مقالة منهجية

نموذج فئران للاستعمار المشترك المهبلي لـ Candida albicans و Streptococcus agalactiae

58 مشاهدات

⸱

DOI:

10.3791/72557

⸱

أغسطس 21, 2026

 , 
1Department of Immunology and Microbiology, University of Colorado Anschutz Medical Campus

في هذه المقالة

ملخص

يفصل هذا البروتوكول طريقة لاستعمار مهبل الفئران بشكل مشترك بـ Candida albicans و Streptococcus agalactiae. ويمكن استخدام هذه الطريقة لدراسة التفاعلات متعددة الميكروبات، والتفاعلات بين المضيف والميكروب، واستجابات المضيف لهذه الكائنات الحية.

الملخص

يتم عزل ميكروبات متنوعة من المسالك المهبلية البشرية، ويمكن للعديد من الكائنات التي تستوطن هذا الموطئ البيئي التحول بين أنماط الحياة التعايشية والإمراضية. وتؤثر عدة عوامل، بما في ذلك تكوين المجتمع الميكروبي وبيئة المضيف، على نتائج المرض؛ ومع ذلك، فإن الآليات التي تحدد هذه النتائج ليست مفهومة جيداً. في هذه المخطوطة، نصف نموذجاً فأرياً لاستقصاء التفاعلات بين الممالك المختلفة واستجابة المضيف لـ Candida albicans و Streptococcus agalactiae (المجموعة ب المكورات العقدية، وبكتيريا المجموعة ب من المكورات العقدية (GBS)، وهي ممرضات انتهازية تستعمر الجهاز التناسلي الأنثوي (FGT). وتشير الأدلة الناشئة إلى أن *C. albicans* يعتبر الاستعمار عاملاً من عوامل الخطر لحمل بكتيريا GBS نظراً لتكرار عزلهما معاً. وخلال فترة الحمل، يمكن أن يؤدي استعمار GBS إلى نتائج عكسية. بما في ذلك التهاب السلى والمشيمة وموت الجنين داخل الرحم. كما يمكن أن تنتقل بكتيريا GBS إلى الجنين داخل الرحم أو لحديث الولادة أثناء الولادة، ويُعد سبباً رئيسياً لالتهاب السحايا لدى حديثي الولادة. ويُعتبر استعمار القناة المهبلية مقدمة حاسمة للإصابة بمرض بكتيريا GBS، وتفرض هذه البيئة العديد من الضغوط الانتقائية التي قد يتأثر بعضها بـ C. albicans استعمار. يصف هذا البروتوكول نموذجاً للاستعمار المتزامن C. albicansالاستعمار المشترك للمهبل بـ GBS باستخدام العلاج بالمضادات الحيوية وجرعة واحدة من 17β-إستراديول لإنشاء C. albicans الاستعمار، يليه سحب المضادات الحيوية والتلقيح بـ GBS. يتم قياس الأحمال الميكروبية في تجويف المهبل على مدار التجربة عن طريق الغسيل، بينما يتم قياس الأحمال في جميع أنحاء الجهاز التناسلي الأنثوي (FGT) عن طريق التشريح، والتجنيس، وزرع عينات من المهبل وعنق الرحم والرحم. ستسمح هذه الطريقة باستقصاء الآليات التي تؤثر من خلالها التفاعلات متعددة الميكروبات المباشرة وغير المباشرة على أنماط حياة وإمراضية هذين الكائنين، فضلاً عن المشهد المناعي للمضيف في الجهاز التناسلي الأنثوي.

المقدمة

Streptococcus agalactiae (المجموعة ب) المكورات العقدية (Streptococcus)تعد بكتيريا المجموعة ب من العقديات (GBS) ممرضاً بكتيرياً موجب الجرام يستعمر مواقع متعددة تحتوي على ميكروبات متنوعة، بما في ذلك الجهاز الهضمي والمهبل. وبينما يكون الاستعمار المهبلي عادةً بدون أعراض، يمكن لبكتيريا GBS أثناء الحمل أن تنتقل صعوداً من القناة المهبلية إلى الرحم وتخترق الأغشية السليمة، مما يسبب عدوى في السائل السلوي والمشيمة. وبذلك، فهي تشكل عامل خطر رئيسي لنتائج الحمل السلبية، وعدوى الجنين، وأمراض حديثي الولادة.1,2بما أنها مسبب رئيسي للعدوى الغازية لدى حديثي الولادة، فمن الضروري توصيف العوامل التي تؤثر على مخاطر الانتقال والعدوى. ويمكن لمضادات الحيوية الوقائية أثناء الولادة أن تقلل من الانتقال العمودي وأمراض بكتيريا المجموعة ب العقدية (GBS) مبكرة الظهور لدى حديثي الولادة.3,4ومع ذلك، فقد ارتبط ذلك بارتفاع معدلات مقاومة المضادات الحيوية وآثار محتملة طويلة المدى تتعلق بإعطاء المضادات الحيوية خلال فترة ما قبل الولادة أو في المراحل المبكرة من الحياة.5,6,7,8تستوجب هذه العوامل تطوير تدخلات وقائية وعلاجية أكثر استهدافاً.

أظهرت الأدلة الناشئة أن تكوين الميكروبيوم والتفاعلات متعددة الميكروبات تؤثر على التوازن الداخلي واحتمالية الإصابة بالأمراض9. وقد ارتبطت سيادة GBS في الميكروبيوم المهبلي البشري بانخفاض وفرة Lactobacillus، ولوحظت تفاعلات محددة على مستوى الأنواع والسلالات يمكن أن تؤدي إلى تأثيرات متنوعة على الاستعمار in vitro وin vivo10,11. سابقاً، قام فريقنا البحثي بتطوير نموذج فئران لاستعمار GBS للمهبل لدراسة المترابطات المضيفة والبكتيرية للياقة GBS12. ويتضمن ذلك معالجة الفئران بجرعة واحدة من 17β-estradiol، يليه تلقيح مهبلي بـ GBS في اليوم التالي. وقد استُخدم هذا النموذج لتوصيف أهمية البروتينات السطحية لـ GBS، وشبكات الإشارات التنظيمية، وإفراز السموم في الحفاظ على الاستعمار وغزو أنسجة FGT. وعلاوة على ذلك، وجدنا أن GBS يُظهر تفاعلات معقدة مع بكتيريا أخرى في القناة المهبلية، بما في ذلك Akkermansia muciniphila وEnterococcus faecalis13,14,15، مما يوضح كيف يتأثر نمط حياة GBS واستمراريتها بوجود الميكروبات المجاورة.

بينما تم تكييف هذا النموذج الحالي لدراسة التفاعلات بين البكتيريا، كانت هناك حاجة إلى تعديلات إضافية لدراسة ميكروبات أخرى. تُعد الفطريات مكونًا غير مدروس بشكل كافٍ في الميكروبيوم المهبلي، ومن خلال النموذج المقدم هنا، سعينا إلى تطوير أداة لدراسة الاستعمار الفطري جنبًا إلى جنب مع التفاعلات الفطرية-البكتيرية in vivo. الفطر الأكثر شيوعًا في العزل من الجهاز المهبلي البشري هو Candida albicans، والذي يستعمر ما يزيد عن 70% من الأفراد16. يتميز C. albicans بأنه متعدد الأشكال ويمكنه الخضوع لتحول مورفولوجي للتبديل بين الخميرة البرعمية والأنماط المورفولوجية الخيطية. ويرتبط التخيط بمجموعة متميزة من التعبير الجيني17,18. وقد ورد مؤخرًا أن بعض هذه الجينات النوعية للخيوط الفطرية توفر ميزة في القدرة على التكيف في سياق الاستعمار متعدد الميكروبات19,20,21.

أفادت دراسات عديدة بالعزل المشترك لـ C. albicans وبكتيريا GBS في مسحات مهبلية بشرية، وقد وجدت مجموعتنا البحثية مؤخراً أن الأفراد المستعمرين بـ C. albicans لديهم معدلات أعلى بكثير من حمل بكتيريا GBS22. لقد طورنا نظاماً in vivo لدراسة التفاعلات الثلاثية بين الفطريات والبكتيريا المتعايشة والمضيف. تتطلب الدراسات الفطرية في الفئران التقليدية عادةً علاجاً بالمضادات الحيوية للتغلب على مقاومة الاستعمار التي تتوسطها البكتيريا ولتثبيت استعمار مستمر23. ولتحقيق ذلك دون تعطيل قدرة GBS على الاستعمار، نقوم بمعالجة الفئران بمزيج من المضادات الحيوية، وتلقيحها بـ C. albicans، وبعد استقرار الاستعمار، نوقف التعرض للمضادات الحيوية للسماح لـ GBS بالاستعمار لاحقاً. وقد تم تحسين هذه العملية بحيث تستعمر كل من C. albicans وGBS القناة المهبلية بأحمال متشابهة وجداول زمنية متقاربة، مما يسمح بحدوث تفاعلات مباشرة داخل القناة المهبلية. يصف هذا البروتوكول طريقة لتهيئة الفئران بالمضادات الحيوية، وإعطاء 17β-estradiol، وتثبيت الاستعمار لكل من الفطريات والبكتيريا، وجمع عينات الغسيل والأنسجة للتحليل اللاحق.

البروتوكول

تمت الموافقة على العمل الحيواني المعروض في هذه المخطوطة وتنفيذه وفقاً للجنة المؤسسية لرعاية واستخدام الحيوان (IACUC) في جامعة كولورادو أنشوتز بموجب البروتوكول رقم 00316. في الجدول الزمني أدناه، يشير اليوم 0 إلى يوم تلقيح S. agalactiae.

1. إعطاء المضادات الحيوية قبل التلقيح.

  1. قم بتحضير محلول مركز بتركيز 50 mg/mL لكل من ampicillin وneomycin وgentamycin المذابة في مياه شرب الفئران. استخدم مرشحاً بمسامية 0.22 µm لتعقيم محلول المضادات الحيوية.
  2. أضف محلول المضادات الحيوية إلى مياه شرب الفئران بتخفيف 1:100 عن طريق إضافة 1 mL من المحلول لكل 99 g من الماء.
  3. بعد مرور 7 أيام، استبدل الماء بتكرار الخطوتين 1.1 و1.2.
  4. حافظ على إعطاء المضادات الحيوية لمدة لا تقل عن 7–10 أيام قبل بدء التجربة، على ألا تتجاوز فترة العلاج بالمضادات الحيوية 14 يوماً في المجمل.

2. مزامنة دورات الشبق لدى الفئران (اليوم -3).

  1. أضف 0.5 mg لكل فأر من 17β-estradiol، مع إضافة كمية زائدة بسيطة لتعويض ما قد يلتصق من المعلق بجدران الأنبوب، إلى أنبوب مخروطي معقم سعة 50 mL. أغلق الأنبوب المخروطي بإحكام وقم برجّه سريعاً بواسطة جهاز vortex لتفكيك التكتلات.
    تنبيه: نظراً لأن 17β-estradiol قد يدخل الجسم من خلال التلامس الجلدي أو الغشائي المخاطي، تعامل مع هذا الكاشف بحذر واستخدم معدات الوقاية الشخصية المناسبة.
  2. استخدم مرشحاً بمسامية 0.45 µm لتعقيم 100 µL من زيت السمسم لكل 0.5 mg من 17β-estradiol مباشرة داخل الأنبوب المخروطي الذي يحتوي على 17β-estradiol. يكون التركيز 5 mg/mL. أغلق الأنبوب بإحكام ورجّ المحلول جيداً بواسطة جهاز vortex للحصول على معلق متجانس.
  3. جهّز محاقن معقمة سعة 1 mL (محقنة واحدة لكل فأر) عن طريق سحب المكبس لأسفل حتى علامة 0.15 mL وتثبيتها بحيث يكون المكبس متجهاً لأسفل، وطرف القفل اللواري (luer lock) متجهاً لأعلى.
  4. اسحب معلق 17β-estradiol إلى محقنة معقمة جديدة سعة 10 mL باستخدام إبرة معقمة قياس 18G وطول 1.5"، واستخدمها لملء المحاقن المُجهزة سعة 1 mL بكمية 100 µL من المعلق.
  5. ركّب على كل محقنة سعة 1 mL إبرة معقمة قياس 26G وطول 0.5".
  6. جهّز معلق زيت سمسم بحجم 100 µL يحتوي على 0.5 mg من 17β-estradiol، وأعطِ جرعة واحدة لكل فأر عن طريق الحقن داخل الصفاق (intraperitoneal injection) قبل يوم واحد من تلقيح C. albicans.

3. تلقيح الفئران بفطر C. albicans (اليوم -2).

  1. قبل يوم واحد من التلقيح (في اليوم نفسه الذي يتم فيه إعطاء 17β-estradiol)، قم بتنمية مزرعة ليلية بحجم 5 mL من C. albicans في مرق البيبتون والدكستروز للخميرة (Yeast Peptone Dextrose Broth) في حاضنة عند 30 °C مع الرج بسرعة 250 rpm.
  2. في يوم التلقيح، انقل جزءاً من المزرعة الليلية إلى أنبوب طرد مركزي دقيق معقم وقم بإجراء الطرد المركزي بسرعة ≤10,000 × g لمدة 7–8 s أو حتى تتكون كتلة راسبة.
  3. أزل السائل الطافي وأعد تعليق الكتلة الراسبة في محلول ملحي منظم بالفوسفات (PBS) معقم.
  4. استخدم مقياس كرات الدم (hemocytometer) لحساب تركيز المعلق.
  5. انقل جزءاً من المعلق إلى أنبوب طرد مركزي دقيق معقم جديد، وأعد ترسيبه، ثم علقه في محلول PBS معقم جديد للوصول إلى تركيز نهائي قدره 109 خلية C. albicans/mL في حجم نهائي لا يقل عن 10 µL لكل فأر. على سبيل المثال، إذا كان التركيز 2 × 108 خلية/mL وكان هناك 10 فئران، قم بترسيب 500 µL وأعد تعليقها في 100 µL.
  6. قم بتلقيح كل فأر مهبلياً بـ 10 µL من C. albicans المعلق في PBS بتركيز 109 خلية/mL (أي 107 خلية/فأر).
    1. ثبت كل فأر عن طريق إمساك الجلد عند رقبة الفأر (القفا) بين الإبهام والسبابة في اليد غير المهيمنة، ثم تدوير المعصم بحيث يستقر ظهر الفأر في راحة اليد. استخدم إصبعي البنصر والخنصر لتثبيت الذيل.
    2. اسحب 10 µL من معلق C. albicans في رأس ماصة معقم. أدخل الرأس حوالي 5–10 mm في تجويف المهبل، مع تعديل العمق بناءً على تشريح الفأر.
    3. فرغ ملقح C. albicans في المهبل ثم اسحب رأس الماصة.
    4. بعد ترك الرقبة، أمسك الفأر من ذيله لرفع الجزء الخلفي. اجعل الفأر يمشي على قائمتيه الأماميتين لمدة دقيقة 1 تقريباً أو حتى لا يعود ملقح C. albicans مرئياً.

4. استبدال مياه الشرب (اليوم -1).

  1. بعد يوم واحد من تلقيح C. albicans، وهو ما يتزامن مع اليوم الذي يسبق تلقيح S. agalactiae، انقل الفئران إلى أقفاص نظيفة.
  2. تأكد من تزويد الفئران بمياه شرب عذبة خالية من المضادات الحيوية.

5. تقدير كمية عبء C. albicans في التجويف المهبلي (اليوم -1).

  1. في اليوم -1، قم بتجهيز أنبوب طرد مركزي دقيق معقم و100 µL من PBS المعقم لكل فأر.
  2. قم بتقييد كل فأر كما هو موضح في الخطوة 3.6.1.
  3. اسحب 50 µL من PBS في رأس ماصة معقم. أدخل الرأس لمسافة 1-5 mm تقريباً في التجويف المهبلي وقم بسحب ودفع كامل حجم PBS من 3-5 مرات. ثم فرغ PBS في أنبوب طرد مركزي دقيق معقم.
  4. كرر الخطوة 5.3 للحصول على إجمالي 100 µL من سائل الغسيل.
  5. قم برج أنبوب الطرد المركزي الدقيق باستخدام جهاز vortex، ثم أجْرِ تخفيفات تسلسلية بمعدل 10 أضعاف وصولاً إلى تخفيف 1:10,000 في PBS معقم.
  6. قم بصب 10 µL من المعلقات المخففة و25 µL من سائل الغسيل غير المخفف على أطباق آغار كروموجينية اختيارية لـ Candida.
  7. قم بتحضين الأطباق عند 30 °C لمدة 48 h. ستظهر مستعمرات C. albicans ملساء وذات لون تركوازي أو أخضر.

6. تلقيح الفئران ببكتيريا S. agalactiae (اليوم 0).

  1. قبل يوم واحد من التلقيح (في نفس يوم استبدال مياه الشرب)، يتم تحضير مزرعة ليلية بحجم 3 مل من S. agalactiae في مرق تود هيويت (THB) في حالة سكون عند 37 درجة مئوية °حضانة ثاني أكسيد الكربون.
  2. في يوم التلقيح، خفف المزرعة الليلية بنسبة 1:10 في 4 مل من وسط THB، ثم قم بحضنها في وضع ساكن عند درجة حرارة 37 °حضّانة عند درجة حرارة C حتى تصل إلى مرحلة النمو اللوغاريتمي المتوسط (الكثافة الضوئية عند 600 نانومتر [OD600] من 0.4-0.5) في غضون 1.5-2 ساعة تقريبًا.
  3. انقل المزرعة في مرحلة النمو اللوغاريتمي المتوسط إلى أنبوب مخروطي معقم سعة 15 مل، ثم قم بالطرد المركزي عند 3,000 × ج لمدة 5 دقائق أو حتى تتكون ركازة.
  4. أزل الطافي عن طريق الشفط، ثم علّق الراسب في 300 µلتر من المحلول الملحي المنظم بالفوسفات (PBS) المعقم.
  5. استخدم الراسب بعد إعادة تعليقه لتحضير 100 على الأقل من µلـ من S. agalactiae معلق لكل فأر، بالإضافة إلى 500 إضافية µلتر، في محلول PBS معقم عند كثافة بصرية (OD)600 0.4 (حوالي 108 وحدات تشكيل المستعمرات [CFU]/مل؛ ≥1.5 مل إجمالاً لـ 10 فئران).
    ملاحظة: بعض S. agalactiae قد تختلف السلالات في كثافتها الضوئية (OD)600نسبة الكثافة الضوئية إلى وحدات تشكيل المستعمرات لكل ملليلتر (OD-to-CFU/mL). حدد أي قيمة للكثافة الضوئية (OD)600 يُقابل القيمة 108 وحدات تشكيل المستعمرات/مل مسبقاً.
  6. انقل المعلق إلى أنبوب مخروطي معقم جديد سعة 15 مل، ثم قم بالطرد المركزي عند 3,000 × ج لمدة 5 دقائق أو حتى تتكون كتلة راسبة.
  7. اشفط السائل الطافي وأعد تعليق الراسب في 1/10th من الحجم الأولي للمحلول الملحي المبطن بالفوسفات (PBS) المعقم (إذا تم تجميع 1.5 مل من المعلق في كريات، أعد تعليقه في 150 µل). سيكون هذا المعلق بتركيز 109 وحدات تشكيل مستعمرة/مل، وتعمل كلقاح بكتيري.
  8. قم بإجراء تخفيفات تسلسلية وزراعة 50 ميكرولتر µلتر من اللقاح على أغار تود هيويت (Todd Hewitt Agar)، ثم تُحضن الأطباق عند 37 °في درجة حرارة C لمدة 24 ساعة لتحديد التركيز الدقيق للملقح.
  9. تلقيح كل فأرة عن طريق المهبل بـ 10 µلتر من S. agalactiae مُعلق في محلول PBS بتركيز 109 وحدة تشكيل مستعمرة/مل (107 (وحدة تشكيل مستعمرة/فأر) باستخدام التقنية نفسها المتبعة في الخطوات 3.6.1-3.6.4.

7. تقدير كمية حمولة C. albicans و S. agalactiae في التجويف المهبلي (بدءاً من اليوم +1).

  1. بدءاً من اليوم الأول بعد التلقيح بـ S. agalactiae، يتم جمع 100 µL من سائل الغسول المهبلي وتخفيفه تسلسلياً باستخدام نفس التقنية المتبعة في الخطوات 5.1–5.5.
  2. يتم توزيع 10 µL من المعلقات المخففة و 25 µL من سائل الغسول غير المخفف في مكررات على أطباق أغار كروموجينية انتقائية لـ Candida وأخرى انتقائية لـ StrepB.
  3. تُحضن أطباق Candida عند 30 °C لمدة 48 h. ستظهر مستعمرات C. albicans ملساء وباللون الأزرق المخضر أو الأخضر.
  4. تُحضن أطباق StrepB عند 37 °C لمدة 24 h. ستظهر مستعمرات S. agalactiae ملساء وباللون الوردي أو الموف.
  5. تُكرر الخطوات 7.1–7.4 يومياً، أو في فاصل زمني مناسب، لمراقبة الأحمال الميكروبية في التجويف المهبلي.

8. تقدير كمية أحمال C. albicans و S. agalactiae في أنسجة الجهاز التناسلي الأنثوي (النقطة النهائية للتجربة).

  1. قم بتجهيز ثلاثة أنابيب ذات غطاء لولبي سعة 2 mL، مملوءة بحوالي 0.4–0.5 g من حبيبات الزركونيا بحجم 1 mm و 500 µL من محلول PBS المعقم لكل فأر لجمع الأنسجة (المهبل، وعنق الرحم، والرحم). كما يتم تجهيز أنبوب طرد مركزي دقيق معقم و 100 µL من محلول PBS المعقم لكل فأر لجمع سائل الغسيل. سجل وزن كل أنبوب ذي غطاء لولبي لاستخدامه كمرجع عند حساب أوزان الأنسجة.
  2. يتم قتل الفأر باستخدام طريقة معتمدة مؤسسياً مثل الاختناق بغاز CO2 والخلع العنقي. استخدم الإيثانول بتركيز 70% لتعقيم المقصات والملاقط.
  3. ارفع الجزء الخلفي من الفأر من الذيل وقم بجمع سائل الغسيل المهبلي باستخدام التقنية المذكورة في الخطوات 5.3–5.4.
  4. رش منطقة البطن في الفأر بالإيثانول بتركيز 70% واستخدم المقصات المعقمة لفتح التجويف البطني. استخدم الملاقط لرفع الجلد وإزاحة الجهاز الهضمي للكشف عن أنسجة الجهاز التناسلي.
  5. استخدم المقصات المعقمة لإزالة المثانة بالإضافة إلى الدهون الحشوية والأغشية التي تحجب الرحم. افصل قرني الرحم عن المبيضان عن طريق القص بين جسم الرحم وكل مبيض.
  6. باستخدام ملاقط معقمة، أمسك القناة المهبلية عند النقطة التي تلي عنق الرحم من الأسفل. ارفعها حتى تصبح القناة المهبلية بالكامل مرئية واستخدم مقصات معقمة لإجراء قطع مستعرض في أقرب نقطة ممكنة من الفرج، مع تجنب أي أنسجة جلدية. أزل الجهاز التناسلي بالكامل وضعه في طبق بتري معقم سعة 10 cm.
  7. استخدم شفرة حلاقة معقمة لإجراء قطعين مستعرضين، أحدهما أدنى والآخر أعلى من عنق الرحم، لفصل المهبل وعنق الرحم والرحم. قم بتقطيع كل نسيج عن طريق إجراء 2–5 قطوع سهمية ومستعرضة إضافية في كل منها. ضع كل نسيج في الأنبوب ذي الغطاء اللولبي المخصص له.
  8. زن كل أنبوب ذي غطاء لولبي واحسب وزن كل نسيج بطرح القيمة المسجلة في الخطوة 8.1. أغلق كل أنبوب بإحكام، ثم قم بعملية التفتيت باستخدام الحبيبات (bead-beat) بسرعة 3,450 rpm لمدة 1 min، وضع الأنابيب على الثلج لمدة 1 min، ثم كرر عملية التفتيت بسرعة 3,450 rpm لمدة 1 min أخرى.
  9. قم بإجراء تخفيف تسلسلي وزراعة لكل عينة من تجانس الأنسجة وعينة سائل الغسيل باستخدام الطريقة الموصوفة في الخطوات 5.5–5.6. حضن الأطباق كما هو موضح في الخطوات 7.3–7.4.

النتائج

لتوصيف الاستعمار المهبلي بواسطة GBS و C. albicans، تم تلقيح الفئران عن طريق المهبل بسلالة C. albicans SC5314 أو بمحلول PBS كعنصر تحكم، يليه التلقيح بسلالة GBS COH1. تمثل هذه السلالة النمط المصلِي الكبسولي III شديد الضراوة، ونوع التسلسل 17، وهي العزلات الأكثر ارتباطاً بأمراض حديثي الولادة الغازية والتهاب السحايا1. وقد استُبعدت من التحليل الفئران التي لم تُستعمر بواسطة GBS بعد يوم واحد من التلقيح. وعلى مدار جدول زمني تجريبي مدته أربعة أيام، تقوم الفئران المستعمرة بواسطة GBS وحده بتطهير تجويف المهبل تدريجياً من GBS. بينما يحتفظ غالبية الفئران التي تم استعمارها بشكل مشترك مع C. albicans بأعباء عالية من GBS (الشكل 1A،B). كما تستعمر C. albicans تجويف المهبل لدى الفأر لمدة أربعة أيام تقريباً قبل أن يتم تطهيرها (الشكل 1C). وقد أظهر عمل سابق باستخدام هذا النموذج أن أعباء GBS في أنسجة الجهاز التناسلي الأنثوي (FGT)، بما في ذلك المهبل وعنق الرحم والرحم، تكون أيضاً أعلى في الفئران المستعمرة بشكل مشترك مقارنة بالحيوانات المستعمرة بنوع واحد2.

رسوم بيانية لاستعمار بكتيريا GBS؛ المقارنة الإحصائية، ومنحنى البقاء، وتحليل بيانات المقياس اللوغاريتمي لعدد الوحدات المكونة للمستعمرات/مل (CFU/mL).
الشكل 1تحديد كمية المجموعة ب المكورات العقدية استعمار. تم استعمار الفئران من سلالة CD-1 بـ *C. albicans* أو عولجت بمحلول ملحي منظم بالفوسفات كمجموعة ضابطة، ثم تلا ذلك تلقيح مهبلي ببكتيريا GBS (COH1).A) أحمال GBS في سائل الغسل المهبلي، مع توضيح الوسائط. (B(نسبة الفئران التي استعمرتها البكتيريا بمرور الوقت، والتي تم تقييمها عن طريق الكشف عن بكتيريا GBS في سائل الغسل المهبلي.)كربون) *C. albicans* الأحمال الميكروبية في سائل الغسيل المهبلي، مع توضيح الوسائط. ثلاث تجارب مستقلة. العدد n = ٢٦-٢٧ فأراً لكل مجموعة. * p < 0.05؛ ** p ≤ 0.01؛ *** p ≤ 0.001 من خلال مقارنات متعددة تـ-الاختبارات باستخدام اختبار هولم-سيداك للمقارنات المتعددة (A) أو اختبار رتبة السجل (B). الاختصارات: GBS = المجموعة ب من البكتيريا العقدية المكورات العقدية (Streptococcus)، الكالسيوم = Candida albicans، وحدة تشكيل المستعمرة = CFU. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

المناقشة

يشكل استعمار بكتيريا GBS للمهبل خطراً جسيماً على صحة الأم والجنين وحديثي الولادة. وتعد النماذج الحية In vivo ضرورية لفهم محددات الاستعمار وتطوير العلاجات الوقائية. نصف في هذه المخطوطة نموذجاً للفئران لإحداث استعمار مهبلي مشترك للفئران ببكتيريا GBS وفطر C. albicans، وتقييم الأحمال الميكروبية في التجويف المهبلي والجهاز التناسلي الأنثوي (FGT)، وجمع الأنسجة ذات الصلة لإجراء تحليلات لاحقة. تم تطوير هذا النموذج لدراسة التفاعلات بين الفطريات والبكتيريا والتفاعلات بين المضيف والميكروب في سياق الاستعمار المهبلي متعدد الميكروبات. وقد استخدمت مجموعتنا البحثية هذا النموذج لتوضيح الآليات التي تساهم في قيام C. albicans بتعزيز استعمار GBS للمهبل والعدوى الصاعدة22.

لقد استُخدمت النماذج الحيوانية بنجاح لفهم التفاعلات بين المضيف والميكروبات؛ ومع ذلك، فإن دمج المجتمعات الميكروبية المتعددة في هذه النماذج قد يطرح عدة تحديات فريدة. كانت الأهداف الأساسية في تطوير هذا النموذج هي إيجاد استعمار فطري، وإتاحة الوقت لـ C. albicans لتكوين الخيوط الفطرية، والتلقيح بـ GBS لمراقبة ديناميكيات الاستعمار قبل أن يقوم المضيف بالتخلص من أي من الميكروبين. وباعتباره فطراً متعدد الأشكال، يمكن لـ C. albicans الاستجابة لعدد من الإشارات البيئية المرتبطة بالمضيف عن طريق بدء التشكّل الخيطي17. وقد أُعطيت الأولوية للتخيط in vivo في هذا  النموذج بناءً على الأدلة المتراكمة التي تشير إلى أن التفاعلات النوعية للخيوط مع GBS تعزز التكافل في الجهاز التناسلي الأنثوي (FGT). وباستخدام سلالة C. albicans تعبر عن NRG1 تحت تحكم محفز TetO القابل للكبح، أظهرت مجموعتنا البحثية سابقاً أن GBS يبدي تجمعاً مشتركاً أعلى والتصاقاً أعلى بالظهارة مع سلالات C. albicans المقيدة في الحالة الخيطية مقارنة بتلك المقيدة في الحالة الخميرية22. ويعد التجمع المشترك مع C. albicans والارتباط بالخلايا الظهارية المهبلية البشرية محددات مهمة لقدرة GBS على البقاء في بيئة المضيف هذه. وقد تبين أن بكتيريا إضافية بما في ذلك Staphylococcus aureus و Pseudomonas aeruginosa وأنواع متنوعة من Streptococcus تعمل على تعديل التعبير الجيني المرتبط بتشكّل المورفولوجيا في C. albicans بالإضافة إلى التفاعل بشكل تفضيلي مع الخيوط الفطرية24. وفي المستقبل، يمكن دراسة تداعيات التخيط in vivo من خلال استخدام هذا النموذج لاستعمار الفئران بسلالات C. albicans مقيدة في الحالة الخيطية أو الحالة الخميرية.

ركزت النماذج الفئرانية الحالية التي تتضمن التلقيح المهبلي بـ C. albicans بشكل أساسي على داء المبيضات الفرجي المهبلي (VVC)25، واستُخدمت لتوصيف الحالة الالتهابية المفرطة المرتبطة بالعدوى المصحوبة بأعراض26. أما نموذجنا، الموصوف في هذه المخطوطة، فيمثل حالة الاستعمار بشكل أدق. وقد أظهر عمل سابق لمجموعتنا البحثية أنه باستخدام هذا النموذج، يؤدي الاستعمار المشترك بـ C. albicans إلى خفض وفرة السيتوكينات المحرضة للالتهابات IL-6 وCXCL1 وCXCL2 وTNFα مقارنة بالاستعمار بـ GBS وحده، وأن مستويات هذه البروتينات في الفئران المستعمرة مشتركاً تماثل تلك الموجودة في الحيوانات السليمة22. وهذا يشير إلى أننا لا نلاحظ البيئة الالتهابية المفرطة التي تميز VVC، على الرغم من وجود خيوط فطرية في اللمعة المهبلية. وقد أُفيد بأن فئران CD-1 غير المتجانسة تقاوم VVC، وربما يرجع ذلك إلى التحكم المناعي الكافي في النمو الفطري27. علاوة على ذلك، تبدأ فئران CD-1 إشارات مناعية قوية عند التلقيح المهبلي بـ GBS تكون كافية للسيطرة على الجمهرة البكتيرية في غضون أسبوع واحد تقريباً في غياب C. albicans28,29,30, رغم أننا بحثنا سابقاً في الاستعمار المهبلي بـ GBS في سلالات أخرى من الفئران12. ويعكس النموذج الموصوف في هذه المخطوطة الطبيعة العابرة لاستعمار كل من C. albicans وGBS التي تُلاحظ لدى البشر. بالإضافة إلى ذلك، هناك تباين عالٍ بين البشر في كل من pH وتركيب الميكروبيوم. يتميز هذا النموذج بظروف pH شبه متعادلة (~6.5)31. ويهيمن على الميكروبيوم المهبلي لفئران CD-1 أنواع من Enterobacteriaceae وProteus13، والتي ترتبط بنفس أنواع حالات المجتمع الميكروبي المهبلي المرتبطة بـ GBS9,32.

من خلال معالجة الفئران بالمضادات الحيوية وجرعة واحدة من 17β-estradiol قبل التلقيح الفطري، نقوم بتهيئة البيئة لتكون مستجيبة لـ C. albicans، مما يسهل عملية الاستعمار. كما تعزز المعالجة بـ Estradiol إمكانية تكرار النتائج عبر التجارب من خلال توحيد مرحلة الشبق، وبالتالي توحيد البيئة المناعية المحلية في وقت التلقيح. نحن نقوم بتوحيد حالة الفئران عند مرحلة ما قبل الشبق (proestrus) وقت التلقيح بـ C. albicans، وهو ما يتزامن مع انخفاض وفرة الخلايا المتعادلة، وقد ثبت أن ذلك يعزز الأحمال الفطرية في الجهاز التناسلي الأنثوي (FGT)33,34. إن إيقاف استخدام المضادات الحيوية واستبدالها بمياه شرب عذبة في وقت مبكر من الجدول الزمني التجريبي لا يسهل استعمار GBS فحسب، بل يسمح أيضاً للميكروبات الأصلية بإعادة استيطان القناة المهبلية. علاوة على ذلك، فإن قصر المعالجة بـ estradiol على جرعة مبكرة واحدة يسمح للفئران باستئناف ديناميكيات دورة الشبق النموذجية، على الرغم من أن الإدارة المستمرة لـ estradiol قد ثبت أنها تعزز الاستعمار12. تختلف تركيبة الخلايا المناعية في FGT لدى الفئران طوال دورة الشبق، كما أن الاستجابات المناعية المخاطية تكون شديدة الاستجابة للهرمونات الستيرويدية الجنسية35,36,37. وبذلك، نتجنب المتغير المربك المتمثل في الإدارة المتكررة لـ estradiol للتحقق بدقة من تأثيرات الاستعمار الميكروبي على بيئة المضيف.

تمثل البيانات المقدمة في هذه الدراسة سلالة C. albicans SC5314 وسلالة GBS COH1. لقد اخترنا SC5314 لإنشاء النموذج نظراً لاستخدامها المتكرر في علم الفطريات، ووفرة الأدوات الجينية المتاحة لهذه الخلفية، ووجود قاعدة معرفية راسخة حول بيولوجيتها وديناميكيتها in vitro و in vivo. كما أظهرت مجموعتنا البحثية أن سلالة C. albicans 529L يمكن أن تعزز أحمال GBS في الجهاز التناسلي الأنثوي (FGT)22. تم استخدام سلالة GBS COH1 كممثل لسلالة النوع التسلسلي 17 من النمط المصلي III، المرتبطة بالمقاومة للمضادات الميكروبية والأمراض الغازية لدى حديثي الولادة1,2. يستخدم هذا النموذج أوساطاً انتقائية وتفاضلية لتقدير كمية GBS و C. albicans في غسول المهبل والأنسجة. ولتكييف هذا النموذج للاستخدام مع أنواع بكتيرية وفطرية أخرى، يلزم تحسين ظروف النمو الانتقائية المناسبة.

تظهر التفاعلات بين الفطريات والبكتيريا كوسائط مهمة لأنماط الحياة الميكروبية38,39. وقد أثبتت دراسات عدة أن هذه التفاعلات يمكن أن تشكل بشكل كبير التعايش والقدرة الإمراضية. بالإضافة إلى ذلك، تفرض بيئة المضيف ضغوطاً فريدة ويمكن أن تؤثر على عوامل مثل البرمجة الأيضية، والرغولونات الخاصة بعوامل النسخ، وملفات مقاومة مضادات الميكروبات. لذا، فمن الضروري استخدام نماذج in vivo ممثلة لتوصيف كيفية تفاعل الميكروبات مع بعضها البعض. ويمكن استخدام النموذج الفأري الموصوف في هذه المخطوطة لدراسة كيف يمكن أن يؤثر الاستعمار المهبلي بالبكتيريا والفطريات المستهدفة على الأحمال الميكروبية، والتعبير الجيني، واستجابة المضيف.

الإفصاحات

يصرح المؤلفون بعدم وجود تضارب في المصالح.

شكر وتقدير

نود أن نشكر مكتب موارد حيوانات المختبر في جامعة كولورادو أنشوتس، بما في ذلك مدير المنشأة وموظفي الحيوان (vivarium) المتفانين. هذا العمل مدعوم بمنح NIH رقم R01AI153332 و R21AI188719 الممنوحة لـ K.S.D.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
0.22 µمرشح mSigma-AldrichSLGSR33SB
0.45 µمرشح mSigma-AldrichSLHAR33SB
حقنة لور لوك سعة 1 ملMcKesson16-S1C
خرز الزركونيا بحجم 1.0 ممResearch Products International9835
حقنة لور لوك سعة 10 ملMcKesson16-S10C
17β-إستراديولSigma-AldrichE8875تنبيه: 17βيمكن امتصاص الإستراديول عبر الجلد والأسطح المخاطية. لذا، يجب ارتداء معدات الوقاية الشخصية المناسبة وتوخي الحذر أثناء الاستخدام.
18G 1.5" إبرةبي دي (BD)305196
أنبوب بسدادة لولبية سعة 2 مللترFisher Scientific02-681-374
26G 0.5" إبرةMcKesson16-N2605
آجارAlpha BiosciencesA01-102
أبامبيسيلينResearch Products InternationalA40040
وسط CHROMagar Candidaكروماجار (CHROMagar)CA222
CHROMagar StrepBCHROMagarSB282
جنتاميسينVWR لعلوم الحياة0304
نيومايسينResearch Products InternationalN20040
محلول ملحي منظم بالفوسفاتFisher ScientificBP2944
زيت السمسمSigma-AldrichS3547
مرق تود هيويتResearch Products InternationalT47500
مرق بيبتون وديكستروز للخميرةبي دي (BD)242810

المراجع

  1. Megli CJ et al. Virulence and pathogenicity of group B Streptococcus.: virulence factors and their roles in perinatal infection. Virulence. 2025;16(1):2451173.
  2. Manuel G et al. Group B streptococcal infections in pregnancy and early life. Clin Microbiol Rev. 2025;38(1):e00154-22.
  3. Verani JR, McGee L, Schrag SJ. Prevention of perinatal group B streptococcal disease: revised guidelines from CDC, 2010. MMWR Recomm Rep. 2010;59(RR-10):1-36.
  4. Prevention of group B streptococcal early-onset disease in newborns: ACOG Committee Opinion Summary, Number 797. Obstet Gynecol. 2020;135(2):489-92.
  5. Hsu CY et al. Global patterns of antibiotic resistance in group B Streptococcu.s: a systematic review and meta-analysis. Front Microbiol. 2025;16:1541524.
  6. Sabroske EM et al. Evolving antibiotic resistance in group B Streptococci. causing invasive infant disease: 1970-2021. Pediatr Res. 2023;93(6):2067-71.
  7. Azad MB et al. Impact of maternal intrapartum antibiotics, method of birth and breastfeeding on gut microbiota during the first year of life: a prospective cohort study. BJOG. 2016;123(6):983-93.
  8. Duong QA, Curtis N, Zimmermann P. The association between prenatal antibiotic exposure and adverse long-term health outcomes in children: a systematic review and meta-analysis. J Infect. 2025;90(1):106377.
  9. Mejia ME, Robertson CM, Patras KA. Interspecies interactions within the host: the social network of group B Streptococcus. Infect Immun. 2023;91(4):e00440-22.
  10. De Gregorio PR, Juárez Tomás MS, Leccese Terraf MC, Nader-Macías MEF. Preventive effect of Lactobacillus reuteri .CRL1324 on group B Streptococcus vaginal colonization in an experimental mouse model. J Appl Microbiol. 2015;118(4):1034-47.
  11. Shiroda M, Aronoff DM, Gaddy JA, Manning SD. The impact of Lactobacillus. on group B streptococcal interactions with cells of the extraplacental membranes. Microb Pathog. 2020;148:104463.
  12. Patras KA, Doran KS. A murine model of group B Streptococcus .vaginal colonization. J Vis Exp. 2016;(117):e54708.
  13. Burcham LR et al. Interrelated effects of zinc deficiency and the microbiome on group B streptococcal vaginal colonization. mSphere. 2022;7(4):e00264-22.
  14. Marroquin SM, Cohen S, Neely MN, Doran KS. Akkermansia muciniphila impacts group B Streptococcus. vaginal colonization. mBio. 2026;17(6):e02868-25.
  15. Job AM, Doran KS, Spencer BL. A group B streptococcal type VII-secreted LXG toxin mediates interbacterial competition and colonization of the murine female genital tract. mBio. 2024;15(10):e02088-24.
  16. Beigi RH et al. Vaginal yeast colonization in nonpregnant women: a longitudinal study. Obstet Gynecol. 2004;104(5 Pt 1):926-30.
  17. Noble SM, Gianetti BA, Witchley JN. Candida albicans cell-type switching and functional plasticity in the mammalian host. Nat Rev Microbiol. 2017;15(2):96-108.
  18. Schille TB et al. Commensalism and pathogenesis of Candida albicans .at the mucosal interface. Nat Rev Microbiol. 2025;23(8):525-40.
  19. Liang SH et al. The hyphal-specific toxin candidalysin promotes fungal gut commensalism. Nature. 2024;627(8004):620-7.
  20. Fróis-Martins R et al. Dynamic expression of candidalysin facilitates oral colonization of Candida albicans. in mice. Nat Microbiol. 2025;10(10):2472-85.
  21. Mauk KE et al. Commensal colonization of Candida albicans. in the mouse gastrointestinal tract is mediated via expression of candidalysin and adhesins. Microbiol Spectr. 2025;13(9):e00567-25.
  22. Cohen S et al. A fungal pathobiont promotes Streptococcus .vaginal persistence and pathogenesis through physical and metabolic interactions. Cell Host Microbe. 2026;34(6):1118-34.e7.
  23. Koh AY. Murine models of Candida .gastrointestinal colonization and dissemination. Eukaryot Cell. 2013;12(11):1416-22.
  24. Allison DL et al. Candida.-bacteria interactions: their impact on human disease. Microbiol Spectr. 2016;4(3):VMBF-0030-2016.
  25. Yano J, Fidel PL Jr. Protocols for vaginal inoculation and sample collection in the experimental mouse model of Candida .vaginitis. J Vis Exp. 2011;(58):e3382.
  26. Ardizzoni A, Wheeler RT, Pericolini E. It takes two to tango: how a dysregulation of the innate immunity, coupled with Candida. virulence, triggers VVC onset. Front Microbiol. 2021;12:692491.
  27. Yano J, Noverr MC, Fidel PL Jr. Vaginal heparan sulfate linked to neutrophil dysfunction in the acute inflammatory response associated with experimental vulvovaginal candidiasis. mBio. 2017;8(2):e00211-17.
  28. Patras KA et al. Group B Streptococcus. CovR regulation modulates host immune signaling pathways to promote vaginal colonization. Cell Microbiol. 2013;15(7):1154-67.
  29. Patras KA, Rösler B, Thoman ML, Doran KS. Characterization of host immunity during persistent vaginal colonization by group B Streptococcus. Mucosal Immunol. 2015;8(6):1339-48.
  30. Spencer BL et al. Characterization of the cellular immune response to group B streptococcal vaginal colonization. J Innate Immun. 2025;17(1):566-78.
  31. Miao J, Willems HME, Peters BM. Exogenous reproductive hormones nor Candida albicans. colonization alter the near neutral mouse vaginal pH. Infect Immun. 2021;89(2):e00550-20.
  32. Rosen GH et al. Group B Streptococcus. and the vaginal microbiota. J Infect Dis. 2017;216(6):744-51.
  33. Latorre MC et al. Vaginal neutrophil infiltration is contingent on ovarian cycle phase and independent of pathogen infection. Front Immunol. 2022;13:1031941.
  34. Gómez-Oro C et al. Progesterone promotes CXCL2-dependent vaginal neutrophil killing by activating cervical resident macrophage-neutrophil crosstalk. JCI Insight. 2024;9(20):e177899.
  35. Winkler I et al. The cycling and aging mouse female reproductive tract at single-cell resolution. Cell. 2024;187(4):981-998.e25.
  36. Seavey MM, Mosmann TR. Estradiol-induced vaginal mucus inhibits antigen penetration and CD8+ T cell priming in response to intravaginal immunization. Vaccine. 2009;27(17):2342-9.
  37. Li S et al. Estrogen action in the epithelial cells of the mouse vagina regulates neutrophil infiltration and vaginal tissue integrity. Sci Rep. 2018;8(1):11247.
  38. Cohen S, Ost KS, Doran KS. Impact of interkingdom microbial interactions in the vaginal tract. PLoS Pathog. 2024;20(3):e1012018.
  39. MacAlpine J, Robbins N, Cowen LE. Bacterial-fungal interactions and their impact on microbial pathogenesis. Mol Ecol. 2023;32(10):2565-81.

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

الفيديو قريباً
اتصل بنا
أوصِ بها للمكتبة

الخصوصية

شروط الاستخدام

السياسات

2026 © حقوق الطبع والنشر MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.