Non-invasiv Imaging av det medfødte immunrespons i en Sebrafisk Larve Modell av<em> Streptococcus iniae</em> Infeksjon

Streptococcus iniae er en viktig patogen akvatisk som er i stand til å forårsake systemiske sykdom hos både fisk og mennesker ^1. Mens S. iniae er ansvarlig for store tap i oppdrettsnæringen, er det også en potensiell zoonotiske patogen, stand til å forårsake sykdom hos immunsupprimerte menneskelige verter med kliniske patologi som ligner på de som er forårsaket av andre streptokokker menneskelige patogener. Gitt sine likheter med menneskelige patogener, er det viktig å studere S. iniae sykdom patogenesen i sammenheng med en naturlig vert. En voksen sebrafisk modell av S. iniae infeksjon viste sterk infiltrering av verts leukocytter til det lokaliserte område for infeksjon så vel som en hurtig tid til å være vert for død, til en tid for kort bære det adaptive immunsystemet ^7. For å få en grundig titt inn i det medfødte immunrespons mot S. iniae infeksjon in vivo, er det nødvendig å anvende en modell som er mer mottagelig for non-invasiv levende avbildning.

Larvesebrafisk har en rekke fordeler som gjør det til et stadig mer attraktivt virveldyr modell for å studere vert-patogen interaksjoner. Sebrafisk er relativt billig og lett å bruke og vedlikeholde i forhold til pattedyrmodeller. Adaptiv immunitet er ikke funksjonelt moden før 4-6 uker etter befruktning, men larver har et høyt konservert virveldyr medfødte immunsystemet med komplement, Toll-lignende reseptorer, cytokiner, og nøytrofile og makrofager med antimikrobielle evner inkludert fagocytose og åndedretts burst ^{2-6, 8-11.} I tillegg er det genetiske tractability og optisk transparens av embryonale og larveutviklingsstadier tillate dannelsen av stabile transgene linjer med fluorescensmerkede immunceller som gjør det mulig å undersøke vert-patogen vekselvirkninger i sanntid in vivo. Generering av disse transgene linjer ved hjelp av en photoconvertible protein som Dendra2 gir mulighet for sporing av individuelle vertscelle opprinnelse og skjebne i løpet av ¹² infeksjon.

Ved utvikling av en sebrafisk larveinfeksjonsmodell, vil det valgte området av mikroinjeksjon avgjøre om en infeksjon er i utgangspunktet lokalisert eller systemisk. Systemiske blod infeksjoner i halevenen eller Duct av Cuvier er mest brukt til å studere mikrobielle patogener i sebrafisk og er nyttige for å studere samspillet mellom vert og mikrobielle celler, cytokin svar, og forskjeller i virulens mellom patogene stammer. For langsommere voksende mikroorganismer, kan tidlig injeksjon i plommesekken fra et embryo i 16-1,000 cellestadiet brukes til å generere en systemisk infeksjon ^13,14, med den optimale utviklingsstadiet for mikroinjeksjon av en saktevoksende mikroorganisme funnet å være mellom den 16-128 cellestadiet ^15. Imidlertid plommesekken injeksjoner av mange mikrober på senere stadier av verts utvikling tendens til å være dødelig for than vert på grunn av næringsrikt miljø for mikroben og mangel på infiltrere leukocytter ^16-18.

En lokalisert infeksjon resulterer vanligvis i rettet migrasjon av leukocytter mot infeksjonsstedet som lett kan kvantifiseres med ikke-invasiv bildediagnostikk. Denne typen infeksjon kan gi rom for disseksjon av mekanismene som formidler leukocyttmigrering samt undersøkelse av forskjellige trekkende og fagocytiske evner av ulike leukocyttpopulasjoner. Lokaliserte infeksjoner er også nyttig når undersøke forskjeller i virulens mellom bakteriestammer samt studere mikrobe invasjonsmekanismer siden fysiske verts barrierer må krysses for en lokalisert infeksjon å bli systemisk. Sebrafisk blir typisk hevet ved temperaturer på 25-31 ° C ^19, men de kan også opprettholdes ved temperaturer så høye som 34 til 35 ° C for studier av invasivitet av visse humane patogener med krav strenge temperaturfor virulens ^{20, 21.}

Mange forskjellige områder har blitt brukt til å generere en innledningsvis lokalisert bakteriell infeksjon, inkludert hindbrain hjertekammer ^22, dorsal halemuskelen ^18, pericardial hulrommet ^23, og otisk vesikkel (øre) ^{5, 16, 24.} Det har imidlertid vist seg at injeksjon av bakterier inn i halemuskelen kan forårsake vevsskade og betennelse uavhengig av bakterier, som kan skew resultater ved å undersøke leukocytt-respons ^13. Selv om mindre skade er forbundet med injeksjon i hindbrain og selv om det i utgangspunktet er fritt for leukocytter i små embryoer, hindbrain ventrikkel stadig får mer immune celler over tid som mikroglia ta opphold. Hindbrain ventrikkel er også mer vanskelig sted til bildet. Otic vesikkel er en lukket hul hulrom uten direkte tilgang til vaskulaturen ^{25, 26.} Det er normalt blottet for leukocytes, men leukocytter kan rekrutteres til otic vesikkel som svar på inflammatoriske stimuli som infeksjon. Det er også et foretrukket område av mikroinjeksjon av bakterier i sebrafisk alderen 2-3 dager etter befruktning (DPF) på grunn av den enkle bildebehandling og visualisering av injeksjonen. Derfor valgte vi otic vesikkel som vår side av lokalisert bakteriell infeksjon.