Il Madagascar sibilo scarafaggio come modello alternativo Non mammiferi animali per studiare la virulenza, patogenesi e l'efficacia dei farmaci

L’uso degli insetti come alternative non mammiferi di modelli animali per studiare la patogenesi batterica e difesa innata ospite è stato guadagnando slancio negli ultimi anni. Logisticamente, ciò è dovuto il loro costo relativamente economico e la facilità di ottenimento, alla gestione e cura per gli insetti rispetto ai mammiferi. Non c’è anche nessuna politica di regolamentazione che disciplina l’uso degli insetti nella ricerca; non è soggetto alla competenza o limitazioni imposte da qualsiasi animale utilizzano Comitato o agenzia governativa. Gli insetti come modelli animali surrogati sono particolarmente suscettibili agli studi di screening completo per fattori di virulenza, interazioni ospite-patogeno e valutazioni di efficacia del farmaco anti-microbica. Loro utilizzo può ridurre il numero di mammiferi utilizzati per la ricerca, superando alcuni dei dilemmi etici inerenti allo svolgimento della sperimentazione animale ^1,2.

Gli insetti possono servire come host surrogato perché c’è un elevato grado di comunanza tra il sistema immunitario innato di insetti e mammiferi ^1,3. Plasmatocytes insetto sia macrofagi dei mammiferi fagocitare microrganismi ⁴. La controparte dell’insetto per i neutrofili è emociti ^5,6. Vie di burst ossidativo intracellulare in insetto e cellule di mammifero sono simili; specie reattive dell’ossigeno in entrambi sono prodotte da orthologous p47^phox e p67^phox proteine ⁵. Le cascate di segnalazione a valle dei recettori Toll in insetti e recettori Toll-like e interleukin-1 nei mammiferi sono notevolmente simili; entrambi provocare la produzione di peptidi antimicrobici, quali defensine ⁷. Così, gli insetti possono essere utilizzati per studiare i meccanismi immuni innati generali condivisi da metazoi.

Un insetto chiamato il Madagascar sibilo scarafaggio dal genere Gromphadorhina, è uno della più grande specie di scarafaggio che esiste, in genere arrivano fino a 5-8 cm a maturità. È nativo solo per l’isola del Madagascar ed è caratterizzato dal suono sibilante che rende – un suono che si produce quando la blatta di sibilo espelle l’aria attraverso aperture respiratorie chiamate spiracoli ⁸. Il sibilo caratteristico serve come una forma di comunicazione sociale tra sibilo scarafaggi per corteggiamento e aggressione ⁹ e può essere sentito quando un uomo è disturbato nel suo habitat. Blatta di sibilo del Madagascar è lenta rispetto allo scarafaggio americano e altre specie di parassiti urbani. È facile da curare e allevare; una blatta di sibilo incinta può produrre prole di 20 a 30 alla volta. Un bambino sibilo scarafaggio, chiamato una ninfa, raggiunge la maturità sessuale a 5 mesi dopo subendo 6 mute e può vivere fino a 5 anni, sia in natura che in cattività ⁸.

Abbiamo utilizzato il Madagascar sibilo scarafaggio come un host surrogato per l’infezione con gli agenti patogeni intracellulari Burkholderia mallei, pseudomallei del b.e b. thailandensis ^10,11. La virulenza di questi patogeni nel sibilo scarafaggi è stata confrontata alla loro virulenza nel modello animale benchmark per Burkholderia, criceto siriano. Abbiamo trovato che la dose letale 50% (LD₅₀) di pseudomallei del b. e b. mallei era simile in entrambi modelli ¹¹. Interessante, b. thailandensis, sebbene non virulenti nel modello di roditore, è letale nei scarafaggio sibilante ¹¹. Questa differenza rispetto a b. thailandensis infezione sottolinea l’utilità del modello scarafaggio sibilante; B. thailandensis attenuando mutanti possono essere risolti più facilmente nella Blatta di sibilo che nei modelli del roditore. Inoltre, b. thailandensis viene spesso utilizzato come organismo modello per pseudomallei del b. e b. mallei ^10,12,13, identificare mutazioni attenuante in esso potrebbe portare a target simili nei suoi parenti più virulenti.

Nonostante la differenza di virulenza di b. thailandensis nella Blatta di sibilo contro il criceto siriano, mutazioni nei fattori di virulenza critici, come quelli nel sistema di secrezione tipo 6-1 (T6SS-1), che sono attenuando in b. mallei e B. pseudomallei, sono similmente attenuanti per thailandensis b. ¹¹. Il modello di scarafaggio sibilante è ulteriormente convalidato in quanto singoli mutanti di T6SS (T6SS-2-T6SS-6) in b. pseudomallei, che non incidono sulla virulenza in criceti siriani, rimangono virulenti nei sibilo scarafaggi ¹¹. Così, la blatta di sibilo è un modello animale di surrogati valida per le tre specie di Burkholderia . Recentemente abbiamo utilizzato la blatta di sibilo come un modello animale di surrogato per esaminare l’efficacia della clorochina farmaco anti-malarici (CLQ) contro Burkholderia infezione ¹⁰ e la sua tossicità.

Qui, descriviamo l’allevamento e la cura del Madagascar sibilo scarafaggio e fornire dettagli su come infettare questo insetto con tre specie di Burkholderia . Inoltre, ci dimostrano che la blatta di sibilo è un modello praticabile surrogato per studiare la virulenza e l’efficacia dei farmaci nelle infezioni da Burkholderia e che probabilmente può anche servire come un host surrogato per altri batteri patogeni in studi simili.