Icke-invasiv avbildning av det medfödda immun Response i en Zebrafish Larv Modell av<em> Streptococcus iniae</em> Infektion

Streptococcus iniae är en stor vattenlevande patogen som kan orsaka systemisk sjukdom i både fisk och människa ^en. Medan S. iniae ansvarar för stora förluster i fiskodlingsindustrin, är det också en potentiell zoonotisk patogen, kan orsaka sjukdom hos immunsupprimerade mänskliga värdar med kliniska patologier som liknar dem som orsakas av andra streptokock humana patogener. Med tanke på dess likheter med mänskliga patogener, är det viktigt att studera S. iniae sjukdom patogenes i samband med en naturlig värd. En vuxen zebrafisk modell av S. iniae infektion avslöjade robust infiltration av värd leukocyter till lokala infektionsstället samt en snabb tid som värd döden, till en tid för kort involverar det adaptiva immunsystemet ^7. För att få en fördjupad undersöka det medfödda immunsvaret mot S. iniae infektion in vivo, är det nödvändigt att använda en modell som är mer mottaglig för non-invasiv levande avbildning.

Larver zebrafisk har ett antal fördelar som gör det till en alltmer attraktivt ryggradsdjur modell för att studera värd patogen interaktioner. Zebrafisk är relativt billiga och enkla att använda och underhålla jämfört med däggdjursmodeller. Adaptiv immunitet är inte funktionellt mogna förrän 4-6 veckor efter befruktningen, men larver har en mycket konserverad ryggradsdjur medfödda immunförsvaret med komplement, Toll-liknande receptorer, cytokiner och neutrofiler och makrofager med antimikrobiella kapacitet inklusive fagocytos och andnings burst ^{2-6, 8-11.} Dessutom genetiska spårbarhet och optisk transparens av de embryonala och larvutvecklingsstadier möjliggör generering av stabila transgena linjer med fluorescerande immunceller som gör det möjligt att undersöka värd-patogen interaktioner i realtid in vivo. Genereringen av dessa transgena linjer med ett photoconvertible protein som Dendra2 möjliggör spårning av enskilda värdcell ursprung och öde under loppet av infektionen ^12.

När man utvecklar en zebrafisk larver infektionsmodell, kommer den valda platsen för mikroinjektion avgöra om en infektion är initialt lokal eller systemisk. Systemiska blodinfektioner i kaudalvenen eller Kanal av Cuvier används oftast för att studera mikrobiella patogener i zebrafisk och är användbara för att studera interaktioner mellan värd och mikrobiella celler, cytokinsvar, och skillnader i virulens mellan patogenstammar. För långsammare växande mikroorganismer, kan tidig injektion i gulesäcken av ett embryo i 16-1,000 cellstadiet användas för att generera en systemisk infektion ^13,14, med den optimala utvecklingsstadium för mikroinjektion av en långsamt växande mikroorganism befunnits vara mellan den 16-128 cellstadiet ^15. Men gulesäcken injektioner av många mikrober i senare skeden av värdutvecklingen tenderar att vara dödlig till than värd på grund av näringsrika miljö för mikroben och brist på infiltrerande leukocyter ^16-18.

En lokal infektion resulterar vanligen i riktad migration av leukocyter mot infektionsstället som lätt kan kvantifieras med icke-invasiv avbildning. Denna typ av infektion kan medge dissekering av de mekanismer som förmedlar leukocytmigrering samt utredning av olika flyttande och fagocytiska kapacitet olika leukocytpopulationer. Lokala infektioner är också användbara vid granskningen skillnader i virulens mellan bakteriestammar samt studera mikrob invasion mekanismer eftersom fysiska värd hinder måste korsas för en lokal infektion blir systemisk. Zebrafisk är vanligtvis upp vid temperaturer på 25-31 ° C ^19, men de kan också hållas vid temperaturer så höga som 34-35 ° C för studier av invasions av vissa mänskliga patogener med stränga krav på temperaturför virulens ^{20, 21.}

Många olika platser har använts för att generera en initialt lokaliserad bakteriell infektion inklusive bakhjäman ventrikeln ^22, rygg svans muskel ^18, perikardiell hålighet ^23, och öron vesikler (öra) ^{5, 16, 24.} Det har emellertid visat sig, att injektion av bakterier in svans muskel kan orsaka vävnadsskada och inflammation oberoende av de bakterier, som kan skeva resultat vid utredning leukocyt svar ^13. Även mindre skador är associerad med injektion i bakhjäman och även om det är en början saknar leukocyter i unga embryon, bakhjäman ventrikeln vinner stadigt mer immunceller med tiden som mikroglia att bosätta. Bakhjäman ventrikeln är också en svårare plats till bilden. Öron vesikler är en sluten ihålig hålrum utan direkt tillgång till kärl ^{25, 26.} Den är normalt saknar leukocytes, men leukocyter kan rekryteras till öron vesikler som svar på inflammatoriska stimuli såsom infektion. Det är också ett föredraget område av mikroinjektion av bakterier i zebrafisk i åldern 2-3 dagar efter befruktning (dpf) på grund av den lätthet med avbildning och visualisering av injektionen. Därför valde vi öron vesikler som vår webbplats för lokal bakteriell infektion.