد السكاريد الدهني ، والمانان ، والفلاجيلين ، والبيلين ، والحمض النووي البكتيري. على سبيل المثال ، ترتبط مستقبلات الزبال والمستقبلات الشبيهة بالحصيلة وتستوعب البكتيريا موجبة الجرام وسالبة الجرام بعد الارتباط بـ PAMPs.

Opsonin هو جزيء يرتبط بكل من المستضد والضامة ويعزز البلعمة.

مستقبلات Fc بوساطة Opsonization
(مصدر الصورة: philpoteducation)
  • مستقبلات Fc: ترتبط مستقبلات Fc (FcR) الموجودة على أسطح البلاعم والعدلات بجزء Fc من الأجسام المضادة مثل IgG و IgM المركب مع مستضدات (خلية بكتيرية أو فيروس). هذه العملية ، ودعا طين، يعزز البلعمة.
  • المستقبلات المكملة (CR1):ترتبط المستقبلات المكملة الموجودة على الخلايا البلعمية ببروتينات تكميلية معقدة مع مجمعات الأجسام المضادة للمستضد. على سبيل المثال ، تحتوي البلاعم على مستقبلات لـ C3b وبالتالي تربط الخلايا أو المجمعات التي يلتصق بها C3b ، مما يؤدي إلى البلعمة. محاضرات ربط المانوز (MBL) تساعد أيضًا على تعزيز البلعمة.

الخطوه 3: ابتلاع وتشكيل البلعمة

تشكيل البلعوم
(مصدر الصورة: جاري إي كايزر)

بعد التعلق ، ترسل البلمرة ثم إزالة البلمرة من خيوط الأكتين الكاذبة إلى الخارج لابتلاع الميكروب. يحيط اندماج الأرجل الكاذبة المادة داخل حويصلة داخلية تسمى أ بلعم، والذي يدخل بعد ذلك مسار المعالجة الداخلية.

الخطوة الرابعة: تشكيل البلعمة

في هذا المسار ، يتحرك الجسيم البلعومي نحو داخل الخلية ، حيث يندمج مع الليزوزوم ليشكل البلعمة.

الخطوة الخامسة: القتل الجرثومي وتكوين الأجسام المتبقية

  1. القتل المعتمد على الأكسجين: البالعات المنشطة تنتج عددًا من وسيط الأكسجين التفاعلي (ROIs) و وسيطة النيتروجين التفاعلي التي لها نشاط قوي مضاد للميكروبات. عملية التمثيل الغذائي المعروفة باسم انفجار الجهاز التنفسي يحدث في الخلايا البلعمية التي تنشط أوكسيديز المرتبط بالغشاء مكونًا الأنيون الفائق ، وجذور الهيدروكسيل ، وبيروكسيد الهيدروجين. تتشكل أيضًا مواد قوية أخرى مضادة للميكروبات مثل هيبوكلوريت وأكسيد النيتريك وما إلى ذلك داخل البلعمة. أظهرت كل هذه المواد نشاطًا مضادًا للميكروبات ملحوظًا ضد البكتيريا والفطريات والديدان الطفيلية والطفيليات.
  2. قتل الأكسجين المستقل: تقوم الخلايا البلعمية المنشطة أيضًا بتجميع الليزوزيم والعديد من الإنزيمات المتحللة بالماء (على سبيل المثال ، كاثيبسين جي ، والإيلاستاز ، والكولاجيناز ، والكاثيليسيدينات ، والبروتين الذي يحفز نفاذية الجراثيم) التي لا تتطلب أنشطتها التحلل الأكسجين. بالإضافة إلى ذلك ، تنتج الضامة المنشطة مجموعة من مضادات الميكروبات والببتيدات السامة للخلايا ، والمعروفة باسم ديفينسينس. يمكن للديفينسين أن يقتل مجموعة متنوعة من البكتيريا ، بما في ذلك المكورات العنقودية الذهبية ، العقدية الرئوية ، الإشريكية القولونية ، الزائفة الزنجارية ، و المستدمية النزلية. تفرز الضامة المنشطة أيضًا عامل نخر الورم α (TNF-α) ، وهو سيتوكين له تأثيرات متنوعة وهو سام للخلايا لبعض الخلايا السرطانية.

الخطوة السادسة: القضاء أو إفراز الخلايا

ثم يتم التخلص من محتويات البلعمة المهضومة في عملية تسمى طرد خلوي.


البلعمة للبكتيريا الحية مقابل المقتولة أو التي تحمل علامات الفلورسنت بواسطة الضامة تختلف في كل من الحجم ونوعية المستقبل

الدكتور S Józefowski ، قسم علم المناعة ، كلية الطب بجامعة Jagiellonian ، شارع Czysta 18 ، كراكوف 31-121 ، بولندا. البريد الإلكتروني: [email protected] ابحث عن المزيد من الأوراق البحثية لهذا المؤلف

قسم علم المناعة ، كلية الطب بجامعة جاجيلونيان ، كراكوف ، بولندا

قسم علم المناعة ، كلية الطب بجامعة جاجيلونيان ، كراكوف ، بولندا

معهد الحفاظ على الطبيعة ، الأكاديمية البولندية للعلوم ، كراكوف ، بولندا

مركز البحوث الميكروبيولوجية والتحصين الآلي ، كراكوف ، بولندا

قسم علم المناعة ، كلية الطب بجامعة جاجيلونيان ، كراكوف ، بولندا

قسم علم المناعة ، كلية الطب بجامعة جاجيلونيان ، كراكوف ، بولندا

الدكتور S Józefowski ، قسم علم المناعة ، كلية الطب بجامعة Jagiellonian ، شارع Czysta 18 ، كراكوف 31-121 ، بولندا. البريد الإلكتروني: [email protected] ابحث عن المزيد من الأوراق البحثية لهذا المؤلف

الملخص

تم اقتراح البلعمة للبكتيريا بواسطة الخلايا الضامة التي تعمل على مستقبلات الزبال (SR) بوساطة الأوبسونين لتمثيل آلية مهمة ومبكرة للدفاع المضاد للبكتيريا. ومع ذلك ، على الرغم من أن القدرة على ربط البكتيريا قد ثبت أنها سمة مشتركة لجميع أنواع SRs ، إلا أن الدليل في كثير من الحالات يقتصر على إثبات زيادة الارتباط بين البكتيريا الميتة والمميزة الفلورية بالخلايا غير البلعمية المنقولة بهذه المستقبلات . سعينا إلى التحقق من قدرة SRs على التوسط في البلعمة غير الطينية للعيش الإشريكية القولونية (Ec) و المكورات العنقودية الذهبية (Sa) ، أنواع نموذجية من البكتيريا سالبة الجرام والإيجابية ، على التوالي ، ولتقييم المساهمات النسبية لمختلف SRs المعبر عنها في البلاعم الفأرية في هذه العملية. لقد وجدنا أن الفئة A SR-A / CD204 كانت المستقبلة الرئيسية التي تتوسط البلعمة من Sa الفلوريسنت المسمى Sa ، في حين أن SRs المختلفة كان لها أدوار زائدة عن الحاجة في البلعمة الحية Sa. على العكس من ذلك ، ساهمت SRs المختلفة في البلعمة للفلوريسنتلي المسمى Ec. وبالمقارنة ، كانت البلعمة للـ Ec الحي أقل حجمًا وتم توسطها بشكل انتقائي بواسطة SR-A. تشكك هذه النتائج في استخدام البكتيريا ذات العلامات الفلورية كبدائل صالحة للبكتيريا الحية. يشير الحجم المنخفض من البلعمة المستقلة للأوبسونين من Ec والبلعمة غير المعطلة لـ Sa في الضامة الناقصة SR-A أو CD36 إلى أن الخلل في هذه العملية قد لا يكون مسؤولاً عن إزالة البكتيريا المعطلة المبلغ عنها في الفئران التي تعاني من نقص في هذه المستقبلات. نفترض أن هذا الضعف قد ينتج إلى حد كبير عن تثبيط قتل البكتيريا داخل الخلايا الناجم عن السيتوكينات المؤيدة للالتهابات ، والتي تنتج بكميات زائدة عن طريق الخلايا التي تعاني من نقص SR استجابةً للمنتجات البكتيرية.


الشكل التكميلي S1 & # x007C مورفولوجيا الهيكل الخلوي أكتين في WT و lrrkA خلايا KO. WT و lrrkA تم السماح لـ KO بالالتصاق بغطاء زجاجي ، ثم يتم تثبيته ، ومنفذ تفريغه ، وملطخه باستخدام phalloidin الفلوري للكشف عن بنية الهيكل الخلوي للأكتين. يتم عرض ثلاث صور من أجل WT و lrrkA خلايا KO. ظهر الشكل المورفولوجي للهيكل الخلوي للأكتين متشابهًا للغاية في WT و lrrkA خلايا KO. الشريط: 10 & # x03BCm.

الشكل التكميلي S2 & # x007C إفراز عوامل استشعار النصاب lrrkA خلايا KO. تم تحضين خلايا WT لمدة 4 ساعات باستخدام طاف الخلية من WT أو lrrkA مخفف خلايا KO كما هو محدد بـ HL5 الطازج. تم تحضين الخلايا بعد ذلك بخرز من البوليسترين وتم قياس البلعمة كما هو موضح في وسيلة الإيضاح في الشكل 1. تم التعبير عن البلعمة كنسبة مئوية من الاستيعاب بواسطة خلايا WT في وسط جديد في نفس التجربة (متوسط ​​& # x00B1 SEM ، ن = 3 تجارب مستقلة). الخلايا المحتضنة في وسط طازج (0٪ طاف خلوي) حبات ملتهمة تقريبًا أربع مرات أكثر كفاءة من الخلايا المحتضنة في طاف الخلايا النقية (طاف خلوي 100٪) تحتوي على عوامل استشعار النصاب المركزة. تم أيضًا تقييم المواد الطافية للخلايا المخففة باستخدام وسط جديد لتقييم نشاط استشعار النصاب بشكل أكثر دقة. طاف lrrkA أظهرت خلايا KO نفس التأثير المثبط على البلعمة تمامًا مثل المادة الطافية لخلايا WT.

الشكل التكميلي S3 & # x007C يتم ترجمة GFP-LrrkA في النواة والعصارة الخلوية. LrrkA تم إصلاح خلايا KO التي تعبر عن GFP-LrrkA مع 2 ٪ فورمالدهايد وتصور بواسطة الفحص المجهري متحد البؤر. كان مضان GFP مرئيًا في النواة (رؤوس الأسهم) وفي العصارة الخلوية. غير منقولة lrrkA تم استخدام خلايا KO بالتوازي كعناصر تحكم سلبية ولم تظهر أي مضان GFP. الشريط: 5 & # x03BCm.

الشكل التكميلي S4 & # x007C تتشابه المستويات الخلوية لـ SibA و PDI و Talin A في WT و lrrkA خلايا KO. (أ) تم فصل البروتينات الخلوية على هلام SDS-polyacrylamide ، وتم نقلها إلى nitrocellulose ، وتم الكشف عن البروتينات المشار إليها بأجسام مضادة محددة. (ب) تم تحديد شدة الإشارة في عدة تجارب مستقلة ، ويشار إليها كنسبة للإشارة في lrrkA خلايا KO و WT. القياس الكمي للتجربة هو مبين في أ يشار إليه باللون الأحمر. لا يمكن تمييز كمية SibA و Talin و PDI (المستخدمة كعنصر تحكم) في lrrkA خلايا KO و WT.

الشكل التكميلي S5 & # x007C تنظيم التعبير الجيني عن طريق الفولات. D. discoideum تعرضت خلايا WT المزروعة في HL5 أو لم تتعرض لـ 1 ملي مولار من الفولات لمدة 4 ساعات. سمح تحليل RNA-seq بتحديد 10 جينات تم تغيير النسخ بشكل كبير من خلال التعرض لحمض الفوليك. (أ) لكل جين يعتبر (ورقة 1 إلى ورقة 10) ، يشار إلى هوية الجين واسمه ، بالإضافة إلى زوج البادئات المستخدمة في RT-PCR وحجم الأمبليكون. (ب) بالنسبة للجينات العشرة التي تم تحليلها ، أكد تحليل RT-PCR النتائج التي تم الحصول عليها بواسطة RNA-seq.


سلوكيات مطاردة البلعمية: التمييز بين البكتيريا سالبة الجرام والإيجابية الجرام بواسطة الأميبات

البالعات هي الخلايا التي تطارد البكتيريا وتبتلعها وتقتلها. وهي تشمل الضامة والعدلات في الجهاز المناعي للثدييات ، بالإضافة إلى الأميبات التي تعيش بحرية والتي تصطاد البكتيريا وتبتلعها من أجل الغذاء. يمكن أن يؤدي البلعمة إلى نتائج متنوعة ، تتراوح من الغذاء إلى العدوى والاستعمار من قبل مسببات الأمراض أو المتعايشين النافعين - وبالتالي ، قد يكون التمييز ضروريًا للبحث عن البكتيريا الجيدة مع تجنب البكتيريا السيئة. هنا اختبرنا ما إذا كانت التربة الأميبا قرص ديكتيوستيليوم يمكن أن يميز بين أنواع مختلفة من البكتيريا باستخدام المقايسات السلوكية حيث تم تقديم الأميبات مع خيارات مزدوجة من البكتيريا المختلفة. لاحظنا تباينًا في المدى الذي تتبعه الأميبات لأنواع مختلفة من البكتيريا ، بالإضافة إلى الهجرة التفضيلية نحو البكتيريا سالبة الجرام مقارنة بالبكتيريا موجبة الجرام. كانت ملفات تعريف الاستجابة متشابهة بالنسبة للأميبا التي نشأت من مواقع جغرافية مختلفة ، مما يشير إلى أن تفضيل المطاردة يتم حفظه عبر الكثير من نطاق الأنواع. بينما أظهر العمل السابق أن البكتيريا تستخدم الانجذاب الكيميائي للبحث عن الأميبات التي تستعمرها ، فإن عملنا يشير إلى أن العكس يحدث أيضًا - يمكن للأميبا أن توجه نفسها بشكل تفضيلي إلى بكتيريا معينة في البيئة. قد يساعد الاستشعار والاستجابة التفضيليان في تفسير سبب شيوع بعض تجمعات الأميبا والبكتيريا في الطبيعة أكثر من غيرها.

1 المقدمة

البلعمية هي خلايا متحركة في الجهاز المناعي للثدييات ، مثل العدلات أو الضامة ، التي تحدد وتبتلع الغزاة البكتيريين ، بالإضافة إلى الأميبات التي تصطاد وتبتلع البكتيريا من أجل الغذاء [1 ، 2]. للعثور على البكتيريا ، تنخرط الخلايا البلعمية في سلوك كيميائي أو سلوك "مطاردة" ، مما يدل على قدرتها على اكتشاف البكتيريا والاستجابة لها عن بعد (مثل مطاردة العدلات [3]). ومع ذلك ، لا يزال من غير الواضح ما إذا كان بإمكان البالعات التمييز بين أنواع مختلفة من البكتيريا ، مما يسمح لها بمتابعة بكتيريا معينة بشكل انتقائي ، على الرغم من أهمية التمييز في النتائج مثل التطهير أو العدوى أو الاستعمار.

الأميبا ديسيتوستيليوم ديسكوديوم هو نظام نموذجي للبلعمة ، الانجذاب الكيميائي والتفاعلات بين المضيف والممرض [2]. هذه الخلايا هي بكتيريا البلعمة للغذاء ، لكنها أيضًا تصاب وتقتل من قبل بعض البكتيريا ويستعمرها البعض الآخر [2،4]. أظهر العمل المبكر أن الدكتاتوستيلات محدودة في التربة بسبب توافر البكتيريا ، وأنها تظهر تباينًا داخليًا ومتعددًا للنمو على البكتيريا المتزامنة [5-7]. حددت أعمال أخرى مجموعات متميزة من الجينات التي تنظم النمو على البكتيريا سالبة الجرام مقابل البكتيريا موجبة الجرام ، وكذلك التغيرات الفسيولوجية التي تحدث عند البلعمة لهذين النوعين من البكتيريا [8،9].

سعينا لتحديد ما إذا كان D. discoideum يمكن أن تميز بين البكتيريا عن بعد باستخدام اختبار الاختيار المزدوج ، حيث ترسبت الأميبات على مسافة متساوية بين أنواع مختلفة من البكتيريا وتم تحديد درجة تفضيلها (أي عدد الخلايا التي هاجرت نحو البكتيريا). اختبرنا ثلاثة مختلفة D. discoideum الأنماط الجينية من مناطق جغرافية متميزة تغطي جزءًا كبيرًا من النطاق الطبيعي للأنواع. افترضنا أيضًا أنه إذا كان بإمكانهم التمييز بين البكتيريا ، فقد يُظهرون حساسية أكبر أو حتى تفضيلًا للأنواع البكتيرية التي غالبًا ما تستعمرهم ، مثل بوركولديريا النيابة. أو تألق الزائفة [4,10]. أخيرًا ، يتم استخدام الأدينوزين أحادي الفوسفات الدوري (cAMP) بواسطة D. discoideum للتركيز الكيميائي والتجميع أثناء انتقالها إلى مرحلة متعددة الخلايا من دورة حياتها. ومع ذلك ، تم الإبلاغ مؤخرًا عن استخدام برنامج cAMP أيضًا من قبل D. discoideum لتحديد مكان البكتيريا [11]. في تجارب المتابعة ، اختبرنا ما إذا كانت تأثيرات cAMP المفرزة جرثوميًا D. discoideum الهجرة ، ومقارنة استجابة الأميبا بـ الإشريكية القولونية المسوخات التي تختلف في إنتاجها من cAMP. مجتمعة ، تتناول هذه التجارب سؤالًا شاملاً: هل تستطيع البالعات التمييز بين البكتيريا في البيئة ، والبحث عن البكتيريا المفيدة مع تجنب البكتيريا الضارة؟ يمكن أن تؤثر القدرة على التمييز على معدلات مواجهة البكتيريا في الطبيعة وقد تكون مهمة في تعزيز التفاعلات المتكررة التي تدفع تكيف الميكروب المضيف والتطور المشترك.

2. المواد والأساليب

يتم وصف الطرق المستخدمة بشكل كامل في المواد التكميلية الإلكترونية. باختصار ، ثلاثة D. discoideum تم تلقيح سلالات QS32 (تكساس) ، QS39 (تينيسي) و QS40 (ماساتشوستس) في وسط HL5 مع 10 ٪ من مصل بقري جنيني و 2 ٪ PSV (10 مجم مل من البنسلين ، 50 مجم مل -1 ستربتومايسين كبريتات ، 20 ميكروغرام مل - 1 حمض الفوليك و 60 ميكروغرام مل من فيتامين ب 12) ويتم الاحتفاظ بها كمزارع ملتصقة خالية من البكتيريا لمدة أسبوع تقريبًا (مادة تكميلية إلكترونية ، الجدول S1). أربعة سالبة الجرام (الكلبسيلة الرئوية, بكتريا قولونية, المتألقة P. و بوركولديريا spp.) وأربعة موجبة الجرام (العصوية الرقيقة, ميكروكوكس لوتس, المكورات العنقودية الذهبية و المكورات المعوية البرازية) نمت البكتيريا بين عشية وضحاها في مرق ليسوجيني وتركزت في OD600 5. عشرين ألف D. discoideum تم إيداع الخلايا في البقع على صينية Nunc Omni تحتوي على 10 مل من محلول KK2 (14.0 ملي مولار كلفن).2HPO4 و 3.4 ملي مولار ك2HPO4، الرقم الهيدروجيني = 6.4) مع 2٪ نوبل أجار. بعد التجفيف ، تم وضع 2 ميكرولتر من البقع البكتيرية بين كل منهما D. discoideum بقعة على مسافة 0.65 سم تقريبًا. عدد ال D. discoideum تم تحديد كمية الخلايا التي تحركت نحو كل نوع من أنواع البكتيريا في ImageJ باستخدام الصور التي تم التقاطها بعد 4 ساعات من بدء التجربة (الشكل 1أ). تم تكرار التجارب في ثلاث فحوصات مستقلة مؤقتًا. راجع المواد التكميلية الإلكترونية للحصول على تفاصيل اختبار cAMP.

شكل 1. (أ) الأميبات من كل ثلاثة D. discoideum تم ترسيب الأنماط الجينية (QS32 أو QS39 أو QS40) بين أزواج من البكتيريا سالبة الجرام وإيجابية الجرام. تم تصوير الحافة اليسرى واليمنى لكل بقعة أميبا بعد 4 ساعات. (ب) يُظهر كل شريط مقترن اختبارًا للاختيار بين النوعين البكتيرية المشار إليهما ، مع الأنواع سالبة الجرام على اليسار والأنواع موجبة الجرام على اليمين. تمثل أشرطة الخطأ 1 ثانية. عبر ثلاث مكررات مستقلة مؤقتًا. في 21 من 24 فحصًا ، هاجر عدد أكبر من الخلايا نحو سالبة الجرام مقارنة بالبكتيريا إيجابية الجرام. (ج) تشير نتائج ANOVA إلى أن الأميبات أظهرت تفضيلًا كبيرًا للبكتيريا سالبة الجرام (ص = 0.02 راجع النص للحصول على التفاصيل.). الاختصارات: Kp ، K. الرئوية Ec ، بكتريا قولونية Pf ، المتألقة P. بو ، بوركولديريا النيابة. بكالوريوس ، B. الرقيقة مل ، M. luteus سا بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية إف ، المكورات المعوية البرازية. (نسخة ملونة على الإنترنت.)

3. النتائج

في 21 من 24 خيارًا زوجيًا بين بكتيريا موجبة الجرام وسالبة الجرام ، D. discoideum هاجر بشكل تفضيلي نحو الأنواع البكتيرية سالبة الجرام (الشكل 1ب اختبار التوقيع: ثنائي الذيل ص & lt 0.0003). كانت هناك ثلاثة استثناءات لهذا النمط: أظهر QS39 تفضيلًا ضعيفًا للإيجابية الجرام B. الرقيقة على سالب الجرام K. الالتهاب الرئوي و بكتريا قولونية، و QS40 ضعيف المفضل B. الرقيقة في منافسة زوجية ضد K. الالتهاب الرئوي.

قمنا بنمذجة عدد الخلايا المهاجرة نحو بقعة بكتيرية كدالة للبكتيريا البؤرية ، والاختيار البديل للبكتيريا ، وحالة الجرام ، و D. discoideum الطراز العرقى. كانت جميع مصطلحات التفاعل الثلاثة غير مهمة للغاية وتم إسقاطها من النموذج (الجدول 1). كانت هوية البكتيريا البديلة في كل اختيار ثنائي غير مهمة أيضًا وتم إسقاطها أيضًا من النموذج ، مما يشير إلى أن هوية بكتيريا الاختيار البديل لا تؤثر على مقدار هجرة الخلايا نحو البكتيريا البؤرية. بشكل عام ، كان هناك تباين كبير في الاستجابة للبكتيريا المختلفة (البكتيريا البؤرية χ 2 = 29 ، د. = 1 ، ص & lt 0.0001 مادة تكميلية إلكترونية ، الشكل S1). كان أقوى رد على المتألقة P.، وهو نوع بكتيري تم عزله بشكل متكرر عن D. discoideum الهيئات المثمرة [4،10]. كانت الاستجابات الأضعف جميعها للبكتيريا موجبة الجرام: M. luteus, بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية و E. الوجه. تمشيا مع النتائج الزوجية التي تشير إلى تفضيل سالب الجرام ، أظهر النموذج تأثيرًا كبيرًا لحالة الجرام على الانجذاب الكيميائي (الشكل 1ج F1,5.87 = 9.23, ص = 0.02). كان ملف الاستجابة العام متشابهًا بشكل لافت للنظر عبر المنطقة الجغرافية الواسعة الانتشار D. discoideum سلالات (الشكل 1ب) ، التي تم التقاطها من خلال التأثير غير الهام لـ D. discoideum النمط الجيني على الانجذاب الكيميائي. أخيرًا ، قمنا بمقارنة هجرة الأميبات نحو النوع البري بكتريا قولونية سلالة مع اثنين من المسوخ ، أحدهما لديه حذف الجين الوحيد adenylate cyclase أ والآخر يفرط في التعبير عن نفس الجين (cyaA عمر الفاروق ). في الواقع ، كان الانجذاب الكيميائي هو الأقوى cyaA عمر الفاروق وأضعف إلى Δأ، وكان النمط ثابتًا عبر الثلاثة D. discoideum الأنماط الجينية (الشكل 2) ، مما يشير إلى أن اكتشاف cAMP قد يلعب دورًا في السلوك التمييزي لهذه الأميبا (البكتيريا البؤرية χ 2 = 61.5 ، دف. = 1 ، ص & lt 0.0001 المواد التكميلية الإلكترونية ، الجدول S2).

الشكل 2. الهجرة نحو بكتريا قولونية السلالات التي تختلف في إنتاج cAMP. استجابة الأميبا للنوع البري (WT) بكتريا قولونية و اثنان بكتريا قولونية المسوخ Δأ و cyaA عمر الفاروق ، حيث يتم حذف جين إنزيم محلقة الأدينيلات الضروري لإنتاج cAMP أو الإفراط في التعبير عنه ، على التوالي. (أ) مثال للردود D. discoideum QS39 إلى بكتريا قولونية السلالات التي تفتقر إلى cAMP أو تفرط في إنتاجه والتحكم المقابل الذي يفتقر إلى أي بكتيريا. (ب) عبر جميع المجموعات الزوجية ، لاحظنا هجرة أقوى إلى بكتريا قولونية سلالة تنتج المزيد من المخيمات. (نسخة ملونة على الإنترنت.)

الجدول 1. نتائج تحليل نموذج مختلط للتباين لتأثيرات العوامل العشوائية. تم اختبار كل عامل عشوائي عن طريق أخذ الفرق بين 2 احتمالية السجل المتبقي (−2RLL) للنماذج المتداخلة مع وبدون عوامل الاهتمام ، مع درجات الحرية التي تساوي الفرق في عدد المعلمات. تم اختبار عامل التأثير الثابت ، حالة الجرام ، باستخدام معيار F-اختبار (F1,5.87 = 9.23, ص = 0.02) ، على النحو الموصى به في [12].


شاهد الفيديو: الجراثيم و أفضل طرق مكافحتها (شهر فبراير 2023).