מטרת פרוטוקול זה היא להמחיש את הצורה של קנדידה אלביקנס תא ולוקליזציה במערכת העיכול היונקים.
קנדידה אלביקנס היא מרכיב פטרייתי של המעיים microbiota בבני אדם ויונקים רבים אחרים. למרות ג ‘ אלביקנס לא לגרום לסימפטומים ברוב מארחי הקולוניה, מאגר הקומנדאנס משמש מאגר למחלות זיהומיות, ואת הנוכחות של מגדל פטרייתי גבוה בבטן הוא קשור למחלות מעיים דלקתיות. כאן, אנו מתארים שיטה להמחיש C. אלביקנס מורפולוגיה התא ולוקליזציה במודל העכבר של מושבת מערכת העיכול יציבה. הקולוניזציה הוקמה באמצעות מנה אחת של C. אלביקנס בבעלי חיים שטופלו באנטיביוטיקה דרך הפה. מקטעים של רקמת הבטן קבועים באופן השומר על הארכיטקטורה של תוכן הלומיאלי (מיקרואורגניזמים וריר) כמו גם רירית המארח. לבסוף, פלורסנט באתרו היברידיזציה מבוצעת באמצעות מגששים נגד פטריות rrna לכתם עבור C. אלביקנס ו hyphae. יתרון מרכזי של פרוטוקול זה הוא שהוא מאפשר להתבונן בו זמנית של מורפולוגיה תא של C. אלביקנס ואת הקשר המרחבי שלה עם מבנים מארחים במהלך התיישבות מערכת העיכול.
קנדידה אלביקנס היא המסרק פטרייתי, כמו גם פתוגן אנושי אופורטוניסטי. שמרים זו חסרה נישה סביבתית מוגדרת, במקום זאת מפיץ בתוך מערכת העיכול (GI) בדרכי העור, ומערכת מין השתן של בני אדם ויונקים אחרים1. בעוד מחקר מוקדם על C. אלביקנס התמקדו בעיקר בפוטנציאל התקפה שלה, מספר דוחות האחרונות מצביעים על כך הפצת אורגניזמים בתוך הבטן עשוי לשחק תפקידים חשובים בבריאות נורמלית, כולל הפיתוח החיסונית של ה . מארח2,3,4 כדי להקל על חקירות של C. אלביקנס בתוך הבטן היונקים, פיתחנו מודל העכבר של מושבת GI יציבה ו פלואורסצנטית באתרו היברידיזציה (דג) מבוססי שיטה להמחיש בתאי שמרים פטרייתיים ו לקורבן בתוך ה מעיים לומן.
עם כמה חריגים5, עכברים שנולדו מעבדה בדרך כלל מציגים התנגדות פטרייתי הקולוניזציה של מערכת העיכול. ההתנגדות הקולוניזציה נחשבת לתיווך על ידי מין חיידקי מסוים; עם זאת, זה יכול להיות להתגבר על ידי טיפול בעלי חיים עם אנטיביוטיקה6,7 או שימוש של תזונה כימית מוגדרת, כי כנראה משנה את הרכב מין חיידקי8,9. באופן דומה, אצל בני אדם, השימוש באנטיביוטיקה רחבה הספקטרום נקשר עם C. אלביקנס יתר והפצת10. מודל הקולוניזציה שלנו משתמש באנטיביוטיקה רחבת טווח כדי לבסס את מושבת האנטי – משתמשים החיסונית של העכברים. פניצילין וסטרפטומיצין מסופקים במים השתייה של בעלי החיים למשך שבוע לפני gavage עם 108 המושבה להרכיב יחידות (בדפוס) של C. albicans. כל עוד המים הזורמים לאנטיביוטיקה ממשיכים, הג. אלביק יפיץ דרך מערכת העיכול, ויגיע לטיטרים בצואה של 106עד 108 ק ג/g. למרות הרמה הגבוהה של הקולוניזציה פטרייתי, בעלי חיים להישאר בריאים לעלות במשקל באותו קצב כמו שולטת נגוע. מודל זה שימש בהצלחה למסך עבור ולאפיין מספר מרובי C. אלביקנס מרובים11,12.
כמו שאר חברי הממלכה הפטרייתיים, מסוגל הג להפלבינים לפלסטיות מורפולוגית ענקית13. תחת בתנאים מחוץ למבחנה, זה הוכח למעבר בין לפחות שישה סוגי תאים שמרים חד-תאיים, כמו גם מיקוף רב-תאיים ופסבדו. המעבר שמרים-to-hypha הוא אחד המאפיינים הטובים ביותר של התקפה אלימה, ו לקורבן ו מודאמהה לשלוט ברוב מודלים מחלת היונקים, כמו גם ברקמות האדם הנגוע. כדי לקבוע C. אלביקנס לוקליזציה ומורפולוגיה התא בתוך מערכת העיכול murine, פיתחנו שיטת דגים עבור כתמים ומיקוף בסעיפים היסטולוגית קבוע. הבדיקות מורכבות fluorescently תווית ה-DNA olig, הhybridize לתוך פטריות מודחלת RNA (rRNA), אשר מופץ ברחבי הציטופלסמה הפטריות. מכיוון שרקמות מארחים קבועות באופן השומר על הארכיטקטורה התלת-ממדית של המעיים, כולל רירית המארח, חומר העיכול, המיקרוביוטה החיידקית והריר בתוך לומן הבטן, טכניקה זו מאפשרת לוקליזציה של פטרייתי תאים ביחס לנקודות ציון אלה כאשר הם מוכתמים. טכניקת הדג משווה בחיוב לכתמים היסטלוגיים המסורתיים לפטריות, כגון חומצה מחזורית שיף (PAS) או מתיונין-כסף של גומורי (GMS), כמו גם נוגדנים מסחרית הזמינים נגד פטריות, כי ריאגנטים אלה אינם ספציפיים ג. אלביאנים. יתר על כן, תיקונים סטנדרטיים להסיר את שכבת הריר ולשבש את התוכן האחר של הבטן לומן14,15.
במאמר זה, אנו מספקים הנחיות מפורטות להקמת בדרגה גבוהה C. אלביקנס מושבת מערכת GI של העכבר, עבור ניתוח של מערכת העיכול מפני בעלי חיים מורדמים, לקיבוע רקמות באופן השומר על הלומיאל אדריכלות, ולזיהוי של הג. אלביקנס בתוך רקמות מארחים באמצעות דגים. בנוסף סוג פראי וזנים מוטציה של C. albicans, הטכניקה gavage יכול לשמש כדי לספק מיקרואורגניזמים אחרים. טכניקת הקיבעון תהיה שימושית לכל מחקר שבו רצוי לשמור על תכולת הבטן. ניתן להשלים את תהליך הדגים בתוך יום וניתן להשתמש בו כדי להתאים מינים פטרייתיים מרובים באמצעות מספר רב של בדיקה בעלת תוויות מרובות.
השיטה המתוארת כאן מאפשרת ויזואליזציה של ס. אלביקנס לאס ו לקורבן ב-GI המוני של הקולוניה של מדינת המלך כל מין או זן. Hybridizes לבדוק את הדגים כדי לשנות את ה-23S rRNA, אשר מופץ ברחבי הציטופלסמה פטרייתי. השיטה שלנו הותאמה מפרוטוקול שדווח בעבר להמחיש חיידק המעיים20. מכיוון ש -C. אלביקנס משנה את מורפולוגיה בתוך המחשב המארח, השיטה שימושית לניטור צורה של תא פטרייתי כמו גם לוקליזציה. לדוגמה, השתמשנו בשיטה זו כדי להפריך את ההשערה כי לפני כן שולטים לאורך מערכת העיכול, וכיצד לחשוף אי-התאמות בין הvivo ובפנוטיפים מתוך הפריה חוץ גופית של מוטציות “filamentation-פגומים” מסוימים12.
מספר דגמי עכבר קיימים עבור מושבת המושבות. Microbiota של עכברי מעבדה ובני אדם הם ברורים, בעכברים, השימוש באנטיביוטיקה או דיאטה מיוחדת נדרש כדי להקים מושבת יציב. הטיפול עם אנטיביוטיקה גם מגביר C. אלביקנס מושבת בני אדם והוא גורם סיכון משמעותי עבור מחלה שמופץ10. האנטיביוטיקה המשמשת במחקר זה הם זולים יחסית תשואה אמין הקטנת microbiota חיידקי. שים לב כי אנטיביוטיקה משמשים כדי להקטין את הנטל של מינים בקטריאליים עוינת, לא לחסל את כל החיידקים מן החיות. אם החוקרים רוצים ללמוד את האינטראקציות של C. albicans-מארחים בהעדר חיידקים או כדי למנוע שימוש באנטיביוטיקה או תזונה מיוחדת, בעלי חיים ללא חיידקים יכולים להיות מוחלף לבעלי חיים מיוחדים; עם זאת, עכברים גנוטוביוטיים מציגים מומים חיסוניים ואנטומיים מסוימים, ולכן ייתכן שאינם מתאימים לכל המטרות.
מספר שלבים חשובים לצביעת מוצלח של דגים: שיטת הקיבוע המומלצת היא קריטית לשימור השלמות המבנית של רקמות ה-GI, במיוחד התוכן השברירי של לומן הבטן, כגון שכבת הריר והתלת-מימדי ארגון של פטריות וחיידקים16. הינכם מתבקשים לשים לב כי פתרונות הקיבעון הנפוצים רבים המכילים מים מזיקים מאוד לארכיטקטורת הלומיאל. התיקונים והפתרונות עבור שוטף לאחר הקיבעון המומלצים בפרוטוקול זה אינם מכילים מים, וחשוב להימנע מזיהום במים. צעד קריטי נוסף הוא שלב הכלאה, שבו חשוב להימנע מאידוי של פתרון הכלאה במהלך דגירה של שקופיות בתנור הכלאה. אנחנו מציעים להציב את השקופיות במיכל. האטום כדי למנוע בעיה זו לחילופין, אפשר להשתמש בתאי הכלאה היברידיים, כגון אלה ששימשו במקור להכלאה של מיקרו-מערכים.
בדיקת הדגים הספציפית של C. אלביקנסמתוארת בפרוטוקול זה. עם זאת, בגלל הרבה עכברים מגדל מעבדה לא מכילים C. אלביקנס או פטריות אחרות כחלק של הבטן הטבעית שלהם microbiota, בדיקה panfungal עשוי במפורש כתם C. אלביקנס בעלי חיים כנסתיים. החלפת בדיקה פטרייתי עשוי להיות רצוי בגלל המאפיינים היברידיזציה מעולה ויחס האות לרעש גבוה יותר. אם בדיקה panפטרייתיים משמש בדיקה מדומה המדומה עבור C. אלביקנס, חשוב לתעד חוסר בצביעת בעלי חיים לא נגוע (כלומר, מטופלים עם אנטיביוטיקה אבל לא C. אלביקנס). כתמים של בעל חיים שליטה ללא הקולוניה הוא שימושי גם כדי להעריך את צביעת הרקע שעשוי לנבוע מדבקות דגים לחלקיקי מזון. בסך הכל, השימוש בבדיקות דגים מציע ספציפיות משופרת על פני רוב השיטות האחרות של פטריות מכתים, כגון Calcofluor לבן (אשר כתמי כתמים, רכיב קיר תא שעשוי להשתנות בין סוגי תאים), GMS, או נוגדנים מסחרית שזמין נגד פטריות. יתר על כן, הצביעת הדגים מאפשרת כתמים של אורגניזמים מרובים באמצעות שימוש מרובה בבדיקות דגים למין rRNAs ספציפיים.
אזהרה אחת של טכניקה זו היא כי מסוימים C. אלביקנס שמרים סוגי תאים מופיעים דומה מאוד על ידי דגים (למשל, את האטום ואת סוגי תא בטן). כדי להבחין בין סוגי תאים אלה, זה יהיה שימושי לפתח בדיקה היברידיזציה לסוג של תא מסוים של פטריות. עם זאת, בצורתו הנוכחית, טכניקת הדג כבר חשפה סתירות מפתיעות בין הvivo לבין התנהגויות מבחנה של C. אלביקנס מוטציות העריכו בשני התנאים12, המציין אינטראקציות מורכבות ב סביבת ה, שאינה מחקה כראוי את הקיים במרחב החוץ. מחקרים נוספים של כתמי C. אלביקנס שונים בסוג פראי נוסף ומארחי מוטציה צפויים להניב תובנות נוספות לאינטראקציות של מארחים פטרייתי. בפרט, זה יהיה לאלף פרופיל C. אלביקנס במודלים של מחלת המעי הגס, אשר קשורה מגדל גבוה של c. אלביקנס בבני אדם21, ודגמים אחרים של c. אלביקנס יתר ומחלות. טכניקת הדג עשויה גם להיות משולבת עם אימונוהיסטוכימיה כדי להכתים תאים מארחים מסוימים. באופן כללי, השיטה המוצגת כאן מספקת אמצעים מהירים ואמינים לקביעת הלוקליזציה והמבנה של C. אלביקנס בתוך מערכת ה-GI של היונקים.
The authors have nothing to disclose.
המחברים רוצים להודות לקרולינה טרופיני, קתרין נג, ג’סטין סוננבורג ו-KC Huang להדרכה בפיתוח טכניקת הדג. תרזה או’מארה סיפקה הערות מועילות על כתב היד, ומרים לוי סייעה בצילום. עבודה זו נתמכה על ידי NIH מענקים R01AI108992, R01DK113788, ו בורוז ברוך הבא פרס בפתוגנזה של מחלות זיהומיות.
1 mL syringe | BD | 309659 | can be substituted from any vendor |
BHI blood agar | can be substituted from any vendor | ||
C. albicans FISH probe | IDT DNA Technologies | custom order | |
chamber for hybridization incubation | watertight chamber meant to reduce evaporation | ||
chloroform | Sigma | C2432 | >=99.5% |
DAPI | Roche | 10236276001 | can be substituted from any vendor |
delicate task wiper tissues | Kimberley-Clark | 34256CT | Kimwipes |
D-glucose | Sigma | G7021-5KG | can be substituted from any vendor |
ethanol | Sigma | E7023 | molecular biology grade |
feeding needles | Cadence, Inc. | 7910 | metal; 20 X1-1/2" W/2-1/4; can be autoclaved to sterilize |
FITC-UEA-1 | Sigma | L9006-1MG | other fluorophores available |
FITC-WGA | Sigma | L4895-2MG | other fluorophores available |
Foam pads | Fisher | 22038221 | Order foam pads that will fit within cassettes |
formamide | Sigma | 47671 | molecular biology grade |
glacial acetic acid | Macron Fine Chemicals | MK881746 | ACS reagent, >=99.5% |
glass Coplin jar | Fisher | 08-815 | hold up to 10 slides back to back |
Histology cassettes | Simport | M512 | Deep cassettes so cecum is not squished |
hybridization coverslips | Sigma | GBL712222 | RNase-free |
hybridization oven | can be substituted from any vendor | ||
LB | can be substituted from any vendor | ||
Lee's media | prepared as described in Lee et al. 1975 | ||
methanol | Sigma | 179337 | ACS reagent, >=99.8% |
mice | Charles River Laboratories | 028 | adult BALB/c; 18-21 grams (8-10 weeks) |
paraformaldehyde | Fisher | 50-980-487 | 16% solution |
parrafin wax | Sigma | P3558-1KG | Paraplast for tissue embedding |
PBS, pH 7.4 | UCSF Cell Culture Facility Media Production Unit | CCFAL003 | calcium, magnesium-free; can be substituted from any vendor |
penicillin G | Sigma | PENNA-100MU | |
Sabouraud dextrose agar | can be substituted from any vendor | ||
saline | Baxter | 2F7123 | sterile, can be substituted from any vendor |
sodium chloride (NaCl) | Sigma | S3014 | can be substituted from any vendor; maintain RNase-free |
sodium dodecyl sulfate (SDS) | Sigma | L3771 | can be substituted from any vendor; maintain RNase-free |
streptomycin | Sigma | S9137-100G | |
super PAP pen | Life Technologies | 8899 | can be substituted from any vendor |
Tris-HCl | Sigma | T3253 | can be substituted from any vendor; maintain RNase-free |
Vectashield | Vector Laboratories | H-1000 | does not contain DAPI |
xylenes | Sigma | 214736 | reagent grade |
YEPD | can be substituted from any vendor |