Madagaskar fresende kakerlakk som en alternativ ikke-pattedyr dyr modell å undersøke virulens patogenesen og narkotika effekt

Bruk av insekter som alternativ ikke-pattedyr dyremodeller bakteriell patogenesen og medfødte vert forsvar har vært økende momentum de siste årene. Logistisk, er dette på grunn av deres relativt rimelig pris og bekvemmeligheten ved å skaffe håndtering og omsorg for insekter sammenlignet pattedyr. Det er også noen regulerende politikk regulerer bruk av forskning; Det er ikke underlagt purview eller begrensninger som er fastsatt av alle dyr bruk komiteen eller statlig organ. Insekter som surrogat dyremodeller er spesielt mottagelig for omfattende screening undersøkelser for virulens faktorer, vert-patogen interaksjoner og vurderinger av anti-mikrobielle narkotika effekt. Bruken kan redusere antall pattedyr brukes til forskning og dermed overvinne noen av de etiske dilemmaene iboende gjennomføringen av dyr eksperimentering ^1,2.

Insekter kan tjene som surrogat verter fordi det er en høy grad av alminnelighet mellom de medfødte immunsystem insekter og pattedyr ^1,3. Både insekt plasmatocytes og pattedyr makrofager phagocytose mikroorganismer ⁴. Insekt tilsvarer nøytrofile er hemocyte ^5,6. Intracellulær oksidativt burst stier i insekt og pattedyrceller ligner; frie radikaler i begge produseres av orthologous p47^phox og p67^phox proteiner ⁵. Signalnettverk kaskader nedstrøms Toll reseptorer i insekter og Toll-like reseptorer og Interleukin-1 i pattedyr er også bemerkelsesverdig lik; begge føre til produksjon av antimikrobielle peptider som defensins ⁷. Insekter kan dermed benyttes for å studere generell medfødte immunsystemet mekanismer som deles av Metazoer.

Et insekt kalt Madagaskar fresende kakerlakk fra slekten Gromphadorhina, er en av de største kakerlakk artene som finnes, vanligvis nå 5 til 8 cm på modenhet. It is native only to the island of Madagascar and is characterized by the hissing sound it makes – a sound that is produced when the hissing cockroach expels air through respiratory openings called spiracles ⁸. Den karakteristiske susing fungerer som en form for sosial kommunikasjon mellom fresende cockroaches for frieri og aggresjon ⁹ og kan bli hørt når en mann er forstyrret i sitt habitat. The Madagascar hissing cockroach is slow moving compared to the American cockroach and other urban pest species. Det er lett å omsorg for og rase; en gravid fresende kakerlakk kan produsere 20 til 30 avkom samtidig. En baby fresende affinitet kalt en nymfe, når seksuell modenhet i 5 måneder etter gjennomgår 6 molts og kan leve opp til 5 år både i naturen og i fangenskap ⁸.

Vi har utnyttet Madagaskar fresende kakerlakk som surrogat vert for infeksjon med intracellulære patogener stokk mallei, B. pseudomalleiog B. thailandensis ^10,11. Virulens av disse patogener i fresende cockroaches var i forhold til deres virulens i benchmark dyr modellen for stokk, Syreren hamster. Vi fant at 50% dødelig dose (LD₅₀) B. pseudomallei og B. mallei var lik i begge modeller ¹¹. Interessant, er B. thailandensis, selv om avirulent i gnager modellen dødelig i fresende kakerlakk ¹¹. Denne forskjellen med hensyn til B. thailandensis infeksjon understreker nytten av den fresende kakerlakk modellen; B. thailandensis demping mutanter kan lettere løses i den fresende kakerlakk enn i gnager modeller. Videre som B. thailandensis brukes ofte som kan modell organismen for B. pseudomallei og B. mallei ^10,12,13, identifisere demping mutasjoner i det føre til lignende mål i sin mer virulente slektninger.

Despite the difference in virulence of B. thailandensis in the hissing cockroach versus the Syrian hamster, mutations in critical virulence factors, such as those in the type 6 secretion system-1 (T6SS-1), which are attenuating in B. mallei and B. pseudomallei, er tilsvarende demping for B. thailandensis ¹¹. Fresende kakerlakk modellen valideres videre i den personlige T6SS mutanter (T6SS-2 til T6SS-6) i B. pseudomallei, som har ingen peiling på virulens i syrer hamsters, forblir virulente i fresende cockroaches ¹¹. Thus, the hissing cockroach is a viable surrogate animal model for the three Burkholderia species. We recently utilized the hissing cockroach as a surrogate animal model to examine the efficacy of the anti-malarial drug chloroquine (CLQ) against Burkholderia infection ¹⁰ and its toxicity.

Her beskriver vi de Stell og omsorg i Madagaskar fresende kakerlakk og gir detaljer om hvordan å infisere dette insektet med tre stokk arter. Furthermore, we illustrate that the hissing cockroach is a viable surrogate model to study virulence and drug efficacy in Burkholderia infections and that it likely can also serve as a surrogate host for other bacterial pathogens in similar studies.