ゼブラフィッシュ (動脈分布) 微生物のコロニー形成の病因の広く使われている、脊椎動物の動物モデルとなっています。このプロトコルでは、原生動物ゾウリムシのゼブラフィッシュ幼虫における食品媒介感染症のための車両としての使用について説明します。クローナルエイジングは容易に細菌を内部し、自然な捕食行動をゼブラフィッシュ稚魚によって取られて得る。
それらの透明性、遺伝的少ないとメンテナンスの容易さのためゼブラフィッシュ (動脈分布) は感染症に広く使われている脊椎動物のモデルになっています。ゼブラフィッシュ稚魚は当然のことながらゾウリムシの単細胞原生動物を捕食します。このプロトコルでは、ゼブラフィッシュ稚魚における食品媒介感染症のための車両としてクローナルエイジングの使用について説明します。ゾウリムシは細菌の広い範囲を内面化し、細菌細胞が数時間で実行可能なまま。ゼブラフィッシュは、ゾウリムシの捕食、ゾウリムシ車両の消化時に前腸の細菌の負荷が解放され、細菌が腸を植民地化します。プロトコルには、ゾウリムシの餌でのゾウリムシ メンテナンス、細菌、装荷ゼブラフィッシュの感染だけでなく、バクテリアの用量決定の詳細な説明が含まれています。食品媒介感染症のこのメソッドを使用する利点は、密接に人間の病気にみられる感染症のモードを模倣、液浸のプロトコルと比較してより堅牢な植民地化につながるし、病原体の広い範囲の履修ができるようです。ゼブラフィッシュ モデルにおける食品媒介感染症は、細菌の遺伝子発現ホスト、ホスト病原体の相互作用、および病原性細菌の負担、ローカライズ、普及罹患率などの特徴を調査する使用できます。
ゼブラフィッシュ共有形態学的および機能的保存顆粒球系統 (好中球など)、単球/マクロファージのような細胞、Toll 様受容体、炎症性サイトカイン、抗菌ペプチド1 を含む哺乳類の機能.ゼブラフィッシュの腸管が完全に 6 日間ポスト受精 (dpf) で開発および哺乳類の消化管、腸管上皮細胞における保存された転写制御などの形態的, 機能的省を示しています2。 これによりゼブラフィッシュ、腸内微生物の定着と病原性に優れたモデル。ゼブラフィッシュ モデルでは、腸管出血性大腸菌3、コレラ4、5、サルモネラ6、腸内微生物の広い範囲を研究されている、ゼブラフィッシュ叢7、8、および腸管免疫9でプロバイオティクスの役割。ゼブラフィッシュ モデルの明確な利点は、それは混合微生物集団3,のコンテキストで微生物の行動の調査を可能にする内因性細菌叢を中断させることがなく多くの微生物によって植民地6. 現在、胃腸の植民地化および病気のほとんどのゼブラフィッシュ モデルは一定時間10の細菌懸濁液のゼブラフィッシュを培養する場所、浸漬法による微生物の管理に依存します。ただし、これは投与し、細菌の正確な投与量の決定が難しく、非病原性細菌、特にいくつかの微生物と限られた植民地化に 。また、細菌懸濁液は経口11を介して魚に投与されるが、これは技術的に挑戦的より古い幼虫と大人の魚に限定。
このプロトコルでは、単細胞の原生動物ゾウリムシのゼブラフィッシュ幼虫の消化管への微生物の食品媒介配信するための手段としての使用について説明します。ゾウリムシは簡単かつ安価に維持するために、様々 な藻類、菌類および細菌は、口部の繊毛溝12,13,14を通して彼らを内面化をはじめとする、微生物の供給が可能です。内面、細菌は空胞で開催されます一度最終的に酸性し、目次はいくつかの時間15時間をかけて溶かされます。ゼブラフィッシュ稚魚キャプチャ ゾウリムシ自然の獲物として孵化後すぐに約 3-4 dpf 温度16、によって異なり、高効率でそれらを取る。獲物捕獲のプロセスは、検出から平均 1.2 の17をキャプチャして、内面化された細菌が腸管3に解放されるようにキャプチャされたゾウリムシ、ゼブラフィッシュ前腸で消化されるすぐに。その結果、ゾウリムシは、ゼブラフィッシュの消化管に細菌の高と一貫した線量を提供する速く、簡単な方法として使用できます。配信された細菌は、前述のように、mCherry などの蛍光蛋白質を表現するか変換ことができますまたは、事前内で可視化できるように蛍光色素で染色できる遺伝的難治性細菌の場合、消化管。
このプロトコルを記述する腸管病原大腸菌食中毒配信 (腸管出血性大腸菌[EHEC] 付着性と侵襲性大腸菌[AIEC]) とサルモネラssp ネズミチフス菌。病原性大腸菌、サルモネラ送信経由で糞便口頭ルート18,19, と取得を介して汚染された食品では、肉、野菜、乳製品などをすることができます。ゾウリムシを使用すると、車両として、エシェリヒア属大腸菌およびサルモネラ正常に植民地化ゾウリムシ車両と共同の孵化の 30-60 分以内ゼブラフィッシュ幼虫。達成の細菌負荷は、植民地化を視覚化し、組織ホモジネートをメッキすることによって負担を決定する十分な堅牢です。
ここで説明されている基本的なプロトコルは病原大腸菌、ために最適化された、サルモネラコレラ菌など他の細菌種に正常に適応されています。次の浸漬法、いくつか由来サルモネラといくつかの嫌気性菌を含むゼブラフィッシュ腸を植民地化を行ういくつかの種の食品媒介感染前述のように使用できます正常に植民地を確立します。幼虫の腸管に高い細菌負荷を確立するために使用も、microgavage と比較して食品媒介感染症は技術的により困難より特殊な機器が必要です。ただし、重要なパラメーターが菌種・系統を使用するために最適化。このような要因を含める細菌ゾウリムシ培養ステップの細菌とゾウリムシ密度: 共培養の手順で細菌の密度を増やすことでこれが改善できればゾウリムシ内細菌数が少ない場合。いくつかの細菌種のゾウリムシ ホストにおそれ、これは顕微鏡によって評価される必要があります。
このプロトコルでもう一つの重要な要因は、ゼブラフィッシュで獲物のキャプチャです。前述のように捕食率はすべての獲物の捕獲が 1 つゾウリムシの摂取で結果を打つことを前提に基づいています。魚ごとゾウリムシの高密度は、捕食率を確保するためプロトコルで使用されます。獲物のキャプチャは、システム、ゾウリムシの密度に依存し、非常に希薄ゾウリムシの文化で捕食率は 13-15 時間21,22あたりゾウリムシとして低いかもしれない。制限は、獲物捕獲率は、暗闇の中、照明条件に強く依存して、キャプチャ率 80% の光の条件で21これ必要があります考慮する実験を設定する場合よりも低いです。獲物に露出時間は植民地化を最適化するために展開する必要がある、考慮は糞便を介して細菌への二次暴露に与えられるしています。-獲物露出の 2 h-上記の条件の下でこの露出は、細菌の腸内通過時間が 1 時間以上と車両の細菌の集中は糞便中よりもはるかに高いので、ごくわずかです。ただし、獲物の露出時間が大幅に増加、重要な要因になるかもしれません。
適切なコントロールは、次の非病原性大腸菌が含まれているゾウリムシの餌ゼブラフィッシュの植民地化を含む、このプロトコルに含まれるべき MG1655。複数菌株ゼブラフィッシュ ホストを植民地化する能力で比較すると、ゾウリムシの内でその半減期が同等かどうかをテストすることが重要です。細胞壁の整合性や酸の検知を損なうことを含む細菌の突然変異は、ゾウリムシ内細菌の安定性が損なわれます。このような場合は、ゼブラフィッシュの餌付けは、投与量の違いをアカウントを調整します。
ここで説明されているプロトコルは細菌の植民地化と組織ホモジネート3、ゼブラフィッシュあたり CFU を決定することによってだけでなく、前述のように、ゼブラフィッシュの細菌の定着をイメージングし、その結果を検討する使用ことができますか感染症による罹患率と死亡率を調査します。理想的には、細菌の可視化表現 mCherry などの蛍光タンパク質や赤色けい光たんぱく質 (RFP) の菌株を使用ください。細菌の人口増加の可視化できるようになります。細菌の歪みは遺伝的扱いやすい蛍光蛋白質の表現の使用が他の理由で無効になるか、細菌染色の FM 4-64FX などの蛍光色素をゾウリムシと共培養する前に。ゾウリムシ共培養が染料の明るさを減らないここで説明されているプロトコルを使用している場合、ゼブラフィッシュ腸にはっきりと見えるステンド グラス細菌です。ただし、ゼブラフィッシュ ホスト内で発生する重要な細菌の増殖をする必要があります時間をかけて染料を希釈するでしょう。どちらの場合で、赤蛍光細菌は、以来、赤のチャンネルにより緑で高くすることは組織の自家蛍光グリーン蛍光細菌に望ましい。
このプロトコルに適応できることがわかった好気性と微好気細菌種。これを実験的にテストする残るが胞子、真菌種の給餌のため適応することがあります。
The authors have nothing to disclose.
原稿の重要な読書とコメントの Krachler グループのメンバーに感謝したいと思います。この作品は、UT システム スター賞、BBSRC、および NIH (R01AI132354) によって賄われていた。
Paramecium caudatum, live | Carolina | 131554 | no not store growing cultures below room temperature |
0.4% Trypan Blue Solution | Sigma | T8154-20ML | liquid, sterile-filtered, suitable for cell culture; prepared in 0.81% sodium chloride and 0.06% potassium phosphate, dibasic |
Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Sigma | 276855-100ML | store in a solvent safety cabinet |
Escherichia coli, MG1655 | ATCC | ATCC 700926 | can be replaced by any other non-pathogenic E. coli strain |
FM 4-64FX stain | Thermo Fisher | F34653 | aliquot and store frozen |
Formaldehyde | Sigma | F8775-4X25ML | |
LB Broth | Sigma | L3397-1KG | |
Phosphate buffered saline tablets | Thermo Fisher | 18912014 | |
Tetracycline | Sigma | 87128-25G | toxic, irritant |
Tricaine (Ethyl 3-aminobenzoate methanesulfonate) | Sigma | E10521-10G | |
Triton X-100 | Sigma | X100-100ML | |
Trypan Blue Solution, 0.4% | Sigma | 93595-50ML | |
UltraPure Low Melting Point Agarose | Thermo Fisher | 16520050 | |
hemocytometer or cell counter | any | ||
stereomicroscope | any | ||
table-top centrifuge | |||
microwave | |||
rotator wheel | |||
heated shaking incubator | |||
aquatics facilities | |||
breeding tanks |