이 프로토콜은 피부에서 Malassezia-host 상호 작용을 공부하기위한 마우스 모델의 설립을 설명합니다. 그것은 시험관에서 Malassezia의 재배, Malassezia를가진 뮤린 피부의 감염 및 피부 조직에 있는 염증 그리고 곰팡이 부담의 후속 분석을 기술합니다.
동물 모델은 전염병 연구에 매우 중요합니다. 그(것)들은 조직 특정 한 방식으로 생체 내에서 미생물과 그들의 호스트 사이 발생 하는 상호 작용의 전체 스펙트럼을 분석 하기 위한 중요 한 기초를 제공 합니다. 병원성 곰팡이는 점점 인간에게 심각한 위협으로 인식되고 있으며 이러한 감염 모델을 악용하면 곰팡이 병원성에 대한 우리의 이해가 크게 향상되었습니다. Malassezia 속의 종은 인간 피부 microbiota의 가장 풍부한 진균 이며 그들은 또한 지루성 피부염 과 아토피 성 피부염 등 심한 염증 성 피부 질환의 개발과 관련 된. 그러나 말라세지아와 질병 병인 사이의 원인 링크는 알려지지 않았으며, 피부 면역 계통을 가진 말라세지아의 복잡한 크로스토크에 대한 가난한 지식에 기인 할 수있는 사실. 이 프로토콜은 말라세지아와 포유류 피부의 상호 작용을 생체 내에서 연구할 수 있는 실험적인 마우스 모델의 확립을 설명합니다. 그것은 실험실 조건 하에서 Malassezia spp. 경작하는 방법, Malassezia spp로 뮤린 피부를 감염시키는 방법 및 피부 염증 및 곰팡이 부담 분석을 통해 감염 결과를 평가하는 방법을 설명합니다. 여기에서 기술된 모형은 완전한 면역적격 동물에서 작동하고 동물의 면역 억제 또는 항생제 전처리에 의존하지 않습니다. 또한 거의 모든 유전자 변형 마우스 균주에 적응할 수 있으며 다른 피부 질환 모델과 결합 될 수 있습니다. 이러한 특징은 이 감염 모형을 생체 내 피부에서 Malassezia에 대하여 호스트의 선천적이고 적응적인 면역 반응을 상세히 공부하기위한 매우 강력한 도구입니다.
피부는 많은 다른 세균에 의해 채워집니다. microbiota에 피부의 지속적인 노출은 호스트의 면역 계통을 형성하고 교육에 기여합니다. 곰팡이는 점점 미생물의 중요한 부분으로 인식되고 그들은 박테리아 및 바이러스와 유사한 숙주 생리학 및 면역에 대한 중요한 역할을 수행1. Malassezia 속의 종은 지금까지 가장 풍부한 곰팡이가 온혈 척추 동물의 피부를 식민지화하고 그들은 인간의 피부 진균 의 90 % 이상을 구성2,3. 말라세지아의 18종은 지금까지 인간과 동물의 피부로부터 확인되었으며4.
피부의 다양한 병리학은 적어도 부분적으로 불균형 미생물 구성의 결과로 발생하는 것으로 생각됩니다. Dysbiosis는 기회 감염 및 질병5의결과로 병원성 잠재력을 가진 종의 과성장으로 이끌어 낼 수 있습니다. 일관되게, Malassezia는,그것의 공생 생활 양식 외에, 비듬과 동정에 구역 수색하는 각종 피부 병리의 발달에 기여한다는 것을 증가하는 기록이 있습니다 versicolor 더 가혹한 선동적인 무질서에 versicolor 지루성 피부염과 아토피 성피부염으로4,6. Malassezia와 동정론 versicolor 사이 원인 링크는 설치 되었습니다 하는 동안, 더 심각한 피부 병 리에 곰 팡이의 병 리 생리 적 역할 크게 알 수 없는 남아.
피부 항상성과 질병에서 Malassezia의 역할을 결정하는 것은 피부와 피부 면역 계통의 상호 작용에 관하여 더 심층적인 지식을 요구합니다. 참고로, Malassezia에 대한 연구는 다른 인간 곰팡이 병원균 (예 : 칸디다 알비칸스 또는 아스퍼질러스 훈증)과비교하여 아직 신생 단계에 있습니다. 이것은 실험실 조건하에서 Malassezia의 재배에 있는 어려움 및 생체 내 호스트와 접촉하는 곰팡이를 공부하기위한 적절한 실험 모델의 부족에 기인 할 수있다. 배양에서 단리된 세포를 가진 이전 실험은 Malassezia와 다양한 면역 및 비면역 세포 사이 직접 및 간접적인 상호 작용의 넓은 범위를표시7. 그러나, 이러한 시험관 내 실험은 곰팡이와 다양한 세포 유형 사이에 수많은 세포 및 분자 이벤트가 수반되는 생체 내 복합 피부 환경의 상황을 부분적으로 재현합니다.
본 명세서에서, 우리는 우리가 최근에 설립한 마우스에서 Malassezia 피부 감염의 실험 모델에 대한 프로토콜을 설명하고, 생체 내 곰팡이 숙주 상호작용을연구한다 7. 여기에는 (1) 시험관내 말라세지아의 성공적인 재배 절차, (2) 말라세지아를 뮤린 귀 피부에 의한 경피적 적용, (3) 말라세치아-유도피부를 분석하는 방법에 대한 기술적 세부 사항이 포함됩니다. 염증과 감염된 피부의 곰팡이 부담. 중요한 것은, 이 모델은 곰팡이 감염의 다른 마우스 모델에서 실행되는 바와 같이 면역 억제(예를 들어, 코르티코스테로이드에 의한) 또는 감염 전에 마우스의 항생제 치료에 의존하지 않는다는 것이다 8,9. 차례로, 그것은 정상적인 피부에 Malassezia에 대 한 타고난 적응 면역 반응의 전체 스펙트럼을 공부 할 수 있습니다. 참고로, 특정 병원균이 없는 (SPF) 조건 하에서 유지된 근친 야생 형 마우스는 Malassezia로 자연적으로 식민지화되지 않으며, 따라서 곰팡이에 노출되면 지속적인 식민지화로 이어지지 않지만 호스트 내에서 제거됩니다. 약 1.5 주. 그러나, 모형은 항진균호스트 반응 개시 및 규칙의 기계장치를 공부하기 위하여 허용합니다, 차례차례로, 면역 기억이 생성되는 방법의 기초입니다. 이 모델은 다양한 유전자 변형 마우스 균주에 쉽게 적용 할 수 있으며 장벽 결핍 모델과 같은 다른 기존 피부 질환 모델과 결합하여 Malassezia의 영향을 연구 할 수 있다는 점에서 다재다능합니다. 병리학 및 염증성 피부 상태7. 따라서, 마우스에서 실험적인 Malassezia 피부 감염의 모델은 항상성 및 질병의 맥락에서 피부 면역 계통과 곰팡이의 상호 작용을 조사하는 높은 수준의 유연성을 제공한다.
이 프로토콜은 Malassezia 종으로 마우스의 실험적인 피부 감염을 기술합니다. 현지 가이드라인을 확인하고 현지 당국의 규정을 준수하시기 바랍니다. BSL2 분류 유기체는 BSL2 인증 생물 안전 캐비닛 (BSC)에서 훈련 된 직원에 의해 처리되어야한다. BSL2 분류 된 유기체로 오염 된 생물학적 폐기물뿐만 아니라, 이러한 유기체에 감염된 마우스의 시체는 폐기 전에 오토클레이브되어야합니다. 마우스를 가진 실험을 위해, 모든 노력은 고통을 극소화하고 3R 원리에 따라 가장 높은 윤리적이고 인도적인 기준을 보장하기 위하여 이루어져야 한다 (교체, 정제, 감소)10. 본 프로토콜에 기재된 실험은 M. pachydermatis (ATCC 14522), M. furfur (ATCC 14521) 및 M. 심포디얼리스(ATCC 42132)7로수행되었다.
이 프로토콜은 Malassezia spp에 의해 일반적으로 사용되는 근친 마우스 균주 C57BL/6의 피부 감염을 기술합니다. 균주는 감염 복용량, 분석의 시간 점,등등의 조정이 필요할 수 있습니다. 재현성을 보장하기 위해 마우스 그룹은 항상 같은 연령과 성별이어야합니다. 마우스의 근원은 공급 업체 사이에 존재하고 단일 번식 시설의 다른 단위 사이에 존재할 수 있는 유전적 배경과 microbiota의 차이에 있는 사소한 변경조차, 에 예측할 수 없는 충격을 미칠 수 있기 때문에, 안정적으로 유지되어야 합니다 감염의 과정. 이 프로토콜에 설명된 Malassezia 감염 모델을 설정할 때, 식민지의 정도, 곰팡이 클리어런스의 운동학 및 그 정도를 포함하여 감염 과정을 주의 깊게 모니터링하기 위해 파일럿 연구를 수행하는 것이 좋습니다. 염증 및 유도 될 수 있는 병 리 (예를 들어, 귀 피부는 감염 전에 장벽-중단 하는 경우) 최적의 분석 조건을 결정 하기 위해.
재현성을 보장하고 실험 군 간의 차이를 안정적으로 감지하려면 통계 분석을 기반으로 그룹당 사용되는 동물 수를 계산해야 합니다. 표본 크기는 생물학적 및 실험적 변이(예: 면역 계통의 변화로 인한)를 고려하는 효과 크기, 오차율 및 전력에 따라 계산됩니다. 윤리적 이유로 불필요하게 많은 수의 동물을 사용하지 마십시오. Malassezia 피부 감염에 관해서는, 곰팡이로 한 쪽 귀만 취급하고 동일한 마우스 내의 통제로 다른 귀를 사용하는 것은, 마우스가 손질할 때 양쪽 귀에 곰팡이를 퍼질 수 있기 때문에 조언되지 않습니다. 그러나, 곰팡이 부담의 결정, 면역 세포의 격리 또는 조직학 분석과 같은 다른 방법론적 판독을 위해 1/2 귀를 사용하는 것은 종종 충분하며 실험에 사용되는 동물 수의 현저한 감소를 초래합니다.
말라세지아의 18 가지 종은 최신으로 설명되었습니다. Malassezia 속 내의 간 및 종 내 변이는 우리가 또한 그밖 인간적인 병원성 균류에 대한 연구 결과에서 배운 것과 같이 호스트와의 상호 작용에 영향을 미칠 수 있습니다13. 다른 Malassezia 종및 균주는 기원에서 다릅니다 (예를 들어, M. pachydermatis는 동물로부터 고립 된 가장 빈번한 종인 반면, M. 제한, M. 글로보사 및 M. 심포지얼리스가 가장 많다. 다른 피부 영역 사이 이 종의 가변 분포를 가진 인간에 있는 곰팡이 피부 microbiome의 저명한 일원). 몇몇 종은 공생과 연관되었습니다, 그 외는 더 병원성이라고 생각되는 동안, 상세한 기록은 상대적으로 약한 남아 있더라도. 중요한 것은, 일부 종과 균주는 본질적으로 다른 사람보다 성장하기가 더 어렵다. 따라서, 감염에 사용할 종/균주의 결정은 연구 질문에 근거해야 합니다.
칸디다 알비칸스 또는 황색포도상구균과 같은 일부 미생물을 가진 뮤린 피부의 실험적 감염은 감염 전에 표피 장벽의 중단을 요구합니다(예: 모래 종이14). 15,16. 대조적으로, 여기에 설명된 Malassezia 감염의 모형은 장벽 중단7의그리고 없이 동등하게 효율적입니다. 곰팡이에 의해 유도된 염증의 정도는 감염 전에 피부가 테이프를 벗겨지면 엄청나게 향상된다7. 따라서 Malassezia의 적용 전에 피부를 조작해야하는지 여부는 연구 질문에 달려 있습니다. 만성 및 급성 피부 염증의 다양한 모델 (예를 들어, 지연 된 유형 과민증에 대한 모델 (DTH) 및 접촉 과민증 (CHS)) 및 장벽 결핍의 모델은 코멘탈 효모의 기여를 조사하기위한 관심이있을 수 있습니다 존재 피부 병리로.
특정 병원균 자유(SPF) 조건 하에서 유지되는 근친 마우스는 (우리의 지식에) 말라세치아로자연적으로 식민지화되지 않는다. 따라서, Mouse 귀 피부에 Malassezia의 실험적 적용은 숙주에서 급성 반응을 유도하는 곰팡이에 대한 1 차적인 노출을 나타내며,이는 차례로 1 – 2 주 내의 곰팡이 클리어런스로 이어집니다 7. 이 프로토콜에 기술된 모형은 그러므로 단지 Malassezia로영구적으로 식민지화되는 면역 적격 인간 또는 그밖 호스트 유기체에 있는 상황을 부분적으로 반영하는 동안, 실험적인 감염은 의 충분한 창을 허용합니다 항진균성 면역과 이 반응의 기초가 되는 세포 및 분자 메커니즘을 연구할 수 있는 기회를 제공합니다. 그것은 또한 다른 실험 조건 하에서 다른 Malassezia 종 및 긴장에 대 한 응답에 변화를 조사 할 수 있습니다 (예를 들어, 피부의 장벽 중단 없이).
Malassezia의 연구-숙주 상호작용은 배양에서 단부된 세포 유형을 가진 시험관 내 실험(예를 들어, 각질세포 세포주, PBMC)에 과거에 제한되었다. 이러한 연구는 Malassezia와 호스트(17)사이의 상호 작용을 형성하는 곰팡이 및 호스트 결정요인에 약간의 빛을 발산했지만, 그들은 곰팡이의 포괄적 인 이해를 얻을 수 없습니다 – 복잡한 호스트 상호 작용 각질 세포, 섬유아세포 및 조직 상주 면역 세포와 같은 일정한 통신에 있는 다중 세포 모형을 관련시키는 피부의 환경, 그러나 또한 백혈구 인구는 또한 미생물 만남시에만 조직에 침투합니다 피부. 이 다세포 네트워크는 대부분의 고급 오르가노이드 시스템에서도 시험관 내 모델에서 완전히 재현될 수 없습니다. 따라서, 마우스의 실험적 감염은 여전히 면역학 및 전염병 연구에서 금본위제이며, 여기에 기술된 모델의 가용성은 Malassezia 연구 분야의 돌파구를 나타낸다. 중요한 것은, 이 모형은 달리 교란되지 않은 마우스 귀 피부에 Malassezia의 표상 적용에 의존하고, 조직에 주입해서 균류의 접종을 연루하지 않습니다, 예를 들면, 피하 또는 복강 내, 이전 연구 보고18,둘 다 자연스럽 게 식민지 호스트에 있는 상황에서 더 먼.
이 프로토콜에 설명된 Malassezia 감염의 모델을 다른 사용 가능한 마우스 모델과 결합할 수 있는 가능성은 응용 프로그램의 범위 및 유연성을 크게 증가시킨다. 후자는 아토피 성 피부염의 중요한 특징을 모방하는 장벽 결핍의 모형과 같은 특정 피부 무질서의 각종 모형을, 인간과 개 둘 다에 있는 Malassezia와 관련되었던 질병을 포함합니다. 더욱이, Malassezia를 가진 피부의 종피감염은 관심 있는 호스트 유전자에 있는 유전적 결함을 가진 마우스, 또는 관심의 세포 모형이 유전으로 삭제되거나 약리학적으로 고갈될 수 있는 마우스에 쉽게 적용될 수 있습니다 (예를 들면, 수단에 의하여 디프테리아 독소 수용체 발현 마우스에서 디프테리아 독소 투여). 이러한 모델은 Malassezia를포함하여 연구용 및 병원성 미생물에 대한 숙주 반응을 해부하고, 곰팡이 숙주 상호 작용에서 이러한 유전자 및 세포 유형의 역할을 평가하기 위한 불가피한 도구를 나타낸다. Malassezia-host피부 상호 작용의 분석은 이 프로토콜에 설명된 것 이상으로 확장될 수 있습니다. 이들은 조직학에 의하여 분석 (예를 들면, 균류에 의해 유도된 피부 병리 또는 표피 두껍게 하는 정도를 결정하기 위하여), 세포 모형에 대하여 지시된 항체를 사용하여 조직 단면도의 면역 조직 화학 또는 면역 형광 염색에 의해 포함합니다 특정 마커 또는 관심있는 다른 분자. 또한 감염된 피부 조직으로부터 세포(예를 들어, 조직 상주 또는 조직 침윤 백혈구 서브세트)의 분리를 수반하여 Malassezia에 대한 면역 반응의 편광, 조절 및 역학을 매우 깊이 연구할 수 있다.
The authors have nothing to disclose.
이 작품은 취리히 대학에 의해 지원되었다, 스위스.
Agar | Sigma-Aldrich | A1296-1KG | |
Attane Isoflurane | Piramal Healthcare | – | |
Biosaftey cabinet (BSC) Faster Ultra Safe | DASIT GROUP | TEC 5594 | BSL2 certified |
Centrifuge | Eppendorf | 5415D | compatible with 2ml Eppendorf tubes |
Dessicated Ox-bile | Sigma-Aldrich | 70168-100G | |
Eppendorf Tubes (2 ml) | Eppendorf | 0030 120.094 | |
Glucose | Sigma-Aldrich | 49159-5KG | |
Gylcerol (99 %) | Honeywell | 10314830 | |
Heating pad | Eickenmeyer | 648048 | |
Incubator Hereaus B20 | Heraeus | 412047753 | BSL2 certified |
Ketasol (100 mg) | Graeub AG | 6680416 | |
Magentic heating plate MR Hei-Standard | Heidolph Instruments | 442-1355 | |
Malassezia spp. | ATCC | 14522, 14521, 42132 | |
Malt extract | Sigma-Aldrich | 70167-500G | |
Multiply Biosphere Tubes (200 µl) | Sarstedt AG | 7084211 | Safelock |
Native olive oil | – | – | commerc. available |
Nonidet P40 | Axon Lab | A1694,0250 | |
Oditest measurment devise | Kroeplin | S0247 | range 0-5 mm |
Oleic Acid | Sigma-Aldrich | 75090-5ML | |
Peptone | Oxoid | LP0037 | |
Petri dishes | Sarstedt AG | 82.1473 | |
Phosphat buffered salt solution (PBS, 1x) | Amimed/Bioconcept | 3-05F39 | |
Rompun (2 %) | Bayer | KP0BFHR | |
Shaking incubator Infors Minitron | Infors | – | BSL2 certified |
Spectrometer | Jenway | 20308 | optical density measurement at 600nm |
Spectrometer Cuvettes | Greiner Bio-One | 613101 | |
Stainless Steel balls (5mm) | ABF | KU.5G80 1.3541 | |
Syringes 1 ml Sub-Q | BD Bioscience | 305501 | |
Tissue Lyzer II | Quiagen | 85300 | |
Transpore Hypoallergic Tape | 3M | 1527-1 | |
Tween 40 | Sigma-Aldrich | P1504-100ML | |
Vitamin A Retinoli Palmitas Eye Cream | BAUSCH & LOMB | commerc. available |