光学透明的斑马鱼胚胎被广泛用于实时研究和可视化病原微生物与先天免疫细胞之间的相互作用。脓肿分枝杆菌的显微注射与荧光成像相结合,用于检查斑马鱼胚胎中的基本致病特征,例如脐带形成。
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光学透明的斑马鱼胚胎被广泛用于实时研究和可视化病原微生物与先天免疫细胞之间的相互作用。脓肿分枝杆菌的显微注射与荧光成像相结合,用于检查斑马鱼胚胎中的基本致病特征,例如脐带形成。
斑马鱼 (Danio rerio) 胚胎越来越多地被用作感染模型,以研究脊椎动物先天免疫系统在宿主-病原体相互作用中的功能。获得大量胚胎的便利性,由于外部发育而可及性,它们的光学透明度以及广泛的遗传/免疫工具和转基因报告基因系集合的可用性, 有助于该模型的多功能性。在这方面,本手稿描述了使用斑马鱼作为体内模型系统来研究脓肿分枝杆菌感染的年表。这种人类病原体可以以光滑 (S) 或粗糙 (R) 变体的形式存在,具体取决于细胞壁组成,并且它们各自的毒力可以在斑马鱼胚胎和幼虫中成像和比较。通过尾静脉直接在血液循环中显微注射 S 或 R 荧光变体,分别导致慢性或急性/致命感染。该生物系统允许高分辨率可视化和分析分枝杆菌条带在促进脓肿形成中的作用。此外,荧光细菌与含有荧光巨噬细胞的转基因斑马鱼品系的使用为宿主-病原体相互作用的多色成像提供了独特的机会。本文介绍了制备均质脓肿分枝杆菌接种物和静脉注射斑马鱼胚胎的详细方案,用于随后与巨噬细胞相互作用的荧光成像。这些技术为未来涉及脊髓形成缺陷突变体的研究开辟了途径,并致力于了解这如何影响整个脊椎动物的脓肿分枝杆菌致病性。
脓肿分枝杆菌是一种新兴的病原体,导致广泛的人类临床综合征谱。这些包括皮肤感染以及严重的慢性肺部感染,免疫功能低下和囊性纤维化患者1,2,3,4大多遇到。M.脓肿也算是一大快速增长的分枝杆菌负责人和医院和医源性感染的物种。此外,最近的几份报告强调了可能性,即M.脓肿可以穿过血-脑屏障并诱导在中枢神经系统(CNS)5,6-重要病变。尽管是一个快速的种植者,M。脓肿展品还与相关的那些结核分枝杆菌的致病性的几个功能,包括肉芽肿结构中保持沉默多年,产生干酪样病变的肺部7的能力。更令人震惊的是低仙M的敏度脓肿抗生素,使这些感染极难治疗导致显著治疗失败率8,9。这一物种的重要威胁,主要是其对抗生素的内在阻力,这是公共卫生机构10重大关切和禁忌肺移植11。
脓肿分支杆菌显示平滑(S)或粗(R)的菌落形态,导致不同临床结果。与此相反的S品系,R细菌有增加的趋势端到端,导致绳索或条索状结构12,13。基于两种细胞或动物模型有几个独立的研究揭示了R的超毒力型形态型14,15。从流行病学研究,M的最严重的情况下, 脓肿肺部感染似乎被R相关联的变体16,它是唯一的变体一直被视为持续数年被感染主机 3。该形态类型的差异依赖于表面相关glycopeptidolipids(GPL)12的存在(在S)或损失(在读)。然而,由于目前可用的蜂窝/动物模型的固有局限性用于研究M.脓肿感染,我们对R或S变体的病理生理事件的知识仍然是模糊的。 通过静脉注射或气溶胶途径免疫能力的小鼠感染导致短暂的殖民统治,阻碍利用老鼠来研究持续感染和体内药物敏感试验17。因此,开发的动物模型适合于宿主反应的操作是一项重大的挑战。在这种背景下,近来已经开发感染的非哺乳动物模型,包括果蝇 18,提供了几个优点,例如成本,速度和伦理可接受ö版本1.00的小鼠模型。斑马鱼( 斑马鱼 )感染模型也已经探索了可视化,通过无创成像,M的进展和年表脓肿感染的活的动物19。重要的是,概念证明也成立了证明其适合在体内对M.抗生素评估脓肿 17,20。
斑马鱼已经在过去二十年期间已广泛用于研究各种病原体和宿主的免疫系统 21之间的交互。这种替代脊椎动物模式的日益成功,依赖于激励和验证其用于更好地了解众多的病毒和细菌感染19,22,23,24,25,26,27,28,29重大而独特的机会。相对于大多数其他的动物模型,斑马鱼的胚胎是光学透明的,从而允许非侵入性荧光成像30。此HA为首的研究M.脓肿感染斑马鱼的胚胎以前所未有的细节,与细胞外录制的说明中,表示细菌形态可塑性的一例最终。盘带代表免疫系统颠覆的新机制和一个关键机制促进急性M的发病机制脓肿感染19。
这份报告描述了使用斑马鱼胚胎破译M的病理生理特点新的工具和方法脓肿感染并研究杆菌和先天免疫系统之间的亲密互动。首先,将详细显微注射协议,它包括的细菌接种物,胚胎制备,和本身感染的处理,提出。方法特别适用于评估M.脓肿毒力通过测量各种参数,如主机存活和细菌负荷,现介绍。特别重点就如何进行监控,在时空水平,感染的命运和进展以及为 M.宿主的免疫反应脓肿利用视频显微镜。此外,为了调查M.期间的贡献和巨噬细胞的作用脓肿感染,方法生成的巨噬细胞的贫胚胎(使用genetically-或化学为基础的方法)进行说明。最后,协议的可视化使用固定的或活的胚胎的巨噬细胞和中性粒细胞记录的特定交互。
本报告的目的是刺激进一步的研究阐明新的光转化为M.脓肿毒力机制和盘带在建立急性和不受控制的感染过程的特别的作用。
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斑马鱼实验步骤必须符合相关的制度和政府规章。在本研究中,斑马鱼实验在大学蒙彼利埃,根据用于处理实验动物的欧盟指导方针(http://ec.europa.eu/environment/chemicals/lab_animals/home_en.htm),并在参考批准CEEA-LR-13007。
1.制备试剂和显微注射设备
图1.定位室斑马鱼注射。 (一)鸡蛋(左图)和V形通道的胚胎(右图)的U形通道。斑马鱼卵子/胚胎奠定了在通道和沿同一轴线对齐。(B)可视腔的显微观察。 请点击此处查看该图的放大版本。
2.准备和M的存储脓肿接种

图2.制备分散M的脓肿菌剂。R或S的抗酸染色变体之前的任何处理(上图)上生长肉汤培养基或处理(下图)后,以减少分支杆菌聚集体的大小和数量(连续步骤syringing,超声处理和倾析) 。使用具有100×APO油1.4 NA物镜)显微镜细菌进行观察。比例尺:20微米请点击此处查看该图的放大版本。
3.准备斑马鱼胚胎
4.微注射程序
注意:微注射程序分枝脓肿类似于前面分枝描述的海鱼打针32。为了评估M的年表脓肿感染(生存,细菌负载,动力及感染的特征),在30 HPF胚胎尾静脉注射是首选。为了显现免疫细胞的招聘,注射完成本地化的网站,如在尾部的肌肉在48 HPF胚胎。
5.生成巨噬细胞耗尽的胚胎
注:从组织的巨噬细胞的选择性消耗来调查他们的感染过程中的贡献和作用。为了显现巨噬细胞的适当的耗尽时,建议使用具有荧光的巨噬细胞,其中mCherry是专门的巨噬细胞特异性启动子的mpeg1 19的控制下表达的转基因系。
6.细菌负荷定量
7.成像M. abscessus-感染胚胎
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虽然各种解剖部位可以注入32,尾静脉注射经常被用来产生全身感染的后续分析,包括存活实验中,细菌负荷判定,吞噬活性或帘线形成。在尾部肌肉注射用于评估的巨噬细胞的募集在注射(图3A)的部位。为了研究和比较M的 R和S变种的毒力脓肿 ,荧光细菌悬浮液注入在30 HPF胚胎( 图3A)19 的尾静脉。与此相反的S变体时,R形态型诱导更强大和致死性感染在斑马鱼胚胎(图3B),中枢神经系统(CNS)(图3C)内其特征在于细菌脓肿的快速发展。全身注射同时与R和S的变体导致中枢神经系统感染和区别在病理学和毒力表型可以通过荧光显微镜观察(图3C),通过枚举每鱼(图3D)的CFU或通过确定获得的图像的FPC(图3E)进行定量。重要的是,CFU和FPC的决心是相关的,并指出,以更大的细菌负荷为R品系比S品系在第3和5 dpi...
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斑马鱼最近出现作为优良的脊椎动物模型系统用于使用实时36广阔的领域,共焦成像研究细菌感染的动态。分散分枝杆菌悬浮液(协议2.2)与显微注射方法(协议4)相结合,可重现的全身性感染,以及随后的监测和感染,特别注重与主机巨噬细胞细菌相互作用的进展可视化。 M的毒力脓肿体内可以调查由于使用的野生型金黄斑马鱼37。为了研究M之间的相互作用脓肿和主机骨髓细胞,几转基因斑马鱼线可被使用,例如为Tg(MPEG1:mCherry)以可视化的巨噬细胞19。附加转基因报告系如为Tg(MPX:GFP)的 38或Tg的(LYZ:红色荧光蛋白 )39瓦特第i任绿红嗜中性粒细胞,分别也可以被用于解决响应于感染这些粒细胞的具体作用。
脓肿分支杆菌,特别是第r变型中,呈现出自然的倾向,以形成块状细菌聚集体19,
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作者没有什么可透露的。
作者感谢K. Kissa有益的讨论,并提供脂,氯膦酸二钠和L.莱玛克里斯南的pTEC27和pTEC15,让tdTomato和芥末的表现,分别的一份厚礼。这项工作形成了法国国家研究署的项目(ZebraFlam ANR-10-MIDI-009和DIMYVIR ANR-13-BSV3-007-01)和欧盟第七框架计划的一部分(FP7-人2011年ITN)根据赠款协议没有。 PITN-GA-2011-289209的玛丽 - 居里的初始培训网络FishForPharma。我们还要感谢该协会格雷戈里Lemarchal和Vaincre拉Mucoviscidose(RF20130500835),用于资助CM杜邦。
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| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| BBL MGIT PANTA | BD Biosciences 245114 | ||
| 牛血清白蛋白 | Euromedex | 04-100-811-E | |
| 牛肝过氧化氢酶 | Sigma-Aldrich | C40 | |
| Difco Middlebrook 7H10 琼脂 | BD Biosciences | 262710 | |
| Difco Middlebrook 7H9 肉汤 | BD Biosciences | 271310 | |
| 3-氨基苯甲酸乙酯甲磺酸盐(三卡因) | Sigma-Aldrich | A5040 | |
| 油酸 | Sigma-Aldrich | O1008 | |
| 多聚甲醛 | DeltaMicroscopie | 15710 | |
| 酚红 | Sigma-Aldrich | 319244 | |
| 吐温 80 | Sigma-Aldrich | P4780 | |
| 琼脂 | Gibco Life Technologie | 30391-023 | |
| 低熔点琼脂糖 | Sigma-Aldrich | ||
| 速溶海洋海盐 | Aquarium Systems Inc | ||
| 硼硅酸盐玻璃毛细管 | Sutter instrument Inc | BF100-78-10 | 1 mm 外径 X 0.78 mm 内径 |
| 微量移液器拉拔装置 | Sutter Instrument Inc | Flamming/Brown 微量移液器拉拔器 p-87 | |
| 显微注射器 | Tritech Research | 数字微注射器,MINJ-D | |
| 镊子 | 科学工具公司 | Dumont#M5S | |
| Microloader 吸头 | Eppendorf |
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