Détection de la colonisation de Escherichia Coli entéro-hémorragique en hôte murin par système de Bioluminescence Non invasif In Vivo
Summary
Un protocole détaillé d’un modèle de souris pour entérohémorragique Escherichia coli (EHEC) colonisation en utilisant des bactéries marquées bioluminescence est présenté. La détection de ces bactéries bioluminescentes par un non invasif in vivo d’imagerie système animaux vivants peut avancer notre compréhension actuelle de la colonisation de l’ECEH.
Abstract
Entérohémorragique Escherichia coli (EHEC) O157 : H7, qui est un agent pathogène d’origine alimentaire de cette causesdiarrhea, la colite hémorragique (HS), et de syndrome hémolytique et urémique (SHU), coloniser pour le tractus intestinal de l’homme. Pour étudier le mécanisme détaillé de EHEC colonisation in vivo, il est essentiel d’avoir des modèles animaux de surveiller et de quantifier la colonisation ECEH. Nous montrons ici un modèle de colonisation souris-ECEH en transformant le plasmide exprimant bioluminescent à EHEC de surveiller et de quantifier la colonisation ECEH chez les hôtes de la vie. Animaux inoculés avec marqué bioluminescence EHEC affichent des signaux bioluminescentes intenses chez les souris par détection avec un non invasif en vivo système d’imagerie. Après que 1 à 2 jours après l’infection, signaux bioluminescentes pourraient toujours être détectés chez les animaux infectés, ce qui suggère que les EHEC colonisent en hôtes pendant au moins 2 jours. Nous démontrons également que ces EHEC bioluminescentes localiser à l’intestin de souris, plus précisément dans le caecum et le côlon, des images ex vivo . Ce modèle de colonisation souris-EHEC peut servir d’outil pour faire avancer les connaissances actuelles sur le mécanisme de colonisation ECEH.
Introduction
EHEC O157 : H7 est un pathogène qui provoque la diarrhée1, HS2, HUS3et une insuffisance rénale aiguë même4 par contamination de l’eau ou de nourriture. EHEC est un enterobacterium pathogène et colonise dans le tube digestif de l’homme1. Lorsque EHEC a tout d’abord adhérer à l’épithélium intestinal hôte, ils injectent les facteurs de colonisation dans les cellules de l’hôte à travers le système de sécrétion type III (T3SS) qui fonctionne comme une seringue moléculaire induisant une fixation et effacement (A/E) lésion suite à appliquer adhérence (colonisation)5. Ces gènes impliqués dans la formation de lésions A/E sont codés par le locus de l’entérocyte effacement (LEE) pathogénicité île5.
Bioluminescence est une réaction chimique produisant de la lumière, dans laquelle luciférase catalyse la luciférine de substrat pour générer de la lumière visible6. Ce processus enzymatique nécessite souvent la présence d’oxygène ou de l’adénosine triphosphate (ATP)6. Bioluminescence imaging (BLI) permet aux chercheurs de la visualisation et la quantification des interactions hôte-pathogène dans les animaux vivants7. BLI peut caractériser le cycle d’infection bactérienne chez les animaux vivants en suivant les bactéries bioluminescentes comme ils migrent vers et envahissent les différents tissus7; Cela révèle une progression dynamique de l’infection. En outre, la charge bactérienne chez les animaux est liée à la bioluminescence signal8; Il est donc un indicateur commode pour estimer les conditions pathologiques des animaux d’expérimentation d’une manière simple et directe.
Le plasmide utilisé ici contenait l’opéron luciférase, luxCDABE, qui est de la bactérie Photorhabdus luminescens qui encode ses propres luciférase substrat7,9. En transformant ce plasmide exprimant luciférase en bactéries, les processus de colonisation et l’infection peuvent être surveillés en observant ces bactéries bioluminescentes animaux vivants. Dans l’ensemble, BLI et bactéries marquées bioluminescence permettent aux chercheurs de suivre le nombre de bactéries et de l’emplacement, la viabilité bactérienne avec des antibiotiques/thérapie de traitement et l’expression de gène bactérien infection/colonisation6, 7. on a signalé des nombreuses bactéries pathogènes qui expriment l’opéron luxCDABE d’examiner leur expression de cycle ou de gène d’infection dans l’infection. Ces bactéries, y compris des uropathogènes e. coli10à EHEC8,11,12,13, entéropathogène e. coli (EPEC)8, Citrobacter rodentium14,15, Salmonella typhimurium16, Listeria monocytogenes17, Yersinia enterocolitica18,19, et Vibrio cholerae20, ont été documentés.
Plusieurs modèles expérimentaux ont été développés pour faciliter l’étude des EHEC colonisation in vitro et in vivo21,22,23. Cependant, il y a un manque de modèles animaux appropriés pour étudier l’ECEH colonisation in vivoet ainsi une pénurie résultante de détails. Pour faciliter l’étude du EHEC colonisation mécanisme in vivo, il est utile de construire des modèles animaux pour observer et quantifier la colonisation d’ECEH dans les animaux vivants dans une méthode non invasive.
Ce manuscrit décrit un modèle de colonisation de souris-ECEH qui utilise un système exprimant bioluminescent pour surveiller la colonisation EHEC au fil du temps chez les hôtes vivants. Souris sont inoculées par voie intragastrique avec marqué bioluminescence EHEC et le signal de bioluminescent est détecté chez les souris avec un non invasif in vivo d’imagerie système13. Souris infectées avec marqué bioluminescence ECEH ont montré des signaux bioluminescentes significatives dans leur intestin après que 2 jours après l’infection, ce qui suggère que ces bactéries ont colonisé dans l’intestin de l’hôte après que 2 jours après l’infection. Données d’image ex vivo ont montré que cette colonisation est spécifiquement dans le caecum et le côlon des souris. En utilisant ce modèle de souris-ECEH, la colonisation de EHEC bioluminescente peut être détectée dans l’accueil de la vie par une in vivo d’imagerie système, afin d’étudier les mécanismes détaillés de la colonisation des bactéries entériques, qui peut favoriser une meilleure compréhension dans Changements physiologiques et pathologiques induits par ECEH.
Protocol
Representative Results
Discussion
Il a été signalé que EHEC transformé avec plasmide de la luciférase a été utilisé pour examiner sa localisation en hôtes ou gene expression in vivo8,11,12. Le modèle murin démontré ici a aussi signalé pour détecter le moment de EHEC colonisé et la localisation dans hôte murine8. Néanmoins, nous fournissons le protocole en détail comment administrer l’inoculation à des souris …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nous reconnaissons Chi-Chung Chen de la Department of Medical Research, Chi Mei Medical Center (Tainan, Taïwan) à l’aide de la souris, maladies infectieuses et le soutien du centre animaux Laboratoire National Cheng Kung University. Ce travail est soutenu par le ministre de la Science et la technologie (MOST) accorde (plus 104-2321-B-006-019, 105-2321-B-006-011,-005 and106-2321-B-006) aux CC.
Materials
| Shaker incubator | YIH DER | LM-570R | bacteria incubation |
| Orbital shaking incubator | FIRSTEK | S300 | bacteria incubation |
| pBSL180 | source of nptII gene | ||
| pAKlux2 | source of luxCDABE operon | ||
| T&A Cloning Kit | Yeastern Biotech | FYC001-20P | use for TA cloning |
| Nsi I | NEB | R0127S | use for plasmid cloning |
| Sca I | NEB | R0122S | use for plasmid cloning |
| Spe I-HF | NEB | R0133S | use for plasmid cloning |
| Sma I | NEB | R0141S | use for plasmid cloning |
| T4 ligase | NEB | M0202S | use for plasmid cloning |
| Ex Taq | TaKaRa | RR001A | use for PCR amplification |
| 10X Ex Taq Buffer | TaKaRa | RR001A | use for PCR amplification |
| dNTP Mixture | TaKaRa | RR001A | use for PCR amplification |
| PCR machine | applied Biosystem | 2720 thermal cycler | for PCR amplification |
| Glycerol | SIGMA | G5516-1L | use for bacteria stocking solution |
| NaCl | Sigma | 31434-5KG-R | chemical for making LB medium, 10 g/L |
| Tryptone | CONDA pronadisa | Cat 1612.00 | chemical for making LB medium, 10 g/L |
| Yeast Extract powder | Affymetrix | 23547-1 KG | chemical for making LB medium, 5 g/L |
| Agar | CONDA pronadisa | Cat 1802.00 | chemical for making LB agar |
| kanamycin | Sigma | K4000-5G | antibiotics, use for seleciton |
| streptomycin | Sigma | S6501-100G | antibiotics, eliminate the microbiota in mice |
| EDL933 competent cell | Homemade | method is on supplemental document | |
| Electroporator | MicroPulser | for electroporation | |
| Electroporation Cuvettes | Gene Pulser/MicroPulser | 1652086 | for electroporation |
| High-speed centrifuge | Beckman Coulter | Avanti, J-26S XP | use for centrifuging bacteria |
| Fixed-Angle Rotor | Beckman Coulter | JA25.5 | use for centrifuging bacteria |
| Fixed-Angle Rotor | Beckman Coulter | JLA10.5 | use for centrifuging bacteria |
| centrifuge bottles | Beckman Coulter | REF357003 | use for centrifuging bacteria |
| centrifuge bottles | Thermo Fisher scientific | 3141-0500 | use for centrifuging bacteria |
| eppendorf biophotometer plus | eppendorf | AG 22331 hamburg | for measuring the OD600 value of bacteria |
| C57BL/6 mice | Laboratory Animal Center of NCKU | ||
| lab coat, gloves | for personnel protection | ||
| isoflurane | Panion & BF Biotech Inc. | G-8669 | for mice anesthesia, pharmaceutical grade |
| 1ml syringe | use for oral gavage of mice | ||
| Reusable 22 G ball-tipped feeding needle | φ0.9 mm X L 50 mm | use for oral gavage of mice | |
| surgical scissors | use for mice experiment | ||
| Xenogen IVIS 200 imaging system | Perkin Elmer | IVIS spectrum | use for bioluminescent image capture |
| Living Image Software | Perkin Elmer | version 4.1 | use for quantifying the image data |
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