הערכה של טרנסציטוזה מעיים של חיידקי חיידקי חיידקי Escherichia coli ילודים

Escherichia coli הוא הגורם השכיח ביותר של אלח דם מוקדם בתינוקות ^1,2,3. שיעור התמותה של חיידק E. coli ילודים יכול להגיע ל -40%, ודלקת קרום המוח היא סיבוך אפשרי הקשור לנכויות נוירו-התפתחותיות חמורות². בליעה של זני E. coli אימהיים על ידי התינוק יכולה לייצר חיידק ילודים; תהליך זה שוכפל במודלים של בעלי חיים ^2,4. לאחר בליעתם, חיידקים פתוגניים עוברים מלומן המעי היילודים על פני מחסום המעי ונכנסים לזרם הדם, מה שגורם לספטיצמיה. זני E. coli פולשניים המייצרים חיידקים שונים ביכולתם לפלוש לתאי אפיתל במעיים ^1,5. עם זאת, היכולת שלהם transcytose אפיתל המעי לאחר הפלישה לא היה מאופיין לחלוטין.

מודל זה של טרנסציטוזה במעיים הוא שיטה שימושית במבחנה לחיקוי מעבר חיידקים על פני אפיתל המעי. המטרה הכוללת של השיטות המוצגות בכתב יד זה היא להשוות את היכולת של E. coli מבודד ילודים כדי transcytose אפיתל המעי. המודל המתואר כאן משתמש בתאי T84, שהם תאי אדנוקרצינומה של המעי האנושי ^6,7. תאי T84 גדלים למפגש על קרום חצי-חדיר עם שני תאים נפרדים. הרציונל לשימוש בטכניקה זו הוא, כפי שקורה in vivo, תאי מעיים אלה מקטבים ומפתחים צמתים הדוקים בוגרים ^6,8. הצד במגע עם הממברנה הופך לצד הבסיסי. הצד הנגדי של התאים הופך לצד האפי, הדומה לומן המעיים שבו פתוגנים שנבלעו נדבקים ופולשים. קרום הטרנסוול חדיר לחיידקים, אך תאי המעי המקוטבים יוצרים צמתים הדוקים, הפוגעים בתנועה העל-תאית של החיידקים⁹. לפיכך, שיטה זו מספקת את היתרון של סביבה מבוקרת במבחנה המשתמשת בקו תאים אנושי כדי לחקור את תהליך הטרנסציטוזה החיידקית, כולל המסלול הטרנס-תאי. בעוד שקיימות שיטות אחרות לחקור את הטרנסציטוזה של חיידקים על פני אפיתל המעי, שיטת הטרנסוול המוצגת כאן מספקת קלות ונגישות רבה יותר. קיימות טכניקות חלופיות, כגון אלה המשתמשות בדגימות ex vivo המוגדרות במערכות תא של Ussing. עם זאת, הם משתמשים בדגימות רקמה שעשויות שלא להיות נגישות בקלות, במיוחד אם המחקר מתכוון לחקור את הפיזיולוגיה האנושית¹⁰. אורגנואידים במעיים מייצגים דוגמה נוספת לחלופה חוץ-גופית לחקר אינטראקציות בין חיידקים מארחים¹¹. בעוד שמונו-שכבות אורגנואידיות יכולות לשמש גם במערכת הטרנסוול כדי לחקור טרנסציטוזה חיידקית, הן דורשות בידוד וצמיחה של תאי גזע ושימוש בגורמי גדילה ספציפיים כדי לגרום להתמיינות¹². לפיכך, השימוש בהם גוזל זמן רב יותר וכרוך בעלויות גבוהות יותר בהשוואה לשיטת טרנסוול המתוארת בכתב יד זה.

ההערכה של מעבר חיידקים על פני אפיתל המעי באמצעות מערכת זו in vitro transwell בוצעה בהצלחה עבור פתוגנים שונים. מחקרים אלה הראו את התועלת של מערכת טרנסוול המשתמשת בתאי T84 כדי לאפיין את הטרנסציטוזה של חיידקים על פני אפיתל המעי המקוטב^13,14,15. עם זאת, היישום של שיטת טרנסוול זו להשוואת יכולת הטרנסציטוזה של זני E. coli המייצרים חיידקים לא תואר בפירוט. כתב יד זה מספק לחוקרים אחרים פרוטוקול טרנסוול סטנדרטי שהוא אמין וקל לשימוש ואינו דורש משאבים יקרים מדי.

כדי להשוות את היכולת של זני E. coli פולשניים ילודים לבצע טרנסציטוזה של אפיתל המעי, הצד האפי של שכבת האפיתל במעיים יכול להיות נגוע במספר ידוע של תאי חיידקים. לאחר הדגירה, ניתן לאסוף את המדיום בצד הבסיסי של האפיתל ולכמת את החיידקים כדי לקבוע את כמות הטרנסציטוזה החיידקית לאורך זמן. בכתב יד זה, השיטות המוצגות משמשות לחקר יכולת הטרנסציטוזה של זנים קליניים של E. coli ילודים שהחלימו מתינוקות המאושפזים עם חיידקים. קריטריוני ההכללה לבחירת מבודדים קליניים יילודים אלה למחקרי טרנסציטוזה פורסמו בעבר ^1,2,16. כאשר שיטה זו מבוצעת באמצעות זנים שונים של E. coli, ניתן להשוות את יכולות הטרנסציטוזה שלהם. באמצעות תהליך זה, מודל transcytosis המעי מספק נתונים חשובים כדי לאפיין את גורמי virulence של E. coli התורמים לתהליך multistep שמגיע לשיאו בהתפתחות של חיידק ילודים.