2016年11月16日
本实验方案的目的是模拟人类B组 链球菌属 在小鼠模型中研究无乳链球菌(GBS)的阴道定植。该方法可用于探究宿主免疫反应及细菌因素在GBS阴道持续定植中的作用,也可用于评估治疗策略。
该动物模型的总体目标是建立B族链球菌(Group B Streptococcus,简称GBS)在小鼠阴道部位的定植。该方法有助于我们理解有关B族链球菌定植的关键问题,例如,哪些细菌因子在定植过程中起重要作用,以及宿主免疫应答如何影响细菌在阴道的持续存在。该技术的主要优势在于,接种后通常无需使用麻醉剂、免疫抑制剂或增稠剂,即可实现超过90%的定植率。
每只小鼠取0.5毫克β-雌二醇,置于15毫升锥形管中涡旋振荡,直至所有结块完全散开,β-雌二醇呈现为细粉状。接着,每只小鼠取100微升芝麻油,经0.45微米滤器过滤后加入该管中,再次涡旋振荡。当激素在油中形成均匀悬浮液后,将试剂吸入一支新的10毫升注射器中,并安装一支18号、1英寸长的针头。
每只小鼠取100微升悬浮液,分装至一支1毫升结核菌素注射器中,并为每支注射器安装一支无菌的26号、半英寸针头。随后,将100微升β-雌二醇注射至每只动物腹腔的左下或右下象限。在注射当天,将5毫升目标GBS菌株的液体培养物接种于Todd Hewitt肉汤(THB)中,于37°C过夜培养。
次日早晨,将GBS以1:10的体积比转接到新鲜的THB培养基中,在37摄氏度下孵育2至3小时,直至细菌达到对数中期。然后,将该亚培养物转移至无菌的15毫升锥形管中,离心收集菌体。用200微升无菌PBS重悬菌体沉淀。
然后,将悬浮液的总体积用 PBS 补充至每 10 只小鼠 1 毫升,使在新的 5 毫升培养管中 OD600 达到 0.4。将培养物转移至新的 15 毫升离心管中,重新离心收集细菌。随后,用相当于原始体积十分之一的 PBS 重悬菌体细胞。
留取50微升细菌用于系列稀释,并接种于THB琼脂平板,以确定接种物的准确CFU。然后,用200微升凝胶加样枪头吸取10微升GBS,用手拇指和食指捏住第一只动物颈部背侧松弛的皮肤并固定,同时固定其尾部。将枪头插入阴道腔5至10毫米,缓慢释放全部接种液体积。
然后立即松开颈部皮肤,并提起尾巴以抬高动物的后躯,同时让其前肢在硬质表面上行走。一分钟后,目视检查阴道开口处是否有接种物反流。在进行拭子取样前,先将棉签用 PBS 预先润湿,并如前所示固定其中一只小鼠。
将拭子插入阴道腔内10毫米深处,轻轻顺时针旋转四次,再逆时针旋转四次,同时对阴道壁施加轻微压力。将拭子放入含有100微升PBS的1.5毫升微量离心管中,涡旋震荡管和拭子约15秒,使细菌从棉纤维上释放。然后用PBS对每个样本进行系列稀释,并取20微升稀释度为1:10至1:10,000的样品,接种于按制造商说明制备的鉴别培养基琼脂平板上,于37摄氏度培养24小时。
GBS 菌落呈亮粉色或紫红色。收集阴道灌洗液时,使用 200 微升加样枪头将 20 微升 PBS 加入阴道腔内。在腔内轻轻吹打整个液体体积上下四次。
然后,使用同一枪头将全部液体吸出。对于后续的灌洗液分析,将灌洗液转移至0.7毫升的微量离心管中。对于组织解剖及匀浆,用70%乙醇喷洒已处死动物的腹部腹面,再使用无菌剪刀打开腹盆腔。
将肠管移位以暴露生殖道。随后,在子宫体与卵巢之间的位置,于两侧子宫角的中段进行剪切。使用剪刀和镊子分离附着在生殖道上的内脏脂肪、膜状组织和膀胱,并将这些组织向尾侧移动。
然后,尽可能靠近外阴处横向切断阴道,以将生殖道与身体分离。将完整的生殖道转移至无菌培养皿中,并使用新的剃须刀片进行一次横向切割,将子宫与宫颈分离。再通过另一次横向切割,将宫颈与阴道分开。
然后,使用无菌镊子将每份组织转移至预先称重的、含有500微升PBS和匀浆珠的个别2毫升离心管中。称量每个2毫升离心管以确定组织重量。随后, tightly 密封螺口管,并在组织匀浆仪中以最大速度匀浆组织,持续1分钟。
为了定量细菌载量,将25微升组织匀浆液进行连续稀释,并取1:10至1:10,000的稀释液接种于鉴别培养基琼脂平板上,于37摄氏度培养24小时。为保存用于细胞因子定量的样品,需将匀浆液在负20摄氏度冷冻。在这些图像中,通过湿片法阴道灌洗液检测显示了小鼠动情周期的四个阶段。
在动情周期的发情前期接种的小鼠,其B族链球菌(GBS)定植时间长于动情周期其他各阶段的小鼠,尤其是接种时处于动情间期的小鼠。持续的动情期可促进A909株GBS在CD-1小鼠体内的持续存在,接种后两周仍有90%的小鼠观察到定植。在典型的实验中,接种前给予一次β-雌二醇处理,接种一周后仅有40%至50%的小鼠出现定植,回收的GBS平均数量与定植率相当。
研究表明,在大多数 CD-1 小鼠中维持持续性动情期可促进 GBS 在阴道的持续定植。在非近交系 CD-1 小鼠和近交系 FVB 小鼠中,GBS A909 在阴道部位的持续存在时间约为一周;而在近交系 BALB/c 和 C57BL/6 小鼠中,大多数小鼠在接种后一周即建立定植,并可持续一个月或更长时间。
在接种动物中观察到表达GFP的无乳链球菌(GBS),表明GBS附着于小鼠阴道上皮,并与阴道内其他固有菌群紧密相邻。接种过程中需防止回流,以确保所有小鼠均成功定植。一旦掌握该技术,根据动物数量的不同,操作可在一至两小时内完成。
该模型可使宿主/病原体相互作用领域的研究人员探索细菌(如B族链球菌)在女性生殖道中定植的能力。此实验流程可用于测试新型化合物或益生菌疗法,以回答有关治疗干预的其他科学问题。
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本方案建立了一种用于B族链球菌(GBS)阴道定植的小鼠模型,可用于研究宿主免疫应答及参与GBS持续存在的细菌因素。该方法有助于针对GBS的治疗策略的评估。
建立稳定的B族链球菌(GBS)阴道定植小鼠模型,有助于填补当前在理解与母婴健康相关的宿主-病原体相互作用方面的关键空白。该模型可系统性地探究影响定植过程的细菌与宿主因素,支持在早期发现和转化研究中获得可靠的预测结果。其可重复性和可适应性使其成为在全项目范围内评估抗定植策略的基础性工具。
该小鼠模型融入了从发现到临床前研究的连续过程,架起了机制研究与抗B族链球菌干预措施转化评价之间的桥梁。