أن مدغشقر الهسهسة الصرصور كنموذج بديل غير الثدييات حيوانية للتحقيق في الفوعة، والمرضية، وفعالية المخدرات
Summary
نقدم بروتوكولا للاستفادة مدغشقر الهسهسة الصرصور كنموذج بديل غير الثدييات حيوان إجراء البكتيرية ضراوة والمرضية وسمية العقاقير، وفعالية العقاقير والدراسات الاستجابة المناعية الفطرية.
Abstract
هي المحافظة على جوانب كثيرة من الحصانة الفطرية بين الثدييات والحشرات. حشرة، مدغشقر الهسهسة الصرصور من جنس جرومفادورهينا، يمكن أن تستخدم كنموذج بديل حيوانات لدراسة الفوعة والمضيف الممرض التفاعل والاستجابة المناعية الفطرية وفعالية العقاقير. يتم توفير تفاصيل لتربية، رعاية وتربية الصرصار الهسهسة. نحن أيضا لتوضيح كيف يمكن أن يصاب بالبكتيريا مثل مسببات الأمراض داخل الخلايا بوركهولدريا مالي، بسيودومالي باء، وب ثيلاندينسيس. استخدام الصراصير الهسهسة غير مكلفة ويتغلب على القضايا التنظيمية التي تتناول استخدام الثدييات في البحث. وبالإضافة إلى ذلك، يتم العثور على استخدام نموذج الصرصار الهسهسة نتائج استنساخه ومماثلة لتلك التي تم الحصول عليها باستخدام نماذج الثدييات. وهكذا، يمثل الصرصار الهسهسة مدغشقر مضيف بديل جذاب التي ينبغي استكشافها عند إجراء الدراسات الحيوانية.
Introduction
وقد تم استخدام الحشرات كبديل غير الثدييات نماذج حيوانية لدراسة المرضية البكتيرية والدفاع المضيف فطرية تكتسب زخما في السنوات الأخيرة. لوجستيا، هذا سبب تكاليفها رخيصة نسبيا والسهولة في الحصول على، ومعالجة ورعاية للحشرات بالمقارنة مع الثدييات. وهناك أيضا لا السياسة التنظيمية التي تحكم استخدام الحشرات في البحوث؛ فلا تخضع اختصاص أو استخدام القيود المبينة بالحيوان أي لجنة أو هيئة حكومية. لا سيما الحشرات كنماذج حيوانية بديلة قابلة لدراسات الفحص الشامل لعوامل الفوعة والتفاعلات المضيف الممرض، وإجراء تقييمات لفعالية العقاقير المضادة للميكروبات. استخدامها يمكن أن تقلل من عدد الثدييات المستخدمة للبحث وبالتالي التغلب على بعض المعضلات الأخلاقية المتأصلة لإجراء التجارب الحيوانية 1،2.
قد الحشرات بمثابة المضيفين بديل لأن هناك درجة عالية من القواسم المشتركة بين نظم المناعة الفطرية من الحشرات والثدييات 1،3. بلاسماتوسيتيس الحشرات والثدييات الضامة phagocytose الكائنات الدقيقة 4. نظيره الحشرات العَدلات هو 5،هيموسيتي6. مسارات انفجر الأكسدة داخل الخلايا في خلايا الثدييات والحشرات ومماثلة؛ يتم إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية في كل من أورثولوجوس p47 بطاقات مجانيةphox و p67phox البروتينات 5. الشلالات مما يشير إلى اتجاه مجرى النهر من مستقبلات عدد القتلى في الحشرات والمستقبلات الشبيهة بعدد القتلى و Interleukin-1 في الثدييات تتشابه أيضا؛ كلاهما يؤدي إلى إنتاج الببتيدات المضادة للميكروبات، مثل ديفينسينس 7. وهكذا، يمكن أن تستخدم الحشرات لدراسة الآليات المناعية الفطرية العامة التي يشترك فيها ميتازوانس.
حشرة تسمى مدغشقر الهسهسة الصرصور من جنس جرومفادورهينا، هو واحد من أكبر أنواع الصراصير موجودة عادة الوصول إلى 5 إلى 8 سم عند الاستحقاق. هو أصلي فقط لجزيرة مدغشقر، وتتميز بصوت الهسهسة يجعل-صوت الذي يتم إنتاجه عند الصرصار الهسهسة يطرد الهواء من خلال الفتحات التنفسية spiracles 8ودعا. همسة مميزة بمثابة شكل من أشكال التواصل الاجتماعي بين الهسهسة الصراصير ل المغازلة والعدوان 9 ويمكن سماع عندما تشعر بالانزعاج الذكور في بيئتها. هو التحرك بطيئا مقارنة مدغشقر الهسهسة الصرصور صرصور الأمريكية وغيرها من الأنواع الآفات الحضرية. فمن السهل لرعاية وتربية؛ يمكن أن تنتج الصرصار الهسهسة حوامل ذرية 20 إلى 30 في وقت واحد. طفل الهسهسة الصراصير، تسمى حورية، تصل إلى مرحلة النضج الجنسي في 5 أشهر بعد أن تمر مولتس 6 ويمكن أن ترقى إلى 5 سنوات في البرية وفي الأسر 8.
وقد استخدمت في مدغشقر الهسهسة الصرصور كمضيف بديل للإصابة بمسببات الأمراض داخل الخلايا بوركهولدريا مالي، بسيودومالي باء، و ثايلاندينسيس 10،11. كان مقارنة ضراوة في النموذج القياسي الحيوان ضراوة هذه العوامل الممرضة في الهسهسة الصراصير بوركهولدريا، الهمستر السوري. وجدنا أن الجرعة المميتة 50 في المائة (LD50) بسيودومالي (ب) و مالي (ب) مماثل في كلا نماذج 11. من المثير للاهتمام، ثيلاندينسيس باء، على الرغم من أن أفيرولينت في النموذج القوارض، وقاتلة في الصرصار الهسهسة 11. يبرز هذا الاختلاف فيما يتعلق بالإصابة ثيلاندينسيس الأداة المساعدة من طراز الصرصار الهسهسة؛ ثيلاندينسيس باء مخففة طفرات يمكن حلها أكثر سهولة في الصرصار الهسهسة مما في نماذج القوارض. وعلاوة على ذلك، كما ثيلاندينسيس باء- كثيرا ما يستخدم كالكائن الحي النموذجي ل pseudomallei و مالي 10،12،13، تحديد الطفرات المخففة بأنها يمكن تؤدي إلى أهداف مماثلة في لها أقارب أكثر شراسة.
وعلى الرغم من الاختلاف في الفوعة من ثيلاندينسيس باء في الصرصار الهسهسة مقابل الهامستر السوري، والطفرات في عوامل الفوعة الحرجة، مثل تلك الموجودة في نوع 6 إفراز النظام-1 (T6SS-1)، التي هي مخففة في مالي (ب) و باء-pseudomallei، هي المخففة وبالمثل لثيلاندينسيس 11. كذلك التحقق من صحة النموذج الصرصار الهسهسة في هذا الفرد T6SS طفرات (T6SS-2 T6SS-6) في بسيودومالي (ب)، التي لا تؤثر على ضراوة في الهامستر السوري، تظل ضراوة في الصراصير الهسهسة 11. وهكذا، الصرصار الهسهسة نموذج بديلة قابلة للحياة حيوانية للأنواع بوركهولدريا الثلاثة. ونحن مؤخرا استخدمت الصرصار الهسهسة كنموذج بديل حيوانات لدراسة فعالية العقاقير المضادة للملاريا الكلوروكين (كلك) ضد العدوى بوركهولدريا 10 وسميته.
هنا، يمكننا وصف بتربية ورعاية مدغشقر الهسهسة الصرصور وتقديم تفاصيل عن كيفية تصيب هذه الحشرة مع الأنواع بوركهولدريا الثلاثة. وعلاوة على ذلك، نحن لتوضيح أن الصرصار الهسهسة نموذج بديلة قابلة للتطبيق لدراسة الفوعة وفعالية العقاقير في التهابات بوركهولدريا وأن المرجح أن يمكن أيضا بمثابة مضيف بديل للأخرى المسببة للأمراض البكتيرية في دراسات مماثلة.
Protocol
Representative Results
Discussion
أفضل الظروف التجريبية تبدأ بمستعمرة صرصور الهسهسة صحية، الأمر الذي يتطلب الحد الأدنى بل الالتزام بالوقت متسقة. على الرغم من أن يهس الصراصير يمكن الذهاب لفترة زمنية طويلة نسبيا (~ أسابيع) دون طعام أو ماء، ويجب توفير الصيانة قفص أسبوعية أو نصف شهرية. وهذا يشمل فحص الأغذية وإمدادات المياه وال…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تشوا ياء، N.A. فيشر، ديشازير دال، وفريدلاندر صباحا تصميم الإجراءات المذكورة في المخطوطة. تشوا J.، N.A. فيشر، والمرسوم العالي فالسينيلي ودال ديشازير إجراء التجارب. وكتب جيه تشوا المخطوطة.
يشكر المؤلفون جوشوا جيه دبليو روان، نورا دال دويل، ر. نيكولاس كارتر وستيفن أ تبري للمساعدة التقنية الممتازة وديفيد ب. فيتيرير وستيفن ج. كيرن للتحليل الإحصائي.
وكان دعم العمل “اقتراح وكالة الحد من تهديد الدفاع” #CBCALL12-THRB1-1-0270 A.M.F و #CBS. MEDBIO.02.10.RD.034 إلى D.D.
الآراء والتفسيرات والاستنتاجات والتوصيات هي آراء المؤلفين ولا تقرها بالضرورة إلى “الجيش الأميركي”.
محتوى هذا المنشور لا تعكس بالضرورة آراء أو سياسات وزارة الدفاع، ولا أذكر الأسماء التجارية، والمنتجات التجارية، أو المنظمات يعني موافقة “الحكومة الأمريكية”.
Materials
| Madagascar hissing cockroach |
Carolina Biological Supply Co, Burlington, NC | 143668 | |
| Kibbles n Bits, any flavor | Big Heart Pet Brands, San Francisco, CA | UPC #079100519378 | |
| Snap on disposable plastic containers or equivalent | Rubbermaid, Huntersville, NC | UPC #FG7F71RETCHIL | |
| Screw on disposable plastic containers or equivalent | Rubbermaid, Huntersville, NC | UPC #FG7J0000TCHIL | |
| Tridak STEPPER series repetitive pipette | Dymax Corporation www.dymax.com |
T15469 | |
| Syringe (1 mL) | Becton Dickinson, Franklin Lakes, NJ | 309659 | |
| Needle (26 or 27G x 1/2) | Becton Dickinson, Franklin Lakes, NJ | 305109, 305111 | |
| Chloroquine diphosphate | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | C6628 | |
| Phosphate buffered saline | Gibco/ Thermo Fisher Scientific, Gaithersburg, MD | 10010023 | |
| Difco Luria- Bertani (Lennox) | Becton Dickinson, Sparks, MD | 240230 | |
| Agar | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | A1296 | |
| Glycerol | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | G6279 |
References
- Sifri, C. D., Ausubel, F. M., Boquet, P., Cossart, P., Normark, S., Rappuoli, R. . Cellular Microbiology. , 543-563 (2004).
- Silcock, S. Is your experiment really necessary?. New Sci. 134 (1817), 32-34 (1992).
- Muller, U., Vogel, P., Alber, G., Schaub, G. A. The innate immune system of mammals and insects. Contrib Microbiol. 15, 21-44 (2008).
- Lavine, M. D., Strand, M. R. Insect hemocytes and their role in immunity. Insect Biochem Mol Biol. 32 (10), 1295-1309 (2002).
- Bergin, D., Reeves, E. P., Renwick, J., Wientjes, F. B., Kavanagh, K. Superoxide production in Galleria mellonella hemocytes: identification of proteins homologous to the NADPH oxidase complex of human neutrophils. Infect Immun. 73 (7), 4161-4170 (2005).
- Browne, N., Heelan, M., Kavanagh, K. An analysis of the structural and functional similarities of insect hemocytes and mammalian phagocytes. Virulence. 4 (7), 597-603 (2013).
- Lemaitre, B., Hoffmann, J. The host defense of Drosophila melanogaster. Annu Rev Immunol. 25, 697-743 (2007).
- Mulder, P. G., Shufran, A. Madagascar hissing cockroaches, information and care. Oklahoma Cooperative Extension Service Leaflet L-278. , 4 (2016).
- Nelson, M. C., Fraser, J. Sound production in the cockroach, Gromphadorhina portentosa: Evidence for communication by hissing. Behav Ecol Sociobiol. 6 (4), 305-314 (1980).
- Chua, J., et al. pH Alkalinization by Chloroquine Suppresses Pathogenic Burkholderia Type 6 Secretion System 1 and Multinucleated Giant Cells. Infect Immun. 85 (1), e0058616 (2017).
- Fisher, N. A., Ribot, W. J., Applefeld, W., DeShazer, D. The Madagascar hissing cockroach as a novel surrogate host for Burkholderia pseudomallei, B. mallei and B. thailandensis. BMC Microbiol. 12, 117 (2012).
- Haraga, A., West, T. E., Brittnacher, M. J., Skerrett, S. J., Miller, S. I. Burkholderia thailandensis as a model system for the study of the virulence-associated type III secretion system of Burkholderia pseudomallei. Infect Immun. 76 (11), 5402-5411 (2008).
- West, T. E., Frevert, C. W., Liggitt, H. D., Skerrett, S. J. Inhalation of Burkholderia thailandensis results in lethal necrotizing pneumonia in mice: a surrogate model for pneumonic melioidosis. Trans R Soc Trop Med Hyg. 102 Suppl 1, S119-S126 (2008).
- Finney, D. J. . Probit Analysis. , (1971).
- Abbott, W. S. A method of computing the effectiveness of an insecticide. J Am Mosq Control Assoc. 3 (2), 302-303 (1987).
- Schell, M. A., Lipscomb, L., DeShazer, D. Comparative genomics and an insect model rapidly identify novel virulence genes of Burkholderia mallei. J Bacteriol. 190 (7), 2306-2313 (2008).
- Wand, M. E., Muller, C. M., Titball, R. W., Michell, S. L. Macrophage and Galleria mellonella infection models reflect the virulence of naturally occurring isolates of B. pseudomallei, B. thailandensis and B. oklahomensis. BMC Microbiol. 11 (1), 11 (2011).
- Pilatova, M., Dionne, M. S. Burkholderia thailandensis is virulent in Drosophila melanogaster. PLoS One. 7 (11), e49745 (2012).
- Ramarao, N., Nielsen-Leroux, C., Lereclus, D. The insect Galleria mellonella as a powerful infection model to investigate bacterial pathogenesis. J Vis Exp. (70), e4392 (2012).
- Eklund, B. E., et al. The orange spotted cockroach (Blaptica dubia, Serville 1839) is a permissive experimental host for Francisella tularensis. PeerJ Preprints. 4, e1524v1522 (2016).
