Studera oxidativ Stress orsakad av den Mitis gruppen streptokocker i Caenorhabditis elegans

Mitis gruppen streptokocker är mänskliga förknippas av orofaryngeal hålighet¹. Dessa organismer kan dock fly denna nisch och orsaka en mängd invasiva sjukdomar². Infektioner orsakade av dessa mikroorganismer inkluderar bakteriemi, endokardit och orbital cellulit^2,3,4,5,6. Dessutom är de framväxande som smittämnen blodinfektioner i nedsatt immunförsvar, neutropen och cancerpatienter som genomgått kemoterapi^5,7,8,9 .

Mekanismerna underliggande mitis gruppen patogenes är dunkel, eftersom några virulensfaktorer har identifierats. Mitis gruppen är kända för att producera H₂O₂, vilket har visat sig spela en viktig roll i muntliga mikrobiella samhällen¹⁰. Mer nyligen, flera studier har belyst en roll för H₂O₂ som ett cellgift som inducerar epitelial cell död^11,12. S. lunginflammation, som tillhör denna grupp, har visat sig producera höga nivåer av H₂O₂ som inducerar DNA-skador och apoptos i alveolära celler¹³. Använder en akut lunginflammation djurmodell, visat samma forskare att produktionen av H₂O₂ av bakterier ger en virulens fördel. Studier på pneumokock meningit har också visat att patogenen-derived H₂O₂ verkar synergistiskt med pneumolysin att utlösa neuronala cell död¹⁴. Dessa observationer tydligt fastställa att H₂O₂ produceras av denna grupp av bakterier är viktigt för deras patogenicitet.

Intressant, har det också visat att medlemmar av mitis S. mitis och S. oralis orsaka döden av den nematoder C. elegans via produktionen av H₂O₂^15,16. Detta frilevande nematoder har använts som en enkel, genetiskt lätthanterlig modell för att studera många biologiska processer. Mer nyligen, masken har vuxit fram som en modell för att studera värd-patogen interaktioner^17,18. Flera studier har dessutom betonat vikten av att studera oxidativ stress använder denna organism^19,20,21. Dess korta livslängd, förmåga att knockdown gener av intresse av RNAi och användning av grönt fluorescerande protein (GFP)-smält reportrar att övervaka genuttryck är några av de attribut som gör det en attraktiv modellsystem. De vägar som reglerar oxidativ stress och medfödd immunitet i masken är viktigare, starkt konservativa med däggdjur^20,22.

I detta protokoll, är det visat hur C. elegans att belysa den patogenicitet som orsakas av streptokocker-derived H₂O₂. En modifierad överlevnad analys visas, och medlemmar i gruppen mitis kunna döda maskar snabbt via produktionen av H₂O₂. Med hjälp av medlemmar i gruppen mitis, en ihållande biologisk källa av reaktiva syreradikaler föreskrivs (ROS), i motsats till kemiska källor att inducerar oxidativ stress i maskar. Bakterierna är dessutom kunna kolonisera maskar snabbt, vilket ger H₂O₂ riktas direkt till intestinala celler (jämfört med andra källor som måste korsa flera hinder). Analysen är validerad antingen 1) genom att fastställa överlevnad skn-1 mutant stam eller (2) genom att knacka ner skn-1 med hjälp av RNAi i maskar i förhållande till N2 vildtyp och vector kontroll behandlas maskar. SKN-1 är en viktig transkriptionsfaktor som styr den oxidativa stressreaktion i C. elegans^23,24,25. Utöver överlevnad analyser används en mask stam uttrycker en SKN-1B/C::GFP transgena reporter att övervaka aktivering av den oxidativa stress svar via produktionen av H₂O₂ av gruppen mitis.