דג זברה (רזבורה rerio) הופכים נפוץ חוליות במודל חיה מושבת חיידקים, פתוגנזה. פרוטוקול זה המתאר את השימוש protozoan סנדלית caudatum כרכב שמקורם במזון זיהום בדג זברה הזחלים. Caudatum פ ברצון ולהרזיה חיידקים, לקבל נלקח על ידי דג זברה זחל דרך ההתנהגות טרף ושהם הטבעיים.
בשל שלהם שקיפות, גנטי ללקוחות שלנו, ואת קלות התחזוקה, דג זברה (רזבורה rerio) הפכו למודל חוליות נפוץ למחלות זיהומיות. דג זברה זחל מתאכזרים באופן טבעי protozoan חד־תאיות סנדלית caudatum. פרוטוקול זה מתאר את השימוש caudatum פ כרכב שמקורם במזון זיהום בדג זברה זחל. Caudatum פ להפנים מגוון רחב של חיידקים, תאים חיידקיים מורדם למשך מספר שעות. דג זברה אז לטרף. caudatum פ, עומס חיידקי הוא שוחרר את במעי הקדמי על העיכול של הרכב סנדלית, החיידקים ליישב את מערכת העיכול. הפרוטוקול כולל תיאור מפורט של paramecia תחזוקה, טעינה עם חיידקים, קביעה של השפלה חיידקי והמנה, כמו גם זיהום של דג זברה על ידי האכלה עם paramecia. היתרון בשימוש בשיטה זו של זיהום שמקורם במזון היא זה מקרוב מחקה המצב של זיהום שנצפתה מחלות אנושיות, מוביל קולוניזציה עמידים יותר בהשוואה טבילה פרוטוקולים, מאפשר המחקר של מגוון רחב של פתוגנים. זיהום שמקורם במזון במודל דג זברה יכול לשמש כדי לחקור ביטוי גנים חיידקיים בתוך המארח, אינטראקציות פתוגן-פונדקאי, המחפשים פתוגניות כולל חיידקי נטל, לוקליזציה, הפצתו, תחלואה.
נתח דג זברה מורפולוגית והן מבחינה תפקודית והתפאורה תכונות עם יונקים, כולל granulocytic שושלות (למשל, נויטרופילים), מונוציט/macrophage, כמו תאים, כמו אגרה קולטנים, ציטוקינים פרו-דלקתיים מיקרוביאלית פפטידים1 . מערכת העיכול של דג זברה שהוא מפותחת ב 6 ימים שלאחר ההפריה (dpf) ומראה שימור פונקציונלי מורפולוגיים מערכת העיכול יונקים, כגון ויסות גנים ברמת השעתוק שנשמרת בתאי האפיתל במעי 2. זה גורם דג זברה מודל מצוין עבור מושבת חיידקים במעיים, פתוגנזה. מגוון רחב של חיידקים המעית נחקרה במודל דג זברה, כולל enterohemorrhagic Escherichia coli3,4, ויבריו cholerae5, סלמונלה enterica6, דג זברה-microbiota-7,–8, ואת התפקיד של פרוביוטיקה חסינות מעיים9. יתרון בולט של המודל דג זברה היא כי זה התנחלו על ידי חיידקים רבים מבלי להפריע את microbiota אנדוגני, אשר מאפשר החקירה של התנהגות מיקרוביאלי בהקשר של אוכלוסיות חיידקים מעורבים3, 6. נכון לעכשיו, רוב הדגמים דג זברה של מושבת במערכת העיכול ומחלות להסתמך על הממשל של חיידקים על ידי טבילה אמבט, איפה דג זברה מודגרת ב השעיה חיידקי עבור כמות מסוימת של זמן10. עם זאת, זה מקשה לקבוע את המינון המדויק של חיידקים מנוהל, ומוביל אל קולוניזציה מוגבלת עם חיידקים מסוימים, במיוחד עם חיידקים פתוגניים שאינם. לחלופין, השעיה חיידקי מנוהל לדוג via gavage אוראלי11, אבל זה טכנית מאתגר, ומוגבלת הזחלים בוגרים ודגים למבוגרים.
פרוטוקול זה מתאר את השימוש protozoan חד־תאיות סנדלית caudatum כרכב למסירה שמקורם במזון של חיידקים מערכת העיכול של דג זברה הזחלים. Paramecia קל וזול לשמירה, מסוגלים להאכיל במגוון רחב של חיידקים, כולל אצות, פטריות, חיידקים, אשר הם להפנים דרך החריץ אוראלי ciliated12,13,14. ברגע הפנימו, חיידקים מוחזקים וקואלות, אשר בסופו של דבר acidify, תוכן יורד מעל מסגרת זמן של מספר שעות-15. דג זברה זחל ללכוד paramecia כמו טרף טבעי זמן קצר לאחר הבקיעה, בסביבות 3-4 dpf תלוי טמפרטורה16, תעלה אותם עם יעילות גבוהה. התהליך של לכידת הטרף לוקח בממוצע 1.2 s מהגילוי ללכוד17ולאחר שנתפסו paramecia מתעכלים מהר ב במעי הקדמי דג זברה, כך חיידקים קיימא למביטה משוחררים לתוך צינור העיכול3. כתוצאה מכך, paramecia יכול לשמש כשיטה מהירה וקלה כדי לספק מנה גבוהה ועקבית של חיידקים לתוך מערכת העיכול של דג זברה. החיידק ונמסרו יכול להיהפך גם לבטא החלבון הניאון, כגון mCherry, כפי שמתואר כאן, או, במקרה של חיידקים סורר גנטית, הם יכולים להיות מוכתם מראש עם הפלורסנט כדי לאפשר ויזואליזציה בתוך מערכת העיכול.
פרוטוקול זה מתאר את המשלוח שמקורם במזון של enteropathogenic e. coli (enterohemorrhagic e. coli [EHEC], חסיד פולשנית e. coli [AIEC]), ואת ה-ssp enterica סלמונלה Typhimurium. הן פתוגניים החיידק והן ס typhimurium המועברות דרך 18,כביש בצואה אורלי19, יכולה להיות נרכשת באמצעות שזוהמו מזון, כגון בשר, ירקות, מוצרי חלב. שימוש caudatum פ כרכב, e. coli ו ס typhimurium בהצלחה ליישב את הזחלים דג זברה בתוך 30-60 דקות של דגירה שיתוף עם הרכב סנדלית. הנטל חיידקי מושגת היא יציבה מספיק כדי להמחיש קולוניזציה ולקבוע את הנטל על ידי ציפוי הרקמה homogenates.
פרוטוקול בסיסי המתוארים כאן כבר מותאם ל פתוגניים החיידק, עבר בהצלחה מותאם מיני חיידקים אחרים, לרבות סלמונלה enterica ויבריו cholerae. עבור מינים מסוימים זה לא ליישב את הבטן דג זברה בעקבות אמבט טבילה, כולל כמה זנים enterica סלמונלה, קצת anaerobes, זיהום שמקורם במזון כפי שמתואר כאן ניתן להקים בהצלחה קולוניזציה. בהשוואה microgavage, אשר משמש גם להקים גבוהה בנטל חיידקי מערכת העיכול זחל, זיהום שמקורם במזון היא טכנית פחות מאתגר ודורש ציוד מיוחד פחות. עם זאת, צריך להיות מוטבת פרמטרים קריטיים על חיידקים ועל זנים כדי לשמש. גורמים כגון כוללות צפיפות בקטריאלי, סנדלית עבור השלב שיתוף התרבות חיידקים-סנדלית: אם המספרים חיידקי בתוך paramecia נמוכות, זה יכולים להשתפר על ידי הגדלת הצפיפות חיידקי בשלב תרבות משותפת. מינים חיידקים מסוימים עלול לגרום נזק למחשב המארח סנדלית, זה צריך להיות מוערך על ידי מיקרוסקופ.
גורם חשוב נוסף פרוטוקול זה הוא לכידת הטרף על ידי דג זברה. הקצב טרף ושהם כפי שמתואר כאן מבוססת על ההנחה כי כל ללכוד טרף פוגע תוצאות הבליעה של סנדלית אחד. צפיפות גבוהה של paramecia לכל הדגים נמצאים בשימוש בפרוטוקול כדי להבטיח שיעורי טרף ושהם גבוהים. עם זאת, לכידת הטרף הוא תלוי הצפיפות של paramecia במערכת, בתרבויות מאוד שתדללו סנדלית, טרף ושהם ייתכנו מחירים המתחילים paramecia 13 – 15 לכל שעה21,22. מגבלה היא המחירים לכידת הטרף תלויות גם בחום על תאורה תנאים, בחושך, לכידת תעריפי 80% נמוך יותר מאשר בתנאי אור21 ואת זה צריך להילקח בחשבון בעת הגדרת ניסויים. אם פעמים חשיפה לטרף יש יתרחב כדי למטב קולוניזציה, התחשבות חייב להינתן חשיפה משני חיידקים דרך הצואה. בתנאים שתוארו לעיל – 2 h החשיפה טרף – חשיפה זו הוא זניח, שכן הבטן זמן מעבר של חיידקים יותר מ 1 h, ריכוז חיידקים ברכב היא גבוהה הרבה יותר בצואה. עם זאת, אם זמן החשיפה הטרף הוא גדל באופן משמעותי, זה עשוי להיות גורם משמעותי.
הפקדים המתאימים צריכים להיכלל פרוטוקול זה, לרבות התיישבות דג זברה בעקבות האכלה עם paramecia המכיל פתוגניים שאינם e. coli MG1655. אם מספר זני חיידקים מושווים ביכולתם לישוב המארח דג זברה, חשוב לבחון אם מחצית שלהם חיים בתוך paramecia דומה. מוטציות חיידקיים, כולל אלה להתפשר על קיר התא שלמות או חישה חומצה, עלול לפגוע ביציבות חיידקי בתוך paramecia. במקרים כאלה, דג זברה האכלה ויש ליישרו לחשבון את ההבדלים במינון.
הפרוטוקול המתואר כאן יכול לשמש כדי לחקור מושבת חיידקים והשלכותיו, כולל על ידי הדמיה חיידקי התיישבות דג זברה כמתואר לעיל, כמו גם על-ידי קביעת CFU לכל דג זברה רקמת homogenate3, או חוקרים הקשורים לזיהום התחלואה והתמותה. באופן אידיאלי, להמחשת חיידקי, זני חיידקים פלורסנט חלבונים כגון mCherry או חלבון פלואורסצנטי אדום (RFP) אמור לשמש. זה יאפשר את הפריט החזותי של גידול אוכלוסיות חיידקים. אם המתח חיידקית אינה גנטית צייתן או השימוש של ביטוי חלבון פלואורסצנטי היא מנעה מסיבות אחרות, חיידקים עשוי להיות מוכתם של הפלורסנט, כגון FM 4-64FX, לפני תרבות משותפת עם paramecia. בעת שימוש בפרוטוקול המתוארת כאן, תרבות משותפת עם paramecia לא להפחית את הבהירות של לצבוע, חיידקים מוכתמים הם נראים בבירור במעי דג זברה. עם זאת, לצבוע להיות מדולל לאורך זמן צריך שגשוג חיידקים משמעותית להתרחש בתוך המארח דג זברה. בכל מקרה, אדום-פלורסנט חיידקים עדיפים על חיידקים ירוק-פלורסנט, שכן רקמת autofluorescence יכול להיות גבוה יותר הירוק מכל ערוץ הצבע האדום.
זה נמצא כי פרוטוקול זה יכול להיות מותאם אירובי ו microaerophilic מינים חיידקי. ייתכן שתהיה אפשרות להתאימה עבור ההזנה של נבגים ומינים פטרייתי, למרות שזה ישאר להיבדק השפעול.
The authors have nothing to disclose.
ברצוננו להודות חברי הקבוצה Krachler קריאה ביקורתית והערות על כתב היד. עבודה זו מומן על ידי פרס UT מערכות כוכבים, את BBSRC ואת NIH (R01AI132354).
Paramecium caudatum, live | Carolina | 131554 | no not store growing cultures below room temperature |
0.4% Trypan Blue Solution | Sigma | T8154-20ML | liquid, sterile-filtered, suitable for cell culture; prepared in 0.81% sodium chloride and 0.06% potassium phosphate, dibasic |
Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Sigma | 276855-100ML | store in a solvent safety cabinet |
Escherichia coli, MG1655 | ATCC | ATCC 700926 | can be replaced by any other non-pathogenic E. coli strain |
FM 4-64FX stain | Thermo Fisher | F34653 | aliquot and store frozen |
Formaldehyde | Sigma | F8775-4X25ML | |
LB Broth | Sigma | L3397-1KG | |
Phosphate buffered saline tablets | Thermo Fisher | 18912014 | |
Tetracycline | Sigma | 87128-25G | toxic, irritant |
Tricaine (Ethyl 3-aminobenzoate methanesulfonate) | Sigma | E10521-10G | |
Triton X-100 | Sigma | X100-100ML | |
Trypan Blue Solution, 0.4% | Sigma | 93595-50ML | |
UltraPure Low Melting Point Agarose | Thermo Fisher | 16520050 | |
hemocytometer or cell counter | any | ||
stereomicroscope | any | ||
table-top centrifuge | |||
microwave | |||
rotator wheel | |||
heated shaking incubator | |||
aquatics facilities | |||
breeding tanks |