Модели мыши инфекции Helicobacter и патологий желудка
Summary
Мышей представляют собой бесценный в vivo модель для изучения инфекции и заболеваний, вызванных желудочно-кишечные микроорганизмы. Здесь мы описываем методы, используемые для изучения бактериальной колонизации и гистопатологические изменения в моделях мыши Helicobacter pylori-связанных заболеваний.
Abstract
Helicobacter pylori это желудка возбудителя, который присутствует в половину мирового населения и является существенной причиной заболеваемости и смертности в организме человека. Несколько моделей мыши желудочной инфекции Helicobacter были разработаны для изучения молекулярных и клеточных механизмов, whereby H. пилори бактерий колонизировать желудок человека хостов и вызывают болезни. Здесь, мы описываем протоколы: 1) подготовить бактериальных суспензий для инфекции в vivo мышей через внутрижелудочного кормления; 2) определяет уровень бактериальной колонизации в мыши желудка тканях, полимеразной цепной реакции (ПЦР) и жизнеспособной подсчета; и 3) оценки патологических изменений, по гистологии. Установить HelicobactЭр инфекции в мышей, конкретного возбудителя бесплатно (SPF) животных сначала прививанным с суспензий (содержащие ≥105 колонии формирование подразделения, CFUs) мыши колонизировать штаммов либо Helicobacter pylori или другие желудка Helicobacter spp. от животных, таких как Helicobacter felis. В соответствующие моменты времени после инфекции желудков подакцизным и расчлененный sagittally на два равных ткани фрагменты, каждое в составе области гайморовых и тела. Затем один из этих фрагментов используется для жизнеспособных подсчета или экстракции ДНК, в то время как другой подвергается гистологической обработки. Бактериальной колонизации и гистопатологические изменения в желудке может оцениваться регулярно в разделах ткани желудка, окрашенных с Warthin-звездное, Гимзы или гематоксилин и эозином (H & E) пятна, в случае необходимости. Дополнительные иммунологические анализы могут также осуществляться иммуногистохимия или иммунофлюоресценции на разделах желудка ткани мыши. Протоколы, описанные ниже предназначены специально для проведения оценки в мышах патологии желудка, напоминающие те в связанных с человека Helicobacter pylori заболеваний, включая воспаление, атрофия железы и формирования лимфоидных фолликулов. Подготовка посевным материалом и внутрижелудочного затравки протоколы могут быть адаптированы для изучения патогенеза других кишечных патогенов человека, которые колонизировали мышей, например Salmonella Typhimurium или Citrobacter rodentium.
Introduction
Helicobacter pylori это спираль образная, грамотрицательных, человеческого желудка патогена присутствуют в всех групп населения во всем мире, с заболеваемости в развивающихся странах, по оценкам, составляют порядка 80%1. Хотя большинство Helicobacter pylori-инфицированных протекает бессимптомно, некоторые развивать более тяжелых заболеваний, начиная от пептических язв желудка рак2. H. pylori-связанных рака характеризуются широко злокачественные изменения эпителиальных клеток (GECs) или формирования экстра узловой лимфоидной ткани в желудке, приводит к аденокарцинома желудка или слизистой оболочки, связанных лимфоидных ткани (MALT) лимфомы, соответственно. H. пилори высоко адаптирована к выжить в суровых экологическую нишу желудка из-за наличия различных факторов вирулентности и механизмов содействия его соблюдению, роста и метаболизма в этой нише. В частности вирулентным штаммов H. пилори обладают 40 КБ cag остров патогенности (cagPAI), который кодирует приблизительно 30 генов, необходимых для производства типа 4 секреторной системы (T4SS)3,4 . ЦАГ ПАЙ инфицированных штаммами Helicobacter pylori связаны с индукции более высокий уровень хронического воспаления в узле, который был вовлечен как основных прекурсоров аденокарцинома желудка5.
В естественных условиях Животные модели, особенно мышей, были весьма информативным, позволяя исследователей для изучения относительного вклада принимающих, бактериальных и экологических факторов на H. pylori инфекции и болезни результат6. Ранее исследования показали, что длительное пилорусов заражение мышей C57BL/6 генетический фон результатов в развитии хронического гастрита и железы атрофия, оба клейма Helicobacter pylori инфекции7. Кроме того было показано инфекции с смежных бактериальных видов кошачьих/собак, H. felis, вызывать образование солода в мышах с аналогичными патологии и прогрессирования заболевания как видно человека MALT лимфома8,9. Наиболее часто используемые пилорусов изолировать в мыши колонизации исследования является «Сидней штамм 1» (SS1) напряжение10, который cagПАЙ+ но нефункциональные T4SS (T4SS−)11. Других широко используемых штаммов включают пилорусов B128 7.13 (cagПАЙ+/T4SS+)12 и X47 2AL (cagПАЙ–/T4SS−)13. H. felis инфекций, штамм CS1 («Cat спираль 1», ЦАГПАЙ–/T4SS−) — обычно используется14.
Здесь мы предоставляем протокол, описывающий подготовку Helicobacter инокуляты в vivo инфекции, процедура внутрижелудочного затравки мышей, а также методы для обработки тканей для изучения гистопатологические изменения в желудке. В частности эта статья будет сосредоточена на гистологических методов, используемых для визуализации бактериальной колонизации и оценить гистопатологические изменения, включая формирование солода, в слизистой оболочке желудка зараженных мышей. Некоторые из методов, описанных здесь могут быть адаптированы к изучению других кишки патогены, например S. Typhimurium или C. rodentium.
Protocol
Representative Results
Discussion
Этот протокол описывает использование модели мыши в естественных условиях для инфекции Helicobacter . Важнейшие шаги процедуры являются: 1) подготовка Helicobacter инокуляты, содержащие жизнеспособные и подвижные бактерий; 2) доставки соответствующего числа бактерий к мыши через вн?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Авторы хотели бы поблагодарить г-жа A. де Паоли и г-жа Джорджи Рей-McCann для оказания технической помощи. Авторы признают, что использование средств и технической помощи Монаш гистология платформы, кафедра анатомии и биологии развития, Университет Монаш. Лаборатория поддерживает финансирование от национального здравоохранения и медицинских исследований Совета (NHMRC) RLF (APP1079930, APP1107930). RLF поддерживается старший стипендия исследований NHMRC (APP1079904). KD и MC поддерживаются в Монаш выпускник стипендии. KD также поддерживается центром врожденного иммунитета и инфекционные заболевания, Гудзоновский институт медицинских исследований, в то время как MC имеет международной аспирантов стипендии от факультета медицины, медсестер и медицинских наук, Университет Монаш. Исследования в Институте медицинских исследований Хадсон поддерживается викторианской правительство оперативной инфраструктуры поддержки программы.
Materials
| Bacteriological reagents | |||
| Oxoid Blood Agar Base No.2 | Thermo Fischer Scientific | CM0271B | Dissolve in deinonized water prior to sterilization |
| Premium Defibrinated Horse blood | Australian Ethical Biologicals | PDHB100 | |
| Bacto Brain Heart Infusion Broth | BD Bioscience | 237500 | Dissolve in deinonized water prior to sterilization |
| CampyGen gas packs | Thermo Fischer Scientific | CN0035A/CN0025A | |
| Histological reagents | |||
| Formalin, neutral buffered, 10% | Sigma Aldrich | HT501128 | |
| Absolute alcohol, 100% Denatured | ChemSupply | AL048-20L-P | |
| Isopropanol (2-propanol) | Merck | 100995 | |
| Xylene (sulphur free) | ChemSupply | XT003-20L | |
| Mayer's Haematoxylin | Amber Scientific | MH-1L | Filter before use |
| Eosin, Aqueous Stain | Amber Scientific | EOCA-1L | Filter before use |
| Wright-Giemsa Stain, modified | Sigma Aldrich | WG80-2.5L | Dilute before use (20% Giemsa, 80% deionized water) |
| Histolene | Grale Scientific | 11031/5 | |
| DPX mounting medium | VWR | 1.00579.0500 | |
| Molecular biology reagents | |||
| Qubit dsDNA BR Assay Kit | Thermo Fischer Scientific | Q32850 | |
| Oligonucleotides | Sigma Aldrich | The annealing temperature of ureB primers used in this study is 61°C | |
| GoTaq Flexi DNA Polymerase | Promega | M8291 | Kit includes 10X PCR buffer and Magnesium Chloride |
| dNTPs | Bioline | BIO-39028 | Dilute to 10mM in sterile nuclease free water before use |
| Molecular Grade Agarose | Bioline | BIO-41025 | |
| Sodium Hydrogen Carbonate | Univar (Ajax Fine Chemicals) | A475-500G | |
| Magnesium Sulphate Heptahydrate | Chem-Supply | MA048-500G | |
| Antibiotics | |||
| Vancomycin | Sigma Aldrich | V2002-1G | Dissolve in deionized water |
| Polymyxin B | Sigma Aldrich | P4932-5MU | Dissolve in deionized water |
| Trimethoprim (≥98% HPLC) | Sigma Aldrich | T7883 | Dissolve in 100% (absolute) Ethanol |
| Amphotericin | Amresco (Astral Scientific) | E437-100MG | Dissolve in deionized water |
| Bacitracin from Bacillus licheniformis | Sigma Aldrich | B0125 | Dissolve in deionized water |
| Naladixic acid | Sigma Aldrich | N8878 | Dissolve in deionized water |
| Other reagents | |||
| Methoxyflurane (Pentrhox) | Medical Developments International | Not applicable | |
| Paraffin Wax | Paraplast Plus, Leica Biosystems | 39601006 | |
| Equipment and plasticware | |||
| Oxoid Anaerobic Jars | Thermo Fischer Scientific | HP0011/HP0031 | |
| COPAN Pasteur Pipettes | Interpath Services | 200CS01 | |
| Eppendorf 5810R centrifuge | Collect bacterial pellets by centrifugation at 2,200 rpm for 10 mins at 4°C | ||
| 23g precision glide needle | BD Bioscience | 301805 | |
| Parafilm M | Bemis, VWR | PM996 | |
| Portex fine bore polythene tubing | Smiths Medical | 800/100/200 | |
| Plastic feeding catheters | Instech Laboratories | FTP20-30 | |
| 1 ml tuberculin luer slip disposable syringes | BD Bioscience | 302100 | |
| Eppendorf micropestle for 1.2 – 2 mL tubes | Sigma Aldrich | Z317314 | Autoclavable polypropylene pestles used for stomach homogenization |
| GentleMACs Dissociator | Miltenyi Biotec | 130-093-235 | Use a pre-set gentleMACS Programs for mouse stomach tissue |
| M Tubes (orange cap) | Miltenyi Biotec | 30-093-236 | |
| Qubit Fluorometer | Thermo Fischer Scientific | Q33216 | |
| Sterile plastic loop | LabServ | LBSLP7202 | |
| Cold Plate, Leica EG1160 Embedding System | Leica Biosystems | Not applicable | |
| Tissue-Tek Base Mould System, Base Mold 38 x 25 x 6 | Sakura, Alphen aan den Rijn | 4124 | |
| Tissue-Tek III Uni-Casette System | Sakura, Alphen aan den Rijn | 4170 | |
| Microtome, Leica RM2235 | Leica Biosystems | ||
| Charged SuperFrost Plus glass slides | Menzel Glaser, Thermo Fischer Scientific | 4951PLUS4 |
References
- Goh, K. L., Chan, W. K., Shiota, S., Yamaoka, Y. Epidemiology of Helicobacter pylori infection and public health implications. Helicobacter. 16, 1-9 (2011).
- Montecucco, C., Rappuoli, R. Living dangerously: how Helicobacter pylori survives in the human stomach. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 2 (6), 457-466 (2001).
- Akopyants, N. S., et al. Analyses of the cag pathogenicity island of Helicobacter pylori. Molecular Microbiology. 28 (1), 37-53 (1998).
- Censini, S., et al. cag, a pathogenicity island of Helicobacter pylori, encodes type I-specific and disease-associated virulence factors. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 93 (25), 14648-14653 (1996).
- Peek, R. M., Fiske, C., Wilson, K. T. Role of innate immunity in Helicobacter pylori-induced gastric malignancy. Physiological Reviews. 90 (3), 831-858 (2010).
- O’Rourke, J. L., Lee, A. Animal models of Helicobacter pylori infection and disease. Microbes and Infection. 5 (8), 741-748 (2003).
- Sakagami, T., et al. Atrophic gastric changes in both Helicobacter felis and Helicobacter pylori infected mice are host dependent and separate from antral gastritis. Gut. 39 (5), 639-648 (1996).
- Correa, P. Helicobacter pylori and gastric carcinogenesis. The American Journal of Surgical Pathology. 19, S37-S43 (1995).
- Enno, A., et al. MALToma-like lesions in the murine gastric mucosa after long-term infection with Helicobacter felis. A mouse model of Helicobacter pylori-induced gastric lymphoma. The American Journal of Pathology. 147 (1), 217-222 (1995).
- Lee, A., et al. A standardized mouse model of Helicobacter pylori infection: introducing the Sydney strain. Gastroenterology. 112 (4), 1386-1397 (1997).
- Crabtree, J. E., Ferrero, R. L., Kusters, J. G. The mouse colonizing Helicobacter pylori strain SS1 may lack a functional cag pathogenicity island. Helicobacter. 7 (2), 139-140 (2002).
- Israel, D. A., et al. Helicobacter pylori strain-specific differences in genetic content, identified by microarray, influence host inflammatory responses. Journal of Clinical Investigation. 107 (5), 611-620 (2001).
- Fox, J. G., et al. Helicobacter pylori-induced gastritis in the domestic cat. Infection and Immunity. 63 (7), 2674-2681 (1995).
- Lee, A., Hazell, S. L., O’Rourke, J., Kouprach, S. Isolation of a spiral-shaped bacterium from the cat stomach. Infection and Immunity. 56 (11), 2843-2850 (1988).
- Ferrero, R. L., Wilson, J. E., Sutton, P. Mouse models of Helicobacter-induced gastric cancer: use of cocarcinogens. Methods in Molecular Biology. 921, 157-173 (2012).
- Ferrero, R. L., Thiberge, J. M., Huerre, M., Labigne, A. Immune responses of specific-pathogen-free mice to chronic Helicobacter pylori (strain SS1) infection. Infection and Immunity. 66 (4), 1349-1355 (1998).
- Blanchard, T. G., Nedrud, J. G. Laboratory maintenance of Helicobacter species. Current Protocols in Microbiology. , (2012).
- Kim, J. S., Chang, J. H., Chung, S. I., Yum, J. S. Importance of the host genetic background on immune responses to Helicobacter pylori infection and therapeutic vaccine efficacy. FEMS Immunology and Medical Microbiology. 31 (1), 41-46 (2001).
- Nedrud, J. G., et al. Lack of genetic influence on the innate inflammatory response to helicobacter infection of the gastric mucosa. Frontiers in Immunology. 3, 181 (2012).
- Cai, X., et al. Helicobacter felis eradication restores normal architecture and inhibits gastric cancer progression in C57BL/6 mice. Gastroenterology. 128 (7), 1937-1952 (2005).
- Ferrero, R. L., Labigne, A. Cloning, expression and sequencing of Helicobacter felis urease genes. Molecular Microbiology. 9 (2), 323-333 (1993).
- Stevenson, T. H., Castillo, A., Lucia, L. M., Acuff, G. R. Growth of Helicobacter pylori in various liquid and plating media. Letters in Applied Microbiology. 30 (3), 192-196 (2000).
- Uotani, T., Graham, D. Y. Diagnosis of Helicobacter pylori using the rapid urease test. Annals of Translational Medicine. 3 (1), 9 (2015).
- Riley, L. K., Franklin, C. L., Hook, R. R., Besch-Williford, C. Identification of murine helicobacters by PCR and restriction enzyme analyses. Journal of Clinical Microbiology. 34 (4), 942-946 (1996).
- Chaouche-Drider, N., et al. A commensal Helicobacter sp. of the rodent intestinal flora activates TLR2 and NOD1 responses in epithelial cells. PLoS One. 4 (4), e5396 (2009).
- Fox, J. G. Helicobacter bilis: bacterial provocateur orchestrates host immune responses to commensal flora in a model of inflammatory bowel disease. Gut. 56 (7), 898-900 (2007).
- McGee, D. J., et al. Cholesterol enhances Helicobacter pylori resistance to antibiotics and LL-37. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 55 (6), 2897-2904 (2011).
- Viala, J., et al. Nod1 responds to peptidoglycan delivered by the Helicobacter pylori cag pathogenicity island. Nature Immunology. 5 (11), 1166-1174 (2004).
- Kong, L., et al. A sensitive and specific PCR method to detect Helicobacter felis in a conventional mouse model. Clinical and Vaccine Immunology. 3 (1), 73-78 (1996).
- Ng, G., Every, A., McGuckin, M., Sutton, P. Increased Helicobacter felis colonization in male 129/Sv mice fails to suppress gastritis. Gut Microbes. 2 (6), 358-360 (2011).
- Ferrero, R. L., Ave, P., Radcliff, F. J., Labigne, A., Huerre, M. R. Outbred mice with long-term Helicobacter felis infection develop both gastric lymphoid tissue and glandular hyperplastic lesions. The Journal of Pathology. 191 (3), 333-340 (2000).
