میکروسکوپی الکترونی روبشی سرمایشی از گلبول‌های قرمز آلوده شده توسط پلاسمودیوم فالسیپاروم
چکیده
پلاسمودیوم فالسیپاروم به گلبول‌های قرمز به عنوان یک بخش ضروری از چرخه زندگی خود حمله می‌کند. درحالی‌که درون گلبول‌های قرمز زندگی می‌کند؛ این انگل سازماندهی داخل سلولی سلول و همچنین سطح خارجی آن را تغییر می‌دهد. انگل‌ها در اواخر مرحله تروفوزوئیت و شیزونت ، برآمدگی‌های متعددی را در سطح گلبول‌های قرمز ایجاد می‌کنند که این برآمدگی‌ها، «تکمه» نامیده می‌شوند. روش‌های کنونی برای مطالعه این برآمدگی‌ها عبارتند از: میکروسکوپ نیروی اتمی و میکروسکوپ الکترونی. روش‌های استاندارد میکروسکوپ الکترونی بر تثبیت شیمیایی و اصلاح دهیدراتاسیون سلول تکیه می‌کند. در این مقاله، روش جدیدی با استفاده از منجمدکردن سریع و میکروسکوپی الکترونی روبشی تحت شرایط برودتی ارائه شده است که امکان مشاهده گلبول‌های قرمز با وضوح و بزرگنمایی بالا را ایجاد می‌کند. این تکنیک جدید می‌تواند برای تخمین دقیق چگالی برآمدگی و برای بررسی چسبندگی سلولی مورد استفاده قرار گیرد.
مقدمه
بعد از اقامت در یک سلول کبدی، مروزوئیت‌های کبدی پلاسمودیوم فالسیپاروم به گلبول‌های قرمز حمله کرده و یک چرخه غیرجنسی را در گلبول قرمز آغاز می‌کنند. درحالی‌که بالغ می‌شود؛ سطح گلبول قرمز را تغییر می‌دهد و برآمدگی‌های متعددی را در مقیاس نانو به نام تکمه بر روی سطح گلبول قرمز ایجاد می‌کند. مطالعات دقیق با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نشان داده‌اند که چگالی، اندازه و پراکندگی تکمه‌ها در طول بلوغ انگل تغییر می‌کند. از مرحله تروفوزوئیت به شیزونت، تعداد تکمه‌ها بیشتر و اندازه‌ی آنها کوچکتر می‌شود. پلاسمودیوم فالسیپاروم از تولید این تکمه‌ها سود می‌برد. تکمه‌ها حاوی آنتی‌ژن‌هایی هستند که به تجزیه انگل کمک می‌کنند و از دست دادن تکمه‌ها چسبندگی سلولی را با اختلال مواجه می‌کند. باید توجه داشت که تکمه‌ها برای اتصال گونه‌های پلاسمودیوم ازجمله پلاسمودیوم ویواکس (Plasmodium vivax) و پلاسمودیوم chabaudi (Plasmodium chabaudi) ضروری نیستند زیرا این گونه‌ها بدون تکمه هم به بافت می‌چسبند. تکمه‌ها کوچک هستند و قطری در حدود 100 نانومتر دارند. بنابراین، بزرگنمایی بالا برای تجسم و تعیین کمیت ساختارها موردنیاز است. به طور سنتی، این زمینه توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی و همچنین با استفاده از میکروسکوپ الکترونی گذاره مورد‌بررسی قرار گرفته است و برآمدگی‌های متراکم پروتئینی دیده شدند. اخیرا، گزارش شده است که یک ساختار مارپیچی تولیدشده توسط انگل و یک پروتئین غنی از هیستیدین متصل به تکمه، اسکلت تکمه را می‌سازند. میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) نیز با موفقیت برای بررسی برآمدگی‌های (تکمه) ناشی از فالسیپاروم استفاده شده است. نتایج به دست آمده با AFM قابل مقایسه با نتایج به دست آمده توسط SEM هستند. با این حال، با استفاده از AFM می‌توان ارتفاع برآمدگی‌ها را تعیین کرد و جزئیات ساختاری بیشتر در مورد ساختمان تکمه آشکار می‌شود. در مطالعه توسط SEM و AFM معمولی، سلول‌ها تثبیت می‌شوند و همچنین به منظور بررسی توسط SEM، دهیدراته می‌گردند
Plasmodium falciparum invades erythrocytes as an essential part of their life cycle. While living inside erythrocytes, the parasite remodels the cell’s intracellular organization as well as its outer surface. Late trophozoite-stage parasites and schizonts introduce numerous small protrusions on the erythrocyte surface, called knobs. Current methods for studying these knobs include atomic force microscopy and electron microscopy. Standard electron microscopy methods rely on chemical fixation and dehydration modifying cell size. Here, a novel method is presented using rapid freezing and scanning electron microscopy under cryogenic conditions allowing for high resolution and magnification of erythrocytes. This novel technique can be used for precise estimates of knob density and for studies on cytoadhesion.
After having resided in a hepatocyte, Plasmodium falciparum liver merozoites invade erythrocytes initiating the asexual erythrocytic life cycle. While maturing, the parasite remodels the erythrocyte surface introducing multiple nanoscale surface protrusions termed knobs (1). Detailed studies using scanning electron microscopy (SEM) have shown that knob density, size, and distribution changes during parasite maturation. From trophozoite to schizont stage, the knobs become more numerous and smaller in size (1). Plasmodium falciparum benefits from producing the knobs. The knobs bear antigens that aid in parasite sequestration (2) and loss of the knobs results in impaired cytoadhesion (3). It should be noted that knobs are not essential for binding as Plasmodium species such as Plasmodium vivax and Plasmodium chabaudi without knobs bind to tissues (4–6). The knobs are small, having a diameter of approximately 100 nm (1). Thus, high magnification is required to visualize and quantify the structures. Traditionally, this field has mainly been explored by SEM, and also by using transmission electron microscopy, protein-dense protrusions are seen (2, 7, 8). Recently, it was described that a parasite-produced spiral and knob-associated histidinerich protein make up the knob skeleton (8). Atomic force microscopy (AFM) has also been used to successfully study falciparum-induced knobs (9–13). The results obtained with AFM are comparable to those obtained with SEM. Yet, with AFM, the height of the knobs could be determined and more structural details on knob organization were revealed (9, 12).
مواد و روش‌ها
کشت انگل و همگام‌سازی
سلول‌های تخمدان خوکچه چینی (CHO) و کشت
اتصال گلبول‌های قرمز آلوده به سطوح و سلول‌های بی حرکت
SEM سرمایشی
آنالیز تصاویر
نتایج
تصویربرداری توسط SEM سرمایشی تصاویری با کیفیت بالا ایجاد می‌کند
SEM سرمایشی سلول‌ها را با اندازه‌ی طبیعی خودشان نشان می‌دهد
بحث
MATERIALS AND METHODS
Parasite culture and synchronization
Chinese hamster ovary (CHO) cells and cultivation
Selection of parasites
Binding of infected erythrocytes to surfaces and immobilized cells
CryoSEM
Image analysis
RESULTS
CryoSEM imaging results in high-quality images
CryoSEM represents cells at their native size
DISCUSSION
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه