Estudio de la infección de leishmanias del complejo viannia mediante citometría de flujo y coloración de giemsa empleando líneas de macrófagos humanos y murinos (u-937 y j-774)

Abstract

Ante las dificultades frente al tratamiento de la leishmaniasis, es importante buscar alternativas terapéuticas que deben ser analizadas empleando modelos in vitro e in vivo adecuadamente estandarizados. Con este propósito, se implementó un modelo de infección in vitro de Leishmania con macrófagos U-937 y J-774, para evaluar la internalización de promastigotes a distintos puntos tiempo (2 a 6 horas) y por dos técnicas: coloración de Giemsa (CG) y citometría de flujo (CF). En el análisis por CF, se evaluó la invasión teniendo en cuenta la emisión de fluorescencia de los parásitos transfectados con la proteína verde de fluorescencia (GFP) y el aumento de la densidad citoplasmática de los macrófagos debida a los parásitos internalizados, lo cual fue verificado con el recuento microscópico realizado con CG; se encontró que a una proporción 1:35 (células:parásitos) se pueden establecer cambios densitométricos asociados con la infección empleando cepas de parásitos no transfectadas. También se describe que las J774 internalizan más eficientemente promastigotes de Leishmania que las células U937 (P valor: 0,0006), y se observa a su vez para la línea murina un aumento del número de parásitos por célula, respecto a los macrófagos humanos empleados en este ensayo (P valor 0,0038). Este estudio nos permite concluir: (i) que los cambios en la densidad citoplasmática evidenciados por CF son suficientes para establecer el porcentaje de infección parasitaria, aun para aquellos parásitos no transfectados; (ii) que la CG es menos costosa que el uso de la CF para evaluar infección parasitaria, aunque por su carácter semicuantitativo, la variabilidad intra- e inter-observadores la hace menos precisa; (iii) que los resultados cuantitativos obtenidos por la CF se correlacionan con los observados en la CG, y permiten sugerir que estas dos técnicas resultan complementarias; y (iv) que el porcentaje de infección y el número de parásitos internalizados para la J-774 son mayores que lo encontrado para la U-937, lo cual puede deberse a que un mayor número de receptores de complemento sobre la línea murina favorece la internalización de patógenos intracelulares, proceso menos favorecido en la línea humana por los niveles reducidos de este tipo de receptores en su membrana celular.

The treatment for Leishmaniasis has presented some difficulties related with adverse effects and resistance. For these reasons it is important to search therapeutic alternatives which must be analyzed using adequately standardized in vitro and in vivo models. With this purpose, we implemented an in vitro model for leishmania infection using U-937 and J-774macrophages, and evaluating promastigote internalization at consecutive time spans (from 2 to 6 hours). The first approximation assayed involves the flow cytometric (CF) analysis for invasion quantification by measuring the fluorescence emitted by parasites previously transfected with green fluorescence protein (GFP). In the alternative strategy, parasitized cells were subjected to Giemsa stain and CF was applied to measure the increase of macrophages cytoplasm density owed to internalized parasites. Giemsa stain also allowed us to estimate the number of parasites within each cell. We report that the presence of 35 parasites per macrophage produces an increase in cytoplasmic density enough to be detected by CF so that infection can be clearly reported. We also found that J-774 macrophages internalize Leishmania promastigotes more efficiently than U-937 cells (P value: 0.0006). Cells of the murine line were infected by a higher number of parasites than the human counterparts used in this study (P value 0.0038). From the resultas, we conclude: (i) the change in macrophage cytoplasm density demonstrated by CF after Giemsa stain are sufficient to estimate the percentage of infection. (ii) Giemsa stain provides a less expensive strategy to evaluate Leishmania infection than the fluorescence based option, although the intra and inter observer variability (semi-quantitative procedure) makes it less precise; (iii) quantitative results obtained by both techniques correlate to each other, suggesting that these two tools can be considered complementary; and (iv) both the percentage of infection and the number of internalized parasites are higher for J-774 than for U-937 macrophages. This probably suggests the presence of more receptor molecules (binding targets) for Leishmania ligands on the murine cell membrane determining a more efficient internalization rate than in human macrophages.