The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
This translation into Swedish was automatically generated through Google Translate.
English Version | Other Languages
1Department of Microbiology and Immunology, University of Melbourne, 2Laboratory of Pediatric Infectious Diseases, Radboud University Nijmegen Medical Centre, 3The Centre for Dynamic Imaging, The Walter and Eliza Hall Institute for Medical Research
Short, K. R., Diavatopoulos, D. A., Reading, P. C., Brown, L. E., Rogers, K. L., Strugnell, R. A., et al. Using Bioluminescent Imaging to Investigate Synergism Between Streptococcus pneumoniae and Influenza A Virus in Infant Mice. J. Vis. Exp. (50), e2357, doi:10.3791/2357 (2011).
Under 1918 influensavirus pandemi, som dödade cirka 50 miljoner människor världen över, var majoriteten av dödsfallen inte resultatet av infektion med influensavirus ensam. Istället är de flesta individer tros ha fallit för en sekundär bakteriell infektion, huvudsakligen orsakas av bakterien Streptococcus pneumoniae (den pneumokocker). De synergieffekter mellan infektioner orsakade av influensavirus och pneumokocker har därefter observerats under 1957 asiatiska influensavirus pandemi, liksom under säsongens utbrott av viruset (över 1, 2). Här beskriver vi ett protokoll som används för att undersöka den mekanism (er) som kan vara inblandade i ökad sjuklighet till följd av samtidiga influensa A-virus och S. pneumoniae infektion. Vi har utvecklat ett spädbarn mus modell för att tillförlitligt och reproducerbart påvisa effekter av influensavirusinfektionen av möss koloniserade med S. pneumoniae. Användning av detta protokoll har vi lämnat den första inblick i kinetiken av pneumokocker överföring mellan co inrymt-, neonatala möss med in vivo imaging 3.
1. Beredning av smittsamma lager av Bioluminescent S. pneumoniae
2. Tillväxt och Beredning av influensa A-virus lager
3. Intranasal infektion av möss med självlysande S. pneumoniae och / eller influensa A-virus
4. Bioluminescent avbildning med IVIS Spectrum (klave Life Sciences)
5. Bearbetning av vävnader för att fastställa bakteriehalten och virus titer
6. Plack analys för att avgöra influensa A-virus titer i vävnad homogenat
7. Avsnitt C - Secrets till framgång:
1 Alla experimentellt arbete med S. pneumoniae (t.ex. inympning av flytande kulturer, hantering av vävnad från möss infekterade med S. pneumoniae) utförs i ett klass II biosäkerhet skåp.
1,1 Vi skapar självlysande S. pneumoniae stammar genom att införa plasmiden pPJTG28 3. Men en mängd olika självlysande S. pneumoniae-stammar finns 4-6. Bioluminescent S. pneumoniae stammar kan också köpas från Caliper Life Sciences Inc (MA, USA).
1,1 Tillväxt kinetik av olika S. pneumoniae stammar kan variera och bör bestämmas för varje stam. Det kan ta mellan 3 till 4 timmar för att nå OD600nm = 0,4-0,45.
1,4 Vi normalt förväntar sig den smittsamma lager för att nå koncentration av 10e8 CFU / ml och rekommendera en utspädning allt från 10e-4 till 10e-8 att bestämma koncentrationen av livskraftiga bakterier.
2.6 lämpligt titer som ska användas för inokulering äggen, beror på vilken virusstam och kan variera från 10e-3 till 10e-5. Influensa A-virus stammar från supernatanter vävnadsodling används ibland snyggt.
3.2a Vi använder rutinmässigt 2000 CFU av S. pneumoniae stam EF3030 att kolonisera 5 dag gammal mus 3. Den exakta smittsam dos av inokulatet bestäms i efterhand för varje experiment med plätering seriella spädningar av inokulatet på agar hästblod plattor. Förmågan hos S. pneumoniae stam att kolonisera möss är först bestäms av bakterieräkning av vävnad homogenat (t.ex. nasofarynx, lungor) vid flera olika tidpunkter efter inokulering av möss.
3.2b Det är inte nödvändigt att använda anaestetics att administrera bakterier eller virus till djuren via inandning. Spädbarn möss (liksom vuxna möss) bör hållas tillbaka för hand och hålls upprätt av prövaren är inokulatet (3 mikroliter för barn möss, upp till 10 mikroliter för vuxna möss) och sedan tappade på näsborrarna och inandning alla inokulat bekräftas av observationer.
3.2c bort neonatala möss en efter en ur boet och inokulera med bakterier eller virus som behövs. Markera svans av djuret med hjälp av en permanent spritpenna om det behövs och gå tillbaka djuret tillbaka till buren direkt. Gnid djuret med lite strö så att dammen kommer att acceptera valparna tillbaka in i boet. Obs: permanent spritpenna smittar av djuren snabbt och måste appliceras dagligen. Alternativt kan en tatuering-system användas för att identifiera enskilda djur.
3,3 Vi använder 20 PFU influensa A-virus Udorn/307/72 (H3N2) för att smitta från 8 till 14 dagar gamla möss 3. Dödlighet och sjuklighet som observerats i djur beror på stam av S. pneumoniae och influensa A-virus används. Tabell 3 ger en användbar uppsättning av humana slutpunkter och kriterier ingripande för att använda i möss yngre än 21 dagars ålder. Vi brukar inte upptäcker någon mortalitet eller morbiditet när du använder S. pneumoniae EF3030 och influensa A-virus stam Udorn/307/72 (H3N2) när möss är> 10 dagar gamla.
4,2 för att vara korrekt, kan möss vägas före injektion av bedövningsmedel lösningen. Som vägledning är ungefär 50-75 mikroliter av bedövningsmedel lösning som används i 20 dygn gamla möss. Musen är helt bedövad när de inte svarar på en nypa i svansen eller bakbenen. Även i IVIS kommer mössen också utsättas för isofluran som kommer att lägga anestesi. Tidpunkten för avbildning efter infektion i möss beror på stam (er) av S. pneumoniae och influensa A-virus används samt på symtomen av intresse. Utföra några pilotförsök för att optimera tidpunkten för självlysande avbildning kan vara nödvändig.
4,3 Möss kan antingen placeras i en isolerad låda (som hindrar föroreningar från att komma in eller ut ur rutan) eller alternativt kan placeras direkt i instrumentet för avbildning. Vi använder isolering rutan för experiment med spädbarn möss, för att se mössen fortfarande nedsövd under avbildning förfarandet och för att förhindra kontaminering av IVIS med S. pneumoniae och / eller influensa A-virus.
4,3 Använd en ventral bild av möss att få en bild av luftvägarna. En lateral bild av musen ger en mer känslig bild av öronen.
4,4 När möss placeras direkt i kammaren, är isofluran levereras till möss via näsan kottar. För experiment där barn möss används, är isoleringen rutan föredra eftersom näsan konerna inte får plats på barnets möss.
4,5 THan total exponeringstid som behövs för att fånga en bild kan variera mellan olika experiment beroende på styrkan i den självlysande signalen, placering av signalen, bakteriestam och mus stam som använts. Vad gäller det senare, kan både pigment och päls dämpa avsevärt totala detekterbar signal. Kameran på IVIS Spectrum är en back-tunnat, tillbaka upplysta CCD erbjuder ett brett dynamiskt omfång (65536 gråskalenivåer). Helst ska exponeringstiden ställas för att fånga mellan 60 och 60.000 räknas. Enligt vår erfarenhet med C57BL / 6 möss, öka avbildning tid än 7 minuter inte påtagligt förbättrar signal-brus-förhållande. Alternativ för att öka den självlysande signalen är att öka graden av binning (dvs. stora) och med en mindre synfält. Viktigt bör kvantifiering inte utföras på områden inne i bilden som innehåller mättade pixlar, eftersom det ger ett underskattat värde för antalet upptäckta fotoner. Om du är osäker om den optimala förhållanden, kan den automatiska exponeringen Funktionen kan användas som en riktlinje.
4,5 Om en stark självlysande signal i en del av musen är hindrar upptäckt av mareld i en närliggande region, kan utvalda regioner av musen täckas med svart papper och bildbehandling kan fortsätta som vanligt
4,7 Om självlysande signalen kvantifieras i fotoner (i motsats till räknas) variationer i bildbehandling förhållanden (t.ex. bildframställning tid) mellan experiment kommer inte påverka mätningen av självlysande signalen.
4,8 Om du använder det totala flödet för att mäta fotoner i ett specificerat område, se till att samma "region av intresse" formen används för alla prover.
5.1a Möss kan avlivas vid någon tidpunkt efter infektion med influensa A-virus, beroende på intresse av forskaren. Vi bestämmer vanligtvis bakterier och virus titer på 6 dagar efter infektion med influensa A-virus Udorn/307/72 (H3N2) och inte iaktta någon mortalitet / morbiditet. Kommer dock morbiditet och mortalitet observerats i dessa experiment varierar beroende på S.pneumoniae och influensa A-virus stam som används och tidpunkt valde bör ta dödlighet och sjuklighet i beaktande för att minimera påverkan på djurens välbefinnande. Tabell 3 ger en användbar guide till intervention kriterier och humana slutpunkter för användning i dessa experiment. Generellt möss är euthanized och vävnad behandlas som beskrivs inom 3 timmar efter in vivo självlysande avbildning.
5.1b Möss yngre än 10 dagar gamla är resistenta mot hypoxi och avlivades genom halshuggning. I den beskrivna experimentuppställning, möss är minst 14 dagar gammal och kan avlivas genom CO 2 kvävning.
5,7 Blod-agarplattor kan kompletteras med 5μg/ml gentamicin att förhindra tillväxt av bakteriefloran i homogenat av nasal vävnader. Utbudet av begagnade spädningar beror på S. pneumoniae stam som använts. För experiment i 20 dagar gamla möss med S. pneumoniae stam EF3030 använder vi snygga, 10e-1, 10e-2 och 10e-3.
5,8 Store varje prov av homogeniserade vävnad i minst två portioner, så att en säkerhetskopia prov tillgänglig om viruset plack analysen misslyckas! En korrekt virus titer kan bara erhållas från ett prov tinas en gång efter frysning men inte från proven upprepade gånger frysa upptinade-.
6,1 när den odlas 90-100% konfluenta, kommer ett enda 150cm 2 vävnadsodling kolv ger tillräckligt MDCK celler för fem 6-brunnars plattor.
6,5 Den optimala seriella Utspädningseffekten är beroende på vilken virusstam och tiden efter infektion. Normalt skulle vi använder snygg, 10e-1 och 10e-två spädningar för orgel homogenat tagit 6 dagar efter infektion med influensa A-virus.
6,6 Användning av spädningar av virus lager är en lämplig positiv kontroll för användning i varje plack analys. Som negativ kontroll, kan RPMI + användas.
8. Representativa resultat:

Figur 1. Skiss av embryonerade kyckling ägg.

Figur 2. BLI av S. pneumoniae infekterade musen på dag 3 och dag 4 efter håna infektion med influensavirus.

Figur 3. BLI av S. pneumoniae och influensavirus samtidigt infekterade musen på dag 3 och dag 4 efter infektion med influensavirus.

Figur 4. Bakteriehalten i näsan av en singel och en co-infektionTed mus.

Figur 5. Viral titrar i näsa och lunga av en samtidig infektion mus.
| Media | Innehåll |
| 1,8% (w / v) Agarose | Tillsätt 0,9 gram agaros till 50 ml destillerat H 2 O, sterilisera i autoklav vid 121 ° C i 10min. Transfer till 56 ° C vattenbad för kylning. |
| Dubbel styrka Leibovitz är L15 medium (ds L15) | 1 skolväska i L15 pulver (för att kompensera 1L) löses i 450 ml sterilt destillerat H 2 O och lösas upp under omrörning. PH är justerat till pH 6,8 med 1M HCl. Sen komplettera med 4ml på 7% (w / v) NaHCO3, 0.4mL HEPES (0,5 M, pH 6,8), 200 U / ml penicillin, 200 mikrogram / ml streptomycin, 60 mikrogram / ml gentamicin. Anpassa den slutliga volymen till 500 ml och filtrera sterilisera. |
| Häst blodagar (HBA) | 4% HBA (Oxoid, Basingstoke, Storbritannien), dH 2 O, 7% (v / v) hästblod |
| RF10 | RPMI-1640 innehåller 2mm glutamin, 2 Nm natrium pyruvat, 24 mikrogram / ml gentamicin, 100 U / ml penicillin, 100 mikrogram / ml streptomycin, 10% (v / v) värmeinaktiveras fetalt kalvserum. |
| RPMI + | RPMI-1640 innehåller 2mm glutamin, 2 Nm natrium pyruvat, 24 mikrogram / ml gentamicin, 100 U / ml penicillin, 100 mikrogram / ml streptomycin |
| Todd-Hewitt buljong + 0,5% jästextrakt | Todd Hewitt buljong (Oxoid, Basingstoke, Storbritannien) i dH 2 O kompletteras med 2% (w / v) jästextrakt |
Tabell 1. Specifika medier används i detta protokoll.
| Materialnamn | Typ | Företag | Katalognummer | Kommentar |
| RPMI medelstora 1640 | Reagens | Gibco | 21870-076 | |
| Trypsin | Reagens | Worthington Biokemiska Corporation | LS003740 | TPCK behandlas |
| Leibovitz är L-15 medelstora | Reagens | Gibco | 41300-039 | |
| Agaros, typ I | Reagens | Sigma-Aldrich | A6013 | Använd låg agaros smältpunkt, såsom SeaPlaque agaros |
| Madin-Darby Canine Kidney celler | Reagens | ATCC | CCL-34 |
Tabell 2 Särskilda reagenser och utrustning.:
| Effekt på djurens välbefinnande | ||
| Mild till måttlig tecknar | Svår skyltar B | |
| Icke-specifika tecken (er): | ||
| Utseende | Lätt till måttlig piloerektion utan uttorkning (hud tälta) | Piloerektion med uttorkning (hud tälta) |
| Kondition | minskad viktökning | Ingen viktökning eller viktminskning |
| Beteende | Dämpad men lyhörd, minskade samspel med kamrater. | Svarar på aktivitet och provokation. Isolerad från andra kullsyskon |
| Särskilda villkor eller onormala kliniska tecken (er): | ||
| Avsaknad av mjölk plats (<2-3 dagar gammal) | Försök att uppmuntra ammade om detta har observerats för <24h. | Om inga tecken på mjölk plats även med uppmuntran efter 24-48h, eller om uppenbarligen inte har diat, överväga dödshjälp. |
| Andra tecken | Sök Animal Facility Manager / försöksdjursvetenskap re Veterinär råd: lämpliga åtgärder eller euthanise om djuret är vid måttlig till svår smärta eller lidande | |
Tabell 3. Intervention kriterier för spädbarn möss (<21 dagar gammal):
a När en eller flera "mild till måttlig" tecken observeras öka frekvensen av yttranden till två gånger dagligen och söka råd från djurskyddsansvarige i förekommande fall, så att behandling och vård kan ges.
b När en eller flera "allvarliga" tecken observeras euthanise möss med hjälp avlämplig metod. Möss <10 dagar gamla är avlivas genom halshuggning, möss> är 10 dagar gamla avlivas av CO 2 kvävning.
In vivo imaging med IVIS maskinen är en unik metodik som gör att realtid visualisering av mikrobiell patogenes 4, 6-9. Här visar vi tillämpningen av denna teknik för att förstå synergi mellan S. pneumoniae och influensavirus i modersmjölksersättning möss. På grund av den icke-invasiva karaktär denna teknik har vi kunnat följa utvecklingen av infektion i varje enskilt musen över tiden. Detta har vi kunnat dokumentera kinetik pneumokock överföring bland samarbete inrymt spädbarn möss 3. Den icke-invasiva karaktär denna teknik gör det möjligt för forskare att använda färre djur per försök och därmed minska djurens användning. Det är också möjligt att använda IVIS maskinen för att visualisera spridningen av infektionen till tidigare okända sidor av infektion i kroppen, liksom webbplatser som inte lätt provtagits av dissekering (t.ex. mellanörat).
Innan de imaging experiment, bekräftade vi att kolonisering nivåer i självlysande EF3030 stammen var jämförbara med kolonisering nivåer i moderbolaget EF3030 stammen genom att ange bakterieräkning i vävnaden homogenat. Dessutom bekräftade vi först att infektion med influensavirus resulterat i ökad belastning av självlysande EF3030 till nasofarynx av koloniserade djur som visat med moderbolaget EF3030 stam (resultaten visas ej).
Medan IVIS tekniken är enkel att använda och genererar reproducerbar och lätt att förstå data måste experiment utformas omsorgsfullt så att känsligheten och nytta av tekniken maximeras. Till exempel är känsligheten i IVIS kameran påverkas av djupet och opaciteten av vävnaden 8, som i vår erfarenhet ökar detektionsgränsen för självlysande signaler som kommer från lungorna. Dessutom minskar mörk päls och pigmenterad hud ljustransmission med så mycket som 10 gånger (jämfört med hårlösa möss) 8. Under utvecklingen av denna metod har vi optimerat detta protokoll för att användas med 5 till 14 dagar gamla C57BL / 6 möss och har sedan dess visat att IVIS kan användas för att upptäcka koloniseringen av 20 dagar gamla C57BL / 6 möss med självlysande S. pneumoniae EF3030. Dock kan signalen upptäckt öka när dessa experiment utförs på nakna eller BALB / c möss. Ändå representerar IVIS kameran en ny metod för att övervaka, karaktärisera och slutligen förstå in vivo utvecklingen av pneumokocksjukdom efter influensa A-virus infektion.
Produktionen av denna video-artikeln var sponsrad av Caliper Life Sciences.
Författarna vill tacka för de tekniska råd från David Briles (University of Alabama i Birmingham, AL, USA). Vi vill tacka Yvette Chen, djurskyddslagen Officer University of Melbourne, och David Taylor, Animal Facility Manager, för användbara förslag och diskussioner om djurskydd och etik och utveckling av kriterierna för ingripanden och humana slutpunkter för den beskrivna experimenten i detta manuskript.
Odilia Wijburg och Patrick läsning stöds av en NHMRC RD Wright Fellowship, är Kirsty kort stöds av en GSK Forskarutbildning Support bidrag och en Puzey stipendium.