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Method Article
Dendritische Zellen (DCs) sind wesentliche Bestandteile der angeborenen Immunität gegen Leishmanien-Infektionen. Die Mechanismen, die der komplexen Interaktion zwischen DCs und Leishmanien zugrunde liegen, sind nach wie vor wenig verstanden. Hier beschreiben wir Methoden, um zu bewerten, wie sich eine Leishmaniose-Infektion auf die immunbiologische Funktion menschlicher DCs auswirkt, wie z.B. die migrationsbedingte und kostimulatorische Molekülexpression.
Die Leishmaniose umfasst eine Sammlung klinischer Manifestationen, die mit der Infektion obligat intrazellulärer Protozoen, der Leishmaniose, assoziiert sind.Der Lebenszyklus von Leishmania-Parasiten besteht aus zwei sich abwechselnden Lebensstadien (Amastigoten und Promastigoten), in denen sich die Parasiten entweder in Arthropodenvektoren bzw. in Wirbeltierwirten aufhalten. Insbesondere die komplexen Wechselwirkungen zwischen Leishmania-Parasiten und mehreren Zellen des Immunsystems beeinflussen den Ausgang der Infektion erheblich. Wichtig ist, dass, obwohl bekannt ist, dass Makrophagen die Hauptwirtsnische für die Leishmania-Replikation sind, Parasiten auch von anderen angeborenen Immunzellen wie Neutrophilen und dendritischen Zellen (DCs) phagozytiert werden.
DCs spielen eine wichtige Rolle bei der Überbrückung des angeborenen und des adaptiven Zweigs der Immunität und orchestrieren so Immunantworten gegen eine Vielzahl von Krankheitserregern. Die Mechanismen, durch die Leishmanien und DCs interagieren, bleiben unklar und umfassen Aspekte der Erregereinfangung, der Dynamik der DC-Reifung und -Aktivierung, der DC-Migration zu drainierenden Lymphknoten (dLNs) und der Antigenpräsentation in T-Zellen. Obwohl eine große Anzahl von Studien die Vorstellung unterstützt, dass DCs eine doppelte Rolle bei der Modulation der Immunantwort gegen Leishmanien spielen, ist die Beteiligung dieser Zellen an der Anfälligkeit oder Resistenz gegen Leishmanien nach wie vor wenig verstanden. Nach der Infektion durchlaufen DCs einen Reifungsprozess, der mit der Hochregulierung des Oberflächen-Haupthistokompatibilitätskomplexes (MHC) II zusätzlich zu kostimulatorischen Molekülen (nämlich CD40, CD80 und CD86) verbunden ist.
Das Verständnis der Rolle von DCs für den Infektionsverlauf ist entscheidend für die Entwicklung therapeutischer und prophylaktischer Strategien zur Modulation der Immunantwort gegen Leishmanien. In dieser Arbeit wird eine Methode zur Charakterisierung der Leishmania-DC-Wechselwirkung beschrieben. Dieses detaillierte Protokoll bietet eine Anleitung in den Schritten der DC-Differenzierung, der Charakterisierung von Zelloberflächenmolekülen und Infektionsprotokollen und ermöglicht es den Wissenschaftlern, die DC-Reaktion auf eine Leishmania-Infektion zu untersuchen und Einblicke in die Rolle dieser Zellen im Verlauf der Infektion zu gewinnen.
Bei der Leishmaniose handelt es sich um einen Komplex vernachlässigter Krankheiten, die durch verschiedene Arten der Gattung1 der Leishmania verursacht werden. Leishmania ist ein intrazelluläres Protozoon aus der Familie der Trypanosomatidae, das Menschen und andere Säugetiere infiziert und ein Spektrum von Krankheiten verursacht, die von Hautläsionen bis hin zu viszeralen Formen reichen2. Die wichtigsten klinischen Manifestationen dieser Krankheit sind die tegumentäre Leishmaniose (TL) und die viszerale Leishmaniose (VL). Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) schätzt, dass jährlich 700.000 bis 1 Million neue Fälle auftreten, die jedes Jahr 70.000 Todesfälle verursachen2. Weltweit sind etwa 12 bis 15 Millionen Menschen von Leishmaniose betroffen, und 350 Millionen sind gefährdet, an der Krankheit zu erkranken3.
Die Gattung Leishmania weist zwei evolutionäre Formen auf: die Promastigote und die Amastigote4. Leishmania promastigotes zeichnen sich durch das Vorhandensein von Flagellen und eine hohe Beweglichkeit aus. Diese Formen kommen im Verdauungstrakt der Sandmücke vor, wo sie sich in die infektiöse Form (metazyklische Promastigoten) differenzieren5. Im Gegensatz dazu kommen Amastigoten in der intrazellulären Umgebung infizierter Säugetierzellen vor. Diese evolutionäre Form wiederum repliziert sich in den Phagolysosomen phagozytärer Zellen6.
Der Übertragungszyklus von Leishmania spp. beginnt während der Blutfütterung, wenn Sandmücken metazyklische Promastigoten in die Haut des Wirts impfen1. Kurz nach der Leishmanien-Impfung phagozytieren angeborene Immunzellen, darunter Neutrophile und geweberesidente Makrophagen, die Parasiten. In parasitophoren Vakuolen differenzieren sich Leishmanien zu Amastigoten und replizieren sich, was in einem Bruch der Wirtszellmembran gipfelt, der die Infektion benachbarter Zellen und die Ausbreitung des Parasiten ermöglicht4. Der Zyklus wird abgeschlossen, wenn Phlebotomine Amastigoten-haltige Fresszellen aufnehmen, die sich im Darmtrakt des Insekts zu prozyklischen Promastigoten und später zu metazyklischen Promastigoten differenzieren7.
Dendritische Zellen, professionelle Antigen-präsentierende Zellen, die in Geweben und Lymphknoten vorkommen, fungieren als Wächter für das Immunsystem8. Diese Zellen befinden sich in peripheren Geweben in unreifen Stadien und sind hauptsächlich an der Antigeneinfangung und -verarbeitung beteiligt. Nach dem Kontakt mit Krankheitserregern durchlaufen DCs einen Reifungsprozess, der in ihrer Wanderung in die Lymphknoten gipfelt und anschließend Antigene an naive CD4+ T-Zellen präsentiert. Diese Zellen sind auch wichtig für die Orchestrierung der angeborenen und adaptiven Immunantworten, die Toleranz oder Entzündungen erzeugen9. Der DC-Reifungsprozess umfasst mehrere Aspekte, darunter eine erhöhte Expression von MHC und kostimulatorischen Molekülen wie CD40 und CD86 sowie eine erhöhte Zytokinsekretion. DCs exprimieren unterschiedliche Marker, darunter CD11b und CD11c, und beim Menschen exprimieren die DCs, die von CD14+ -Monozyten (moDCs) stammen, CD1a10. CCR7 wird auf DCs stark exprimiert und deutet auf den komplexen Migrationsprozess dieser Zellen hin12. CD209 und CD80 spielen auch eine wichtige Rolle beim Erstkontakt mit DCs und Lymphozyten13.
Bei Leishmaniose deuten Studien darauf hin, dass moDCs Parasiten phagozytieren und sie an die drainierenden Lymphknoten (dLNs) abgeben, wo sie Antigene an T-Zellen abgeben13. Der Mechanismus des Parasitenfangs ist mit der Reorganisation des Zytoskeletts durch Aktinfilamente während der Phagozytose verbunden, was die Internalisierung des Parasiten fördert14. Die meisten Studien über die Rolle von DCs bei Leishmaniose konzentrierten sich auf L. major, L. amazonensis und L. braziliensis15. Interessanterweise haben in vivo Studien zur Leishmaniose-Infektion gezeigt, dass die Beeinträchtigung der DC-Funktion auf parasitenstammspezifische Weise auftritt.
Es wurde gezeigt, dass DCs in den frühen Stadien der L . amazonensis-Infektion eine verminderte Fähigkeit aufweisen, Parasiteninfektionen einzudämmen. Umgekehrt wurde in einem experimentellen Modell der L . braziliensis-Infektion gezeigt, dass DCs geeignete Immunantworten auslösten, die das Überleben der Leishmania einschränkten16. Die wichtigsten Aspekte, von denen bekannt ist, dass sie mit unterschiedlichen Reaktionen auf eine Leishmania spp. -Infektion verbunden sind, sind der Grad der DC-Reifung und -Aktivierung. In dieser Arbeit wird eine Methode beschrieben, um die Rolle menschlicher DCs bei Leishmania-Infektionen zu untersuchen, um besser zu verstehen, wie diese Zellen den Krankheitsverlauf beeinflussen.
HINWEIS: Die Zellen wurden von gesunden freiwilligen Spendern gewonnen. Das hier beschriebene Verfahren wurde von der Nationalen Ethikkommission (Nummer 2.751.345) - Fiocruz, Bahia, Brasilien) genehmigt.
1. Differenzierung humaner dendritischer Zellen
2. Leishmania-Kultur
HINWEIS: In diesem Test wurden L . amazonensis (MHOM/BR88/Ba-125)-Parasiten verwendet.
3. Leishmania-Infektion
4. Immunfärbung für die Durchflusszytometrie-Analyse
5. Aktin-Immunfärbung
6. Immunmarkierung
HINWEIS: Führen Sie die folgenden Schritte unter Rühren durch.
7. Konfokale Mikroskopie und Fidschi-Quantifizierung
8. Statistische Auswertung
In diesem Bericht wird die Rolle von DCs bei Leishmania-Infektionen mittels Durchflusszytometrie und konfokaler Mikroskopie untersucht. Zunächst wurde das phänotypische Profil des humanen Monozyten-abgeleiteten DC erstellt. Bemerkenswert ist, dass die erhaltenen dendritischen CD11c+-Zellpopulationen positiv für CCR7, CD209, CD80, CD1a und HLA-DR waren. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Expression dieser Marker in DC-Populationen stark von der Leishmani...
Leishmaniose ist weltweit ein schwerwiegendes Problem für die öffentliche Gesundheit. Die Pathogenese dieser Krankheit ist recht komplex, und die Mechanismen, die das Überleben von Parasiten in Wirbeltierwirten begünstigen, sind nach wie vor schwer fassbar17. DCs sind professionelle Antigen-präsentierende Zellen, die im ganzen Körper vorkommen, einschließlich filtrierender und lymphatischer Organe. Nach dem Einfangen und Verarbeiten von Antigenen durchlaufe...
Die Autoren haben keine Interessenkonflikte offenzulegen.
Wir danken dem Gonçalo Moniz Institut (IGM-Fiocruz) (Bahia, Brasilien) und der Abteilung für Mikroskopie für die Unterstützung. Die Autoren danken Andris K. Walter für die kritische Analyse, die Überarbeitung der englischen Sprache und die Unterstützung beim Lektorat von Manuskripten.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
anti CCR7 | Thermo | ||
anti CD209 | Isofarma | ||
anti CD83 | Leica SP8 | ||
anti HLA-DR | Gibco | ||
Bovine serum albumin | Thermo | A2153-100G | Sigma |
Ciprofloxacin | Gibco | ||
confocal microscope | Thermo Fisher Scientific | ||
Fetal bovine serum | Gibco | ||
Flow Jo | Thermo Fisher Scientific | ||
Gentamicin | Thermo Fisher Scientific | ||
Glutamin | Gibco | ||
HEPES | Thermo Fisher Scientific | ||
phalloidin | Thermo Fisher Scientific | ||
Phosphate buffer solution | Peprotech | ||
prolong gold antifade kit | BD pharmigen | ||
RPMI | BD pharmigen | ||
Saponin | BD pharmigen | 47036 – 50G – F | Sigma |
Schneider's insect medium | software BD biosciences |
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