פלישת חיידקי enteric של תאי אפיתל במעי<em> במבחנה</em> באופן דרמטי משופר תוך שימוש במודל לשכת דיפוזיה אנכי

האינטראקציות של חיידקים פתוגנים עם תאי מארח נחקרו בהרחבה שימוש בשיטות תרבות תאים במבחנה. באמצעות מבחני כאלה סלולריים תרבות, הידבקות חיידקים לתאי מארח, זיהוי של קולטני תא מארח, תא מארח מסלולי איתות ופלישת חיידקים של תאי מארח כל נחקרו בפירוט, וכתוצאה מתצפיות רבות וחשובות. עם זאת מבחני תרבית תאים מסוג זה מבוצע בתנאים אירוביים כי לא יכול להיות נציג בסביבת vivo. מגבלה עיקרית של שימוש במודלים חוץ גופית ללמוד זיהומים במערכת העיכול היא שתנאי תרבות רמות חמצן גבוהים, כולל בדרך כלל מעדיפים הישרדות תא אוקריוטים. עם זאת תנאים בחלל המעי יהיו כמעט אנאירובי. פתוגנים מעיים בסביבת חמצן נמוכה מאוד לבטא גנים ארסיות ביטוי שינויים ² בתנאים אירוביים. ככזה, נתונים שהושגו באמצעות תקן תא תרבות מודלים מ 'איי לתת אינדיקציה מדויקת של יחסי גומלין עם חיידקי תאי מארח.

קמפילובקטר jejuni הוא סוכן הסיבה המוביל של קיבה ומעיים חריפות חיידקים ברחבי העולם, עם תסמינים שנעו בין שלשול קל עד מעיים דלקתיים קשים. רוב ג תוצאת זיהומים במערכת העיכול jejuni לא מסובכת, עם זאת ג jejuni הוא גם הגורם המדבק המזוהה לרוב בנוירופתיה היקפית כולל תסמונת גייךבאךה (GBS). בבריטניה, הערכה הוא כי ישנם מעל 500,000 מקרים של דלקת מעיים הנגרמים על ידי C. jejuni זיהום בכל שנה עם עלות צפויה לכלכלת בריטניה של 580,000,000 £. בעולם המתפתח, ג jejuni הוא גורם מוביל לתמותה בקרב ילדים. למרות החשיבות המוטלת בספק של זיהום קמפילובקטר ועשרות שנים של מחקר, כולל ניתוח המבוסס על גנומיקה יסודי, ג פתוגנזה jejuni עדיין גרוע understOOD, בניגוד לפתוגנים אחרים מעיים כגון סלמונלה, Escherichia coli, Shigella, וVibrio cholerae. חוסר מודל חיה קטן נוח הוא אחת סיבות עיקרית לזה ^3. גם בשימוש נרחב במודלים של זיהום מבחנה אינם מתאימים יותר ללימוד ג microaerophilic jejuni מאשר לפתוגנים מעיים אחרים, כי הם אנאירוביים הפקולטטיביים. בעוד ג jejuni מוכר כמחולל מחלה פולשנית, את המנגנונים של ג פלישת jejuni של תאי אפיתל במעי (IECs) עדיין אינה ברורה ^4,5. ג פלישת jejuni הוכח להיות תלויה משני סיבים מיקרוסקופים, Microtubules, שילוב של שניהם או אף אחד ^5. הבלבול בתחום זה הוא ככל הנראה בשל השימוש בלתי הולם בתנאים של assay חוץ גופית.

מספר מבחני תרבית תאים השונים היה בשימוש כדי לחקור את האינטראקציות של ג jejuniעם תאי מארח. קאקו-2 ^6, כולם היו בשימוש 407 ^7, וT84 ⁸ שורות תאי INT ללמוד את ההידבקות ופלישה היכולות של ג שונה זני jejuni. עם זאת, ברמות של הידבקות ופלישה חיידקים לג jejuni עם IECs נמוך יותר באופן משמעותי מאשר לפתוגנים מעיים ⁹ אחרים. Coculturing של ג jejuni עם IECs בדרך כלל מתבצע בCO ₂ באינקובטור בתנאים קרובים לרמות חמצן באטמוספרה, הנדרש להישרדותו של IECs. ג ביטוי גני jejuni יהיה שונה מאוד בסביבת החמצן הנמוכה של חלל המעי בהשוואה לתנאי חמצן אטמוספרי.

השימוש במערכת קאמרית דיפוזיה אנכית (VDC) פותח המאפשרת coculture של חיידקים ותאים מארחים בתנאי גז ^1,10,11 בינוניות ושונה. מערכת זו מחקה את התנאים במעי האנושי שבו חיידקים יהיו בלתיתנאי דר ושל רקמות תוך חמצן נמוכים מאוד יסופקו עם חמצן מזרם הדם. monolayers חברת החשמל מקוטבות שגודלו במסנני מיקרומטר 0.4 מיוחדים הושמו לVDC יצירת תא הפסגה וbasolateral, שהיו מלא באופן אישי עם מרק חיידקים ותרבית תאים בינוני בהתאמה (איור 1). VDC הוצב לאטמוספרה משתנה חממה המכילה 85% N _2, 5% O _2, ו-CO ₂ 10% על 37 מעלות צלזיוס, המייצגת את התנאים אופטימליים לג jejuni. תא הפסגה נותר פתוח וחשוף לאווירת microaerobic בתוך אווירת החממה משתנה, בעוד שהתא האטום basolateral סופק עם חמצן על ידי ממשל קבוע של 5% CO _2/95% O ₂ תערובת גז עם צינור מוצא מניעת הצטברות של לחץ . קאקו-2 הישרדות תא והיושרה monolayer בתנאים אלה אושרו על ידי ניטור ele transepithelialהתנגדות ctrical (TEER) על פני monolayer מעל 24 שעות כדי להוכיח קיומו של קאקו-2 monolayer התא וההפרדה הפיסית של תאי apical וbasolateral בתנאי חמצן נמוכים בתא הפסגה. TEER של monolayers בVDCs נשמר באווירת החממה משתנה (תנאי microaerobic) וברמת תא תרבות CO ₂ באינקובטור (תנאים אירוביים) לא הראה הבדלים משמעותיים, המצביע על יושרה של monolayer התא בתנאים אטמוספריים שונים ^1. בתנאי microaerobic, צמתים הדוקים נותרו בהווה ובמתחלק באופן שווה בין גבולות תאים עם דפוס מכתים occludin דומה לתאי קיומם תחת תנאים אירוביים ^1.

האינטראקציות של ג jejuni עם קאקו-2 וT84 תאים בVDC נחקרו על ידי בחינת אינטראקציה חיידקים (הידבקות ופלישה) ופלישה. שניים ג שונה jejuni פראי סוג straiNS שמשו ^1. ג jejuni 11168H הוא נגזר של hypermotile רצף הזן המקורי NCTC11168. זן 11168H מראה רמות גבוהות הרבה יותר קולוניזציה במודל הקולוניזציה אפרוח, והוא נחשב למתח מתאים לשימוש במחקרי אינטראקציה בין מאכסן לפתוגן וכך. 81-176 הוא אדם בודד והוא אחד מזני המעבדה למדו נרחב ביותר פולשניים. ג זני jejuni נוספו לתא apical של VDC או תחת תנאי microaerobic או אירוביים. אנו נצפו שיעור גבוה יותר עבור שניהם אינטראקציה ופלישה נרשמו לג jejuni בתנאי microaerobic ^1. ג המוגבר אינטראקציות jejuni לא היו כתוצאה מגידול במספרי חיידקים בתנאי microaerobic ^1. הנתונים אלה תומך בהשערה שלנו שסביבת החמצן הנמוכה בתא apical של VDC משפרת אינטראקציות חיידקים מארחות ומצביעה על כך שהמאפיינים פולשני של ג jejuni הוא incrהקל בתנאים אלה. זה היה הדו"ח הראשון של השימוש במודל VDC ללמוד פתוגן חיידקים חודרני ומדגיש את החשיבות של ביצוע מבחני בזיהום חוץ גופית בתנאים המחקים במצב vivo באופן הדוק יותר. מודל VDC יכול לשמש כדי לחקור את יחסי הגומלין בין מאכסן לפתוגן למיני חיידקים רבים ושונים.