De Madagaskar Sissende kakkerlak als een alternatieve bij niet-zoogdieren diermodel te onderzoeken Drug werkzaamheid, virulentie en pathogenese

Het gebruik van insecten als alternatieve bij niet-zoogdieren diermodellen om bacteriële pathogenese en aangeboren host verdediging te studeren is het verkrijgen van dynamiek in de afgelopen jaren. Logistiek, komt dit door de relatief goedkope prijs en het gemak bij het verkrijgen, behandelen, en zorg voor insecten ten opzichte van zoogdieren. Er is ook geen regelgevende beleid inzake het gebruik van insecten in onderzoek; het is niet onderworpen aan de bevoegdheid of beperkingen uiteengezet door een dier gebruik Comité of regering agentschap. Insecten als surrogaat dierlijke modellen zijn bijzonder vatbaar voor alomvattende screening studies voor virulentiefactoren, gastheer-pathogeen interacties en beoordeling van de werkzaamheid van de anti-microbiële drug. Hun gebruik kan het verminderen van het aantal zoogdieren gebruikt voor onderzoek, waardoor het overwinnen van enkele van de ethische dilemma’s die inherent zijn aan de uitvoering van dierproeven ^1,2.

Insecten kunnen dienen als surrogaat gastheren, omdat er een hoge mate van gemeenschappelijkheid tussen het aangeboren immuunsysteem voor insecten en zoogdieren ^1,3. Zowel insecten plasmatocytes en zoogdieren macrofagen phagocytose micro-organismen ⁴. De insecten tegenhanger van de neutrofiele is de hemocyte ^5,6. Intracellulaire oxidatieve burst trajecten in insect en zoogdiercellen lijken; reactieve zuurstof soorten in beide worden geproduceerd door orthologous p47^phox en p67^phox eiwitten ⁵. De signalering cascades stroomafwaarts van tol receptoren in insecten en Toll-like receptoren en Interleukin-1 bij zoogdieren zijn ook opvallend vergelijkbaar; beide leiden tot productie van antimicrobiële peptides, zoals defensinen ⁷. Dus, insecten kunnen worden gebruikt om algemene aangeboren immuun mechanismen die worden gedeeld door metazoans bestuderen.

Een insect genaamd de Madagaskar Sissende kakkerlak uit het geslacht Gromphadorhina, is een van de grootste kakkerlak soorten die bestaat, meestal 5 tot 8 cm bij rijpheid te bereiken. Het is inheems alleen op het eiland Madagaskar en wordt gekenmerkt door het sissende geluid maakt – een geluid dat wordt geproduceerd wanneer de Sissende kakkerlak verdrijft de lucht via de luchtwegen openingen spiracles ⁸genoemd. De kenmerkende gesis fungeert als een vorm van sociale communicatie tussen sissende kakkerlakken voor verkering en agressie ⁹ en kan worden gehoord als een man verstoord in zijn leefgebied wordt. De Madagaskar Sissende kakkerlak is traag bewegen ten opzichte van de Amerikaanse kakkerlak en andere soorten urban pest. Het is makkelijk te verzorgen en kweken; een zwangere Sissende kakkerlak kan produceren nakomelingen van 20 tot 30 op een moment. Een baby Sissende kakkerlak, een nimf, genaamd seksuele volwassenheid bereikt in 5 maanden na het ondergaan van 6 molts en kan waarmaken tot en met 5 jaar, zowel in het wild en in gevangenschap ⁸.

We hebben het gebruikt van de Madagaskar Sissende kakkerlak als surrogaat gastheer voor besmetting met de intracellulaire pathogenen Burkholderia mallei, B. pseudomallei, en B. thailandensis ^10,11. De virulentie van deze ziekteverwekkers in het sissende kakkerlakken werd vergeleken met hun virulentie in de benchmark diermodel voor Burkholderia, de Syrische hamster. We vonden dat de 50% letale dosis (LD₅₀) van B. pseudomallei en B. mallei gelijkaardig in beide modellen ¹¹was. Interessant, is B. thailandensis, hoewel Avirulente in het knaagdier model, dodelijk in de Sissende kakkerlak ¹¹. Dit verschil ten opzichte van B. thailandensis infectie onderstreept het nut van het Sissende kakkerlak model; B. thailandensis verzachtende mutanten kunnen gemakkelijker worden opgelost in de Sissende kakkerlak dan in knaagdier modellen. Bovendien, zoals B. thailandensis vaak als gebruikt wordt de modelorganisme voor B. pseudomallei en B. mallei ^10,12,13, identificeren van geluidwerende mutaties in het kon leiden tot soortgelijke doelstellingen in zijn virulenter verwanten.

Ondanks het verschil in virulentie van B. thailandensis in de Sissende kakkerlak versus de Syrische hamster, mutaties in kritische virulentiefactoren, zoals die in de type 6 secretie systeem-1 (T6SS-1), die zijn verzachtende in B. mallei en B. pseudomallei, zijn ook verzachtende voor B. thailandensis ¹¹. Het Sissende kakkerlak model is verder gevalideerd in dat individuele T6SS mutanten (T6SS-2 T6SS-6) in B. pseudomallei, die geen invloed op de virulentie in Syrische hamsters hebben, virulente in de sissende kakkerlakken ^{11 blijven}. De Sissende kakkerlak is dus een levensvatbare surrogaat diermodel voor de drie soorten Burkholderia . Wij onlangs de Sissende kakkerlak gebruikt als een surrogaat diermodel te onderzoeken van de werkzaamheid van de anti-malaria drug chloroquine (CLQ) tegen Burkholderia infectie ¹⁰ en de giftigheid.

Hier beschrijven we de opvoeding en verzorging van de Madagaskar Sissende kakkerlak en geven details over hoe dit insect met drie Burkholderia species infecteren. Bovendien, we illustreren dat de Sissende kakkerlak een levensvatbare surrogaat-model is te bestuderen de virulentie en drug werkzaamheid in Burkholderia infecties en dat het waarschijnlijk ook als een vervangend gastheer voor andere bacteriële pathogenen in soortgelijke studies dienen kan.