מדגסקר שריקה מקק בתור מודל אלטרנטיבי של בעלי חיים שאינם מידע יונקים לחקור התקפה אלימה, פתוגנזה ואת יעילות התרופה
Summary
אנו מציגים את פרוטוקול לנצל את המדגסקר שריקה מקק בתור מודל אלטרנטיבי של בעלי חיים שאינם מידע יונקים לבצע התקפה אלימה חיידקי, פתוגנזה, רעילות התרופה, יעילות התרופה ולאחר מחקרים תגובה חיסונית מולדת.
Abstract
היבטים רבים של מולדת חסינות נשמרים בין יונקים וחרקים. חרק, ממדגסקר שריקה מקק מן הסוג Gromphadorhina, יכול להיות מנוצל כמו במודל חיה חלופיים לצורך המחקר של התקפה אלימה, אינטראקציה פתוגן-פונדקאי, תגובה חיסונית מולדת יעילות התרופה. פרטים לגידול, טיפוח והשבחה של השריקה המקק הינם מסופקים. אנחנו גם מדגימים איך זה יכול להיות נגוע עם חיידקים כגון פתוגנים תאיים Burkholderia mallei, נולד ב- pseudomallei, נולד ב- thailandensis. השימוש המקק השריקה זולה, מתגבר על בעיות רגולטוריות התמודדות עם השימוש של יונקים במחקר. בנוסף, תוצאות נמצאו באמצעות מודל מקק השריקה הם דומים לאלו שהושגו באמצעות מודלים בתרבית של הדירים. לפיכך, המקק השריקה מדגסקר מייצג מארח הפונדקאית אטרקטיבי שיש לבחון בעת עריכת מחקרים שנעשו בבעלי חיים.
Introduction
השימוש של חרקים כמו חלופי שאינו מידע יונקים חייתיים ללמוד פתוגנזה חיידקי והגנה מארח מולדת צובר תאוצה בשנים האחרונות. לוגיסטית, זאת בשל העלות זולה יחסית שלהם ואת ההקלות קבלת טיפול, דאגה חרקים לעומת יונקים. יש גם אין מדיניות רגולטוריים המפקחים על השימוש חרקים במחקר; הוא אינו כפוף לתחומו או מגבלות שנקבעו על ידי בעל חיים להשתמש סוכנות הוועדה או הממשלה. חרקים בתור פונדקאית חייתיים נתונות במיוחד הקרנה מקיפה ללימודי הגורמים התקפה אלימה אינטראקציות פתוגן-פונדקאי, הערכות של יעילות התרופה אנטי מיקרוביאליים. השימוש בהם יכול להפחית את המספר של יונקים המשמש למחקר ובכך להתגבר על חלק דילמות אתיות הגלום להתנהגותו של ניסויים בבעלי חיים 1,2.
חרקים עשוי לשמש פונדקאית המארחים כי יש רמה גבוהה של אחידות בין מערכות החיסון מולדים של 1,של חרקים, יונקים-3. Plasmatocytes חרק וגם בתרבית של מקרופאגים phagocytose מיקרואורגניזמים 4. לכנף חרקים נויטרופילים הוא 5,hemocyte6. פרץ חמצוני תאיים מסלולים חרק, בתרבית של תאים דומים; מינים חמצן תגובתי והן מופקים על ידי orthologous p47phox ו- p67phox חלבונים 5. למפל איתות במורד הזרם של רצפטורים אגרה חרקים, רצפטורים כמו אגרה, Interleukin-1 יונקים הם גם דומה להפליא; שניהם תוצאה של הייצור של פפטידים מיקרוביאלית, כגון defensins 7. לפיכך, חרקים יכול להיות מנוצל כדי לחקור מנגנונים חיסוניים מולדת כללי שמשותפות metazoans.
חרק הנקרא ממדגסקר שריקה מקק מן הסוג Gromphadorhina, הוא אחד המינים הג’וק הגדול ביותר שקיים, להגיע בדרך כלל 5-8 ס מ בעת הפירעון. היא רק ילידי האי מדגסקר, מאופיין על ידי קול השריקה שזה גורם – צליל המופק בעת המקק השריקה גירשה אוויר דרך פתחים הנשימה נקרא spiracles 8. היס ייחודי מגישה כסוג של תקשורת חברתית בקרב שריקה מקקים חיזור ותוקפנות 9 , ניתן לשמוע כאשר זכר מופר בסביבה שלה. מדגסקר שריקה מקק זז לאט בהשוואה תיקן אמריקני את ומינים מזיקים עירוניים אחרים. קל לטפל, להתרבות; מקק השריקה בהריון יכול לייצר צאצאים 20-30 בכל פעם. תינוק שריקה מקק, הנקרא נימפה, מגיע לבגרות מינית בתוך 5 חודשים אחרי שעברו 6 ומתנשל לדרגה הבאה, לחיות עד 5 שנים הן בטבע והן בשבי 8.
אנחנו נעזרו ממדגסקר שריקה מקק כמארח של הפונדקאית זיהום עם פתוגנים תאיים Burkholderia mallei, נולד ב- pseudomalleiו- thailandensis נולד ב- 10,11. התקפה אלימה של אלה פתוגנים ב שריקה מקקים נמשל לאלימות ולגרימת שלהם במודל החייתי של בחינת ביצועים עבור Burkholderia, האוגר הסורי. מצאנו כי מנה קטלנית 50% (LD50) נולד ב- pseudomallei , נולד ב- mallei היה דומה בשני מודלים 11. מעניין, נולד ב- thailandensis, למרות avirulent במודל מכרסמים, הוא קטלני הג’וק השריקה 11. ההבדל ביחס thailandensis דרב זיהום מדגישה את התועלת של המודל מקק השריקה; Thailandensis נולד ב- attenuating מוטציות ניתן לפתור בקלות רבה יותר בהמקק השריקה מאשר דגמים מכרסמים. יתר על כן, כפי thailandensis דרב משמש לעתים קרובות אורגניזם מודל עבור נולד ב- pseudomallei ו- mallei נולד ב- 10,12,13, זיהוי מוטציות attenuating זה יכול להוביל מטרות דומות וקרוביו יותר מידבק.
למרות ההבדל התקפה אלימה של thailandensis דרב בהמקק השריקה נגד האוגר הסורי, מוטציות בגן הגורמים התקפה אלימה קריטיים, כגון אלה סוג 6 הפרשת המערכת-1 (T6SS-1), אשר הם attenuating, נולד ב- mallei , נולד ב- pseudomallei, הם בדומה attenuating thailandensis נולד ב- 11. השריקה מקק מודל נוסף מאומת כי הפרט T6SS (T6SS-2 ל- T6SS-6) בו מוטציות pseudomallei דרב, אשר להם כל השפעה על התקפה אלימה על אוגרים סוריים, נשארים מידבק המקקים השריקה 11. לפיכך, השריקה המקק הוא מודל בעלי חיים הפונדקאית קיימא עבור שלושה מינים Burkholderia . אנחנו לאחרונה מנוצל המקק השריקה כמו במודל חיה הפונדקאית לבחון את היעילות של כלורוקין סמים נגד מלריה (CLQ) נגד זיהום Burkholderia 10 ו שלה רעילות.
כאן, אנו מתארים את גידול וטיפול של מדגסקר שריקה מקק ולספק פרטים על איך להדביק את המזיק הזה עם שלושה מינים Burkholderia . יתר על כן, אנו ממחישים את המקק השריקה הוא מודל הפונדקאית קיימא ללמוד התקפה אלימה, יעילות התרופה זיהומים Burkholderia , כי סביר להניח יכול לשמש כמחשב מארח הפונדקאית עבור אחרים פתוגנים חיידקיים במחקרים דומים.
Protocol
Representative Results
Discussion
תנאים אופטימליים ניסיוני להתחיל מושבה מקק בריא השריקה, המחייב מינימלית אבל במועד העקבי מחויבות. למרות שריקה ג’וקים יכולים ללכת במשך תקופה ארוכה יחסית של זמן (~ שבועות) ללא מזון ומים, יש לספק כלוב שבועיות או דו-שבועיות תחזוקה. זה כולל בדיקת אספקת מים ואוכל את שהייתך הכלוב היבש. שמירה על תנאי מ…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ג’יי צ’ואה, פישר נ. א, ד DeShazer, בבוקר פרידלנדר עיצב ההליכים המתוארים בכתב היד. ג’יי צ’ואה, נ. א פישר, ש Falcinelli, ד DeShazer לבצע את הניסויים. צ’ואה ג’ כתב היד.
המחברים תודה יהושע ג’ וו רואן, נורה ד’ דויל, ניקולס ר קרטר ו סטיבן Tobery א לקבלת סיוע טכני מעולה ואת דוד עמ’ Fetterer סטיבן ג’יי קרן לשם ניתוח סטטיסטי.
העבודה נתמכה על ידי ההגנה איום הפחתת סוכנות הצעה #CBCALL12-THRB1-1-0270 A.M.F, #CBS. MEDBIO.02.10.RD.034 כדי לתאולוגיה
דעות, פרשנויות, מסקנות והמלצות הן אלו של המחברים, בהכרח לא אושרה על ידי צבא ארצות הברית.
התוכן של פרסום זה אינן משקפות בהכרח את ההשקפות או מדיניות של משרד ההגנה, ולא הזכיר של שמות מסחריים, מוצרים מסחריים, או ארגונים מעיד על ממשלת ארה ב.
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).
