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 Italian 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).
Durante la pandemia del virus influenzale del 1918, che uccise circa 50 milioni di persone in tutto il mondo, la maggior parte dei decessi non sono il risultato di infezione con virus dell'influenza da solo. Invece, la maggior parte le persone sono accusate di aver ceduto a una infezione batterica secondaria, prevalentemente causata dal batterio Streptococcus pneumoniae (pneumococco). Il rapporto sinergico tra le infezioni causate da virus influenzale e il pneumococco è stato successivamente osservato durante la pandemia del 1957 asiatici virus dell'influenza, così come durante le epidemie stagionali di virus (recensione a 1, 2). Qui, descriviamo un protocollo utilizzato per studiare il meccanismo (s) che possono essere coinvolti in un aumento della morbilità a causa di un virus influenzale concorrenti e S. pneumoniae infezione. Abbiamo sviluppato un modello murino di neonato in modo affidabile e riproducibile dimostrare gli effetti di infezione da virus influenzale di topi colonizzati con S. pneumoniae. Usando questo protocollo, abbiamo fornito il primo quadro della cinetica di trasmissione pneumococco tra co-ospitato, topo neonato utilizzando imaging in vivo 3.
1. Preparazione di Stock Infettive di Bioluminescent S. pneumoniae
2. Crescita e la preparazione di influenza A magazzino virus
3. Infezione intranasale di topi con bioluminescenti S. pneumoniae e / o virus influenzale A
4. Bioluminescenti immagine che utilizzano lo spettro IVIS (Caliper Life Sciences)
5. Lavorazione di tessuti per determinare il carico di batteri e virus titolo
6. Placca test per determinare l'influenza A titolo virus in omogenati di tessuti
7. Sezione C - I segreti del successo:
1 Tutti i lavori sperimentali con S. pneumoniae (per esempio inoculazione di colture liquide, lavorazione di tessuti di topi infettati con S. pneumoniae) viene eseguito in una classe II biosicurezza Gabinetto.
1,1 Creiamo bioluminescenti S. ceppi pneumoniae con l'introduzione di plasmide pPJTG28 3. Tuttavia, una grande varietà di differenti bioluminescenti S. ceppi pneumoniae sono disponibili 4-6. Bioluminescenti S. ceppi pneumoniae possono essere acquistati anche da Caliper Life Sciences Inc (MA, USA).
1,1 cinetica di crescita dei vari S. ceppi pneumoniae possono variare e devono essere determinati per ogni ceppo. Si può richiedere da 3 a 4 ore per raggiungere OD600nm = 0.4 a 0.45.
1,4 Ci si aspetterebbe le scorte infettive per raggiungere la concentrazione di 10e8 UFC / ml e raccomandare una vasta contaminazione di 10e-10e-4 a 8 per determinare la concentrazione di batteri vitali.
2.6 Il titolo appropriato da utilizzare per inoculare le uova, dipende dal ceppo virale utilizzato e può variare da 3 a 10e-10e-5. Influenza A ceppi virali ottenuti da colture di tessuti surnatanti a volte può essere usato puro.
3.2a Noi abitualmente uso 2.000 CFU di S. pneumoniae ceppo EF3030 a colonizzare 5 topi giorno di vita 3. La dose infettiva precisa dell'inoculo viene determinato retroattivamente per ogni esperimento di placcatura diluizioni seriali dell'inoculo su piastre di agar sangue di cavallo. La capacità del S. pneumoniae ceppo di colonizzare topi è determinato in primo luogo dal conte vitali di omogenati di tessuti (es. nasofaringe, polmoni) in diversi momenti dopo l'inoculazione dei topi.
3.2b Non è necessario usare anaestetics per amministrare i batteri o virus agli animali per inalazione. Topi neonati (così come topi adulti) dovrebbe essere trattenuto a mano e tenuta in piedi dallo sperimentatore, l'inoculo (3 microlitri per i topi neonati, fino a 10 microlitri per topi adulti) viene poi lasciato cadere sul narici e l'inalazione di tutte le inoculo è confermata dalle osservazioni.
3.2c Rimuovere topo neonato uno per uno dal nido e inoculare con batteri o virus, se necessario. Segna la coda dell'animale utilizzando un pennarello indelebile se l'animale necessario e tornare alla gabbia immediatamente. Strofinare l'animale con alcuni lettiera in modo che la diga accetterà i cuccioli di nuovo nel nido. Nota: pennarello indelebile si stacca gli animali rapidamente e deve essere nuovamente applicata ogni giorno. In alternativa, un sistema di tatuaggio può essere utilizzato per identificare i singoli animali.
3,3 Utilizziamo 20 PFU virus Udorn/307/72 (H3N2) per infettare 8-14 topi giorno di vita 3. Mortalità e morbilità osservato negli animali dipende dal ceppo di S. pneumoniae e virus usati. La tabella 3 fornisce una serie utile di end point umano e criteri di intervento da utilizzare nei topi di età inferiore ai 21 giorni di età. Noi in genere non rilevare eventuali mortalità e sulla morbilità durante l'utilizzo S. pneumoniae EF3030 e virus ceppo Udorn/307/72 (H3N2) quando i topi sono> 10 giorni.
4.2 Per essere precisi, i topi possono essere pesati prima iniezione della soluzione anestetica. Come guida, circa 50-75 microlitri di soluzione anestetica viene utilizzato per 20 giorni topi vecchi. Il mouse è completamente anestetizzato quando non rispondono ad un pizzico in coda o degli arti posteriori. Mentre nel IVIS, i topi saranno anche esposti a isoflurano che andrà ad aggiungersi l'anestesia. I tempi di imaging dopo l'infezione dei topi dipende dal ceppo (s) di S. pneumoniae e virus usati come pure sui sintomi di interesse. Esecuzione di un paio di esperimenti pilota per ottimizzare i tempi di bioluminescente immagini può essere necessario.
4,3 I topi possono essere inseriti in una cassetta di isolamento (che impedisce ai contaminanti di entrare o uscire dalla scatola) o, in alternativa, può essere collocato direttamente nello strumento per l'imaging. Usiamo il box di isolamento per gli esperimenti con i topi neonati, al fine di garantire i topi rimangono anestetizzato durante la procedura di imaging e per evitare la contaminazione del IVIS con S. pneumoniae e / o virus.
4.3 Utilizzo un'immagine ventrale del mouse per ottenere un'immagine delle vie respiratorie. Un'immagine laterale del mouse fornisce un'immagine più sensibile delle orecchie.
4.4 Quando i topi sono posizionati direttamente nella camera, isoflurano è consegnato ai topi tramite coni naso. Per gli esperimenti in cui sono utilizzati topi neonati, la casella di isolamento è preferibile in quanto i coni naso non entrano in topi neonati.
4,5 Tha tempo di esposizione totale necessario per catturare un'immagine può variare tra esperimenti secondo la forza del segnale bioluminescente, la posizione del ceppo segnale, batteriche e il ceppo di topi utilizzato. Per quanto riguarda questi ultimi, e di pigmentazione pelliccia può attenuare in modo significativo il segnale totale rilevabile. La fotocamera sul Spectrum IVIS è un back-assottigliato, retroilluminato CCD che offre una vasta gamma dinamica (65536 livelli di grigio). Idealmente, il tempo di esposizione deve essere impostato per catturare tra 60 e 60.000 punti. Nella nostra esperienza con C57BL / 6 topi, aumentando il tempo di imaging oltre 7 minuti non marcatamente migliorare il rapporto segnale-rumore. Opzioni alternative per aumentare il segnale bioluminescente includono l'aumento del grado di binning (cioè alle grandi) e con un campo più piccolo di vista. È importante sottolineare che la quantificazione non deve essere eseguita su aree all'interno dell'immagine che contiene pixel saturi, in quanto ciò fornisce un valore sottostimato per il numero di fotoni rilevati. Se non siete sicuri riguardo alle condizioni ottimali, l'auto-esposizione funzione può essere utilizzata come linea guida.
4.5 Se un segnale forte bioluminescente in una parte del mouse è ostacolare il rilevamento di bioluminescenza in una regione vicina, regioni selezionate del mouse può essere coperto con carta nera e imaging può procedere come al solito
4,7 Se il segnale luminescente è quantificato in fotoni (al contrario di conteggi) variazioni delle condizioni di imaging (imaging in tempo ad esempio) tra esperimenti non influenzerà la misurazione del segnale bioluminescente.
4,8 Se si utilizza il flusso totale per misurare i fotoni in una regione determinata, in modo che lo stesso 'regione di interesse' forma è utilizzato per tutti i campioni.
I topi 5.1a può essere eutanasia in qualsiasi momento dopo momento l'infezione da virus dell'influenza A, a seconda interesse del ricercatore. Noi normalmente determinano titolo batteriche e virali a 6 giorni dopo l'infezione con virus influenzale Udorn/307/72 A (H3N2) e non osservare alcuna mortalità / morbilità. Tuttavia, la morbilità e la mortalità osservata in questi esperimenti può variare a seconda della S.pneumoniae e ceppo di virus influenzale A utilizzati e il punto di tempo voi scelta dovrebbe prendere la mortalità e morbilità in considerazione per minimizzare l'impatto sul benessere degli animali. La tabella 3 fornisce una guida utile a criteri di intervento e gli endpoint umano per l'impiego in questi esperimenti. In genere, i topi sono eutanasia e tessuti trattati come descritto entro 3 ore dopo l'imaging in vivo bioluminescenti.
5.1b topi di età inferiore ai 10 giorni sono resistenti a ipossia e eutanasia sono per decapitazione. Nella configurazione descritta sperimentale, i topi sono almeno 14 giorni e può essere eutanasia da CO 2 asfissia.
5,7-piastre di agar sangue possono essere completate con 5μg/ml gentamicina per prevenire la crescita di batteri commensali in omogenati di tessuti nasali. La gamma di diluizioni utilizzato dipenderà dal S. pneumoniae ceppo utilizzato. Per gli esperimenti in 20 giorni i topi vecchi con S. pneumoniae ceppo EF3030, usiamo pulito, 10e-1, 10e-2 e 10e-3.
5,8 Conservare ogni campione di tessuto omogeneizzato in almeno due aliquote, in modo che un campione di backup è disponibile nel caso in cui il test targa virus non riesce! Un titolo preciso virale può essere ottenuto soltanto da un campione, una volta scongelato dopo il congelamento, ma non da campioni ripetutamente congelamento scongelati.
6.1 Quando cresciuto 90-100% confluenti, un singolo 150 centimetri 2 fiasco coltura tissutale produrrà abbastanza cellule MDCK per cinque-sei pozzetti.
6.5 La diluizione ottimale di serie dipende dal ceppo virale utilizzato e il tempo dopo l'infezione. Tipicamente, useremmo pulito, 10e e 10e-1-2 diluizioni per organo omogenati preso 6 giorni dopo l'infezione da virus dell'influenza.
6,6 L'uso di diluizioni seriali di magazzino virus è un controllo appropriato positivo per l'uso in ogni test placca. Come controllo negativo, RPMI + può essere utilizzato.
8. Rappresentante dei risultati:

Figura 1. Schema di uova embrionate di pollo.

Figura 2. BLI di S. pneumoniae infetti mouse sul giorno 3 e il 4 ° giorno dopo l'infezione con il virus dell'influenza finto.

Figura 3. BLI di S. pneumoniae e l'influenza da virus co-infettati del mouse sul giorno 3 e il 4 ° giorno dopo l'infezione con il virus dell'influenza.

Figura 4. Carica batterica nel naso di una singola e una co-infezioneTed mouse.

Figura 5. Titoli virale nel naso e polmoni di una co-infezione del mouse.
| Media | Contenuto |
| 1,8% (w / v) agarosio | Aggiungere 0,9 grammo di agarosio a 50 mL H 2 O distillata, sterilizzare in autoclave a 121 ° C per 10 minuti. Trasferimento a 56 ° C a bagnomaria freddo. |
| Doppia forza Leibovitz L15 medio (ds L15) | 1 borsa di L15 polvere (per compensare 1L) è sciolto in 450 ml distillata sterile H2O e mescolato fino alla dissoluzione. Il pH è portato a pH 6,8 con HCl 1M. Poi completare con 4 ml del 7% (w / v) NaHCO3, HEPES 0,4 ml (0,5 M, pH 6,8), 200 U / ml di penicillina, 200 mg / ml di streptomicina, 60 mg / ml di gentamicina. Regolare il volume finale di 500mL e filtro sterilizzare. |
| Horse Blood Agar (HBA) | 4% HBA (Oxoid, Basingstoke, UK), DH 2 O, 7% (v / v) sangue di cavallo |
| RF10 | RPMI-1640 contenente 2mM glutammina, piruvato di sodio 2NM, 24 mg / ml di gentamicina, 100 U / ml di penicillina, 100 mg / ml di streptomicina, 10% (v / v) di siero siero fetale di vitello. |
| RPMI + | RPMI-1640 contenente 2mM glutammina, piruvato di sodio 2NM, 24 mg / ml di gentamicina, 100 U / ml di penicillina, 100 mg / ml di streptomicina |
| Todd-Hewitt brodo + estratto di lievito 0,5% | Todd Hewitt Broth (Oxoid, Basingstoke, UK) in dH 2 O integrati con il 2% (w / v) estratto di lievito |
Tabella 1. Supporti specifici utilizzati nel presente protocollo.
| Nome del materiale | Tipo | Azienda | Numero di catalogo | Commento |
| RPMI 1640 medium | Reagente | Gibco | 21870-076 | |
| Tripsina | Reagente | Worthington Corporation biochimici | LS003740 | TPCK trattati |
| Leibovitz L-15 di media | Reagente | Gibco | 41300-039 | |
| Agarosio, tipo I | Reagente | Sigma-Aldrich | A6013 | Usa bassa temperatura di fusione agarosio, come SeaPlaque agarosio |
| Madin-Darby cellule di rene canino | Reagente | ATCC | CCL-34 |
Tabella 2 reagenti e attrezzature specifiche.:
| Effetto sul benessere degli animali | ||
| Da lieve a moderata segni uno | Gravi segni b | |
| Non specifico segno (s): | ||
| Aspetto | Lieve a moderata piloerezione senza disidratazione (tenda pelle) | Piloerezione, con la disidratazione (tenda pelle) |
| Condizione corpo | aumento di peso ridotto | Nessun aumento di peso o di riduzione del peso |
| Comportamento | Misurate, ma reattivo, è diminuito l'interazione con i coetanei. | Non risponde ad attività e provocazione. Isolati da altri fratellini |
| Condizioni specifiche o anormale segno clinico (s): | ||
| Assenza di posto del latte (<2-3 giorni di età) | Cercate di incoraggiare allattamento se questo è stato osservato per <24 ore. | Se nessuna prova di macchia del latte, anche con l'incoraggiamento dopo 24-48h, o se, ovviamente, non ha allattato, considerare l'eutanasia. |
| Altri segni | Fondo per cercare animali Manager / re degli animali da laboratorio veterinario consiglio: azioni appropriate o euthanise se l'animale è nel dolore moderato o grave o disagio | |
Tabella 3. Criteri di intervento per i topi neonati (<21 giorni):
a Quando uno o più 'lieve-moderata' segni sono osservati aumento della frequenza di osservazioni per due volte al giorno e chiedere consiglio al funzionario benessere degli animali, se del caso in modo che il trattamento e la cura può essere dato.
b Quando uno o più 'gravi' sono stati osservati segni, euthanise i topi utilizzandometodo appropriato. I topi <10 giorni sono eutanasia per decapitazione, topi> 10 giorni sono l'eutanasia da CO 2 asfissia.
Imaging in vivo con la macchina IVIS è una metodologia unica che permette la visualizzazione in tempo reale della patogenesi microbica 4, 6-9. Qui si mostra l'applicazione di questa tecnologia per comprendere la sinergia tra S. pneumoniae e virus dell'influenza nei topi neonati. A causa della natura non invasiva di questa tecnica, siamo stati in grado di monitorare la progressione della infezione in ogni mouse individuo nel tempo. Questo ci ha permesso di documentare la cinetica di trasmissione da pneumococco tra i co-ospitato topi neonati 3. La natura non invasiva di questa tecnica consente ai ricercatori di utilizzare un minor numero di animali per sperimentare e, quindi, ridurre l'utilizzo di animali. E 'anche possibile utilizzare la macchina IVIS di visualizzare la diffusione dell'infezione ad altri siti precedentemente sconosciuti di infezione nel corpo, così come siti non facilmente campionato da dissezione (come l'orecchio medio).
Prima di iniziare gli esperimenti di imaging, abbiamo confermato che i livelli di colonizzazione della bioluminescente EF3030 ceppo erano paragonabili ai livelli di colonizzazione del ceppo EF3030 enumerando numero di organismi vitali in omogenati di tessuto. Inoltre, per prima cosa ha confermato che l'infezione da virus dell'influenza portato a un aumento del carico di bioluminescenti EF3030 nel nasofaringe del colonizzato animali come dimostrato con il ceppo EF3030 (risultati non mostrati).
Mentre la tecnologia IVIS è facile da usare e genera riproducibile e di facile comprensione dei dati, la sperimentazione deve essere attentamente progettato in modo che la sensibilità e l'utilità della tecnologia è massimizzato. Per esempio, la sensibilità della telecamera IVIS è influenzata dalla profondità e l'opacità del tessuto 8, che nella nostra esperienza, aumenta il limite di rilevamento per i segnali bioluminescenti proveniente dai polmoni. Inoltre, la pelliccia scura e la pelle pigmentata riduce la trasmissione della luce di ben 10 volte (rispetto ai topi glabri) 8. Mentre lo sviluppo di questo metodo, abbiamo ottimizzato questo protocollo per l'uso con 5-14 giorno di vita C57BL / 6 topi e hanno dimostrato che dopo IVIS può essere utilizzato per rilevare la colonizzazione di 20 giorni C57BL vecchio / 6 topi con bioluminescenti S. pneumoniae EF3030. Tuttavia, il rilevamento del segnale può essere aumentato quando questi esperimenti vengono eseguiti in topi nudi o BALB / c. Ciononostante, la fotocamera IVIS rappresenta un nuovo approccio per il monitoraggio, la caratterizzazione e, infine, capire il vivo nello sviluppo della malattia pneumococcica dopo l'infezione da virus influenzale.
La produzione di questo video-articolo è stato sponsorizzato da Caliper Life Sciences.
Gli autori desiderano ringraziare la consulenza tecnica da David Briles (University of Alabama a Birmingham, Alabama, USA). Vorremmo ringraziare Yvette Chen, il Responsabile del Benessere Animale della Università di Melbourne, e David Taylor, il Facility Manager degli animali, per utili suggerimenti e discussioni sul benessere degli animali e l'etica e lo sviluppo di criteri di intervento e punti finali umana per gli esperimenti descritti in questo manoscritto.
Odilia Wijburg e Patrick lettura sono supportati da un RD NHMRC Wright Fellowship, Kirsty corto è sostenuto da una borsa post-laurea Supporto GSK e una borsa di studio Puzey.