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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Ein detailliertes Protokoll von einem Maus-Modell für Enterohemorrhagic E. Coli (EHEC) Besiedlung durch mit Hilfe von Bakterien mit der Bezeichnung der Biolumineszenz wird vorgestellt. Die Erkennung dieser biolumineszenten Bakterien durch eine nicht-invasive in Vivo imaging-System mit lebenden Tieren kann unser gegenwärtige Verständnis der EHEC Besiedlung voraus.
Enterohemorrhagic E. Coli (EHEC) O157: H7, das ist ein durch Lebensmittel übertragene Erreger, Causesdiarrhea, hämorrhagische Kolitis (HS) und Hämolytisch-Urämischen Syndrom (HUS), um den Darm-Trakt des Menschen besiedeln. Um detaillierte Mechanismus der EHEC Kolonisation in vivo Studie unbedingt Tiermodellen zu überwachen und zu quantifizieren, EHEC Besiedlung haben. Wir zeigen hier ein Maus-EHEC Kolonisation Modell durch die Umwandlung der biolumineszenten mit dem Ausdruck ihrer Plasmids, EHEC zu überwachen und zu quantifizieren EHEC Kolonisation in lebenden Gastgeber. Tiere mit Biolumineszenz-Label EHEC beimpft zeigen intensive Biolumineszenz Signale bei Mäusen durch Erkennung mit einem nicht-invasive in Vivo imaging-System. Nach 1 bis 2 Tage-Infektion Post, konnte Biolumineszenz Signale noch bei infizierten Tieren nachgewiesen werden, was darauf hindeutet, dass EHEC besiedeln in Gastgeber für mindestens 2 Tage. Wir zeigen auch, dass diese Biolumineszenz EHEC suchen, Maus Darm, speziell in den Blinddarm und Dickdarm, von Ex-Vivo -Bilder. Dieses Maus-EHEC Kolonisation Modell kann als ein Werkzeug, um das aktuelle Wissen des EHEC Kolonisation Mechanismus voraus dienen.
EHEC O157: H7 ist ein Erreger, der Durchfall1, HS2, HUS3und sogar Akutes Nierenversagen4 durch verunreinigtes Wasser oder Lebensmittel verursacht. EHEC ist eine pathogene Enterobacterium und besiedelt mit dem Magen-Darm-Trakt des Menschen1. Wenn EHEC zunächst halten an Host Darmepithel, Spritzen sie die Kolonisation Faktoren in Wirtszellen durch die Typ III-Sekretion System (T3SS), das Funktionen wie ein molekularer Spritze induzieren eine Befestigung und auszulöschen (A/E) Läsion anschließend zur Durchsetzung Adhäsion (Kolonisation)5. Diese Gene in A/E Läsion Bildung beteiligt sind durch den Ort der Enterozyten Auslöschung (LEE) Pathogenität Insel5kodiert.
Biolumineszenz ist eine Licht-produzierende chemische Reaktion in die Luciferase seine Substrat Luciferin zum sichtbaren Licht6generieren katalysiert. Dieser enzymatischen Prozess erfordert oft das Vorhandensein von Sauerstoff oder Adenosintriphosphat (ATP)6. Biolumineszenz imaging (BLI) erlaubt Forschern, die Visualisierung und die Quantisierung der Wirt-Pathogen Interaktionen in lebenden Tieren7. BLI kann bakterielle Infektionszyklus mit lebenden Tieren charakterisieren, indem Sie die folgenden biolumineszenten Bakterien, wie sie zu migrieren und dringen in verschiedenen Geweben7; Dies zeigt eine dynamische Weiterentwicklung der Infektion. Darüber hinaus bezieht sich die bakterielle Belastung bei Tieren auf die Biolumineszenz Signal8; So ist es ein bequemer Indikator, die pathologischen Zuständen von Versuchstieren in eine einfache und direkte Weise zu schätzen.
Das hier verwendete Plasmid enthaltenen Luciferase Operon, LuxCDABE, die aus dem Bakterium Photorhabdus Luminescens , die eine eigene Luciferase Substrat7,9kodiert. Durch die Umwandlung dieser Luciferase exprimierenden Plasmid in Bakterien, können die Kolonisation und Infektion Prozesse überwacht werden, durch die Beobachtung dieser biolumineszenten Bakterien mit lebenden Tieren. Insgesamt erlauben BLI und Biolumineszenz-Label Bakterien Forschern, überwachen die bakterielle Zahlen und Lage, bakterielle Lebensfähigkeit mit Antibiotika-Therapie Behandlung und bakterielle Genexpression in Infektion/Kolonisation6, 7. zahlreiche Pathogene Bakterien gemeldet wurden, äußern, die LuxCDABE -Operon, deren Infektion Zyklus und/oder Gen-Ausdruck in Infektion zu untersuchen. Diese Bakterien, einschließlich adhärent E. Coli10, EHEC8,11,12,13, enteropathogenic E. Coli (EPEC)8, Citrobacter Rodentium14,15, Salmonella Typhimurium16, Listeria Monocytogenes17, Yersinia Enterocolitica18,19, und Vibrio Cholerae20, dokumentiert wurden.
Einige experimentelle Modelle wurden entwickelt, um die Studie von EHEC Kolonisation in Vitro und in Vivo21,22,23zu erleichtern. Allerdings gibt es einen Mangel an geeigneten Tiermodellen, die EHEC Kolonisation in Vivozu studieren, und damit einen daraus resultierenden Mangel an Details. Um die Studie des EHEC Kolonisation Mechanismus in Vivozu erleichtern, ist es wertvoll, Tiermodellen zu beobachten und quantifizieren EHEC Besiedlung mit lebenden Tieren in eine nicht-invasive Methode zu bauen.
Dieses Manuskript beschreibt ein Maus-EHEC-Kolonisation-Modell, das eine Biolumineszenz mit dem Ausdruck ihrer System verwendet, um EHEC Kolonisation im Laufe der Zeit unter lebenden-Hosts zu überwachen. Mäuse sind intragastrically mit Biolumineszenz-Label EHEC beimpft und die biolumineszente Signal bei Mäusen mit einem nicht-invasive in Vivo imaging System13erkannt wird. Mäuse mit Biolumineszenz-Label EHEC zeigten signifikante Biolumineszenz Signale in ihrem Darm, nach 2 Tagen-Infektion, die vorgeschlagen Post, dass diese Bakterien im Darm Host kolonisiert, nach 2 Tagen-Infektion Post infiziert. Ex-Vivo Bilddaten zeigte, dass diese Kolonisierung speziell in den Blinddarm und Dickdarm von Mäusen. Mithilfe dieses Maus-EHEC-Modell kann die biolumineszente EHEC Kolonisierung erkannt werden im Leben Wirt durch ein in-Vivo imaging-System, um die detaillierten Mechanismen der magensaftresistenten Bakterien Kolonisation, zu untersuchen, die in weiteren Verständnis fördern kann EHEC-induzierte physiologische und pathologische Veränderungen.
Achtung: EHEC O157: H7 ist eine Sicherheitsstufe 2 (BSL-2) Erreger nach der Centers for Disease Control and Prevention (CDC) biologische Sicherheit Anweisung (https://www.cdc.gov/). Daher müssen alle experimentellen Verfahren, die EHEC in einem BSL-2 Anlage durchgeführt werden. Kittel und Handschuhe zu tragen, während der Durchführung des Experiments. Arbeiten Sie in einem zertifizierten Biosafety Kabinett (BSC). Desinfizieren Sie die experimentelle Bank vor und nach der Versuchsdurchführung mit 70 % Ethanol. Alle Instrumente oder Geräte, die mit 70 % Ethanol oder Bleichmittel Kontakt (oder potenziell Kontakt) EHEC desinfiziert werden sollte. Kontaminierte (oder verunreinigter) Abfälle sollte sorgfältig abgedichtet und autoklaviert. Tragen Sie eine Maske, Augenschutz, doppelte Handschuhe oder einen Overall, falls erforderlich. Die 6 Wochen alten C57BL/6 weibliche Mäuse waren gekauft und im Labor Animal Center der National Cheng Kung University (NCKU) gepflegt. Die Tierversuche wurden von den institutionellen Animal Care und Nutzung Ausschuss der NCKU (Zulassungsnummer 104-039) genehmigt.
1. Bioluciferase-Label EHEC-Bakterien-Generation
(2) Biolumineszenz EHEC Bakterien Vorbereitung für orale Impfung
Hinweis: Die Timeline Flussdiagramm der experimentellen Verfahren für die EHEC-Vorbereitung und Maus orale Magensonde ist in Abbildung 1 experimentelle Vorbereitung unterstützen dargestellt.
3. Maus orale Magensonde von EHEC
(4) Visualisierung
5. die Datenerfassung
Hinweis: Die Software für die Datenerfassung wird in der Tabelle der Materialienaufgeführt.
Wir mit der Bezeichnung der Biolumineszenz EHEC verabreicht (~ 109 Bakterienzellen), 6 - Wochen alten weiblichen C57BL/6 Mäusen durch orale Magensonde. Nach der mündlichen Inokulation von EHEC Mäusen innerhalb von 1 h wurden die Tiere auf Biolumineszenz Signal durch die in-Vivo imaging-System wie in Abbildung 7dargestellt untersucht. Die Ergebnisse zeigten ein starkes Signal der biolumineszentes Magensonde Mäuse mit EHEC Biolumineszenz bezeichnet. Wir haben die Signale auf 2 Tage Post-Infektion untersucht. Wie in Abbildung 8Adargestellt, die Mäuse mit Biolumineszenz-Label Wildtyp EHEC EDL933 intensive Biolumineszenz Signale zeigte, auch nach 2 Tagen Infektion, post, die vorgeschlagen, dass EHEC in Gastgeber von 2 Tagen kolonisiert geimpft. Wir infiziert auch intragastrically Biolumineszenz-mit der Bezeichnung EDL933ΔrfaD (ΔrfaD) , Mäuse (Abb. 8A). Dieser Mutante übergelaufen in Lipopolysaccharid (LPS), hat gezeigt, dass Kolonisation in der Hostie in unseren vorangegangenen Studie zu reduzieren. Wie in Abbildung 8Adargestellt, gibt es kein Biolumineszenz Signal erkannt in ΔrfaD-infizierte Mäuse, was darauf hindeutet, dass es gibt keine oder weniger Bakterien Zellen besiedelt in den Mäusen. Quantifizierung der das Fluoreszenzsignal ist in Abbildung 8 bdargestellt. Als nächstes wurde die Position der Biolumineszenz-Label Bakterien bestimmt. Die infizierte Mäuse wurden geopfert, menschlich und ihren gesamten Darm entfernt. Der Darm von Mäusen 2 Tage Post-Infektion wurden auf 9 cm Petrischalen positioniert und ex Vivo (Abbildung 9A) abgebildet. Die intestinalen Geweben des Biolumineszenz-markierten EDL933 infizierte Mäuse zeigten eine signifikante Zunahme der Biolumineszenz Signale in den Blinddarm und Dickdarm, die darauf hindeuten, dass diese Biolumineszenz EHEC in den Blinddarm und Dickdarm von infizierten Mäusen 2 Tage bei kolonisiert zuletzt. Im Gegensatz dazu sank Mäuse infiziert mit Biolumineszenz-mit der Bezeichnung ΔrfaD (Abbildung 9A), offenbart Biolumineszenz Signal in ihre Darmgewebe, die im Einklang mit dem in-Vivo -Bild (Abbildung 8A ). Quantifizierung der das Fluoreszenzsignal ist in Abbildung 9dargestellt.

Abbildung 1 : Timeline des experimentellen Vorbereitung Ablaufdiagramms.
Überblick über das Timing erforderlich, um biolumineszente EHEC-Bakterien vorbereiten und Vorbehandeln Mäuse mit Streptomycin. (A) EHEC-Vorbereitung. (B) Mäuse Vorbereitung. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Abbildung 2 : In vivo imaging System Erwerb Systemsteuerung.
Öffnen Sie vor imaging Proben IVIS Erwerb Systemsteuerung. Wählen Sie "leuchtende" "Fotografieren" und "Overlay". Eingestellten Belichtungszeit als "Auto". Legen Sie Binning als "Medium." Ƒ/Stopp 1 für leuchtende und 8 festgelegt für Foto. Ƒ/Stop steuert die Menge des Lichtes von der CCD-Detektor empfangen. Wenn Proben für die Bildgebung fertig sind, klicken Sie auf "Acquire" Bilder zu erwerben. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Abbildung 3 : Werkzeug Farbleiste.
Verwenden Sie nach Bild erwerben die Tool-Palette-Panel zur Quantifizierung der Biolumineszenz Intensität. Öffnen Sie die Tool-Palette und Bilddaten Sie die. Wählen Sie eines der ROI-Tools für die Biolumineszenz Signale auf Bilder reichen. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Abbildung 4 : Biolumineszenz Signal aus Probe für die Quantifizierung.
Biolumineszenz Signalbereich auf Bildern umgeben von ROI-Tools. Alle Biolumineszenz Signale, die hier gezeigt sind im roten Kreis. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Abbildung 5 : ROI Messungen.
Nach Kreisen Biolumineszenz Signale und die Tool-Palette-Panel "Maßnahme ROIs" anklicken, werden Werte dargestellt, wie gezeigt. Die Werte der Spalte Gesamtfluss (p/s) sind für die Biolumineszenz Intensität Quantifizierung verwendet. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Abbildung 6 : Verschiedene Quantifizierung Informationen hinzufügen.
Klicken Sie auf Konfigurieren Messung in der linken Ecke des Fensters ROI Messungen, können Sie andere gewünschte Quantifizierung Werte/Daten auswählen. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Abbildung 7 : Repräsentatives Bild von Mäusen nach mit Biolumineszenz EHEC beimpft.
Repräsentatives Bild von Mäusen mit Biolumineszenz EHEC durch orale Magensonde innerhalb 1 h geimpft. Die Farbskala stellt den Glanz (p/s/cm2/sr). Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Abbildung 8 : Bilder von Mäusen mit Biolumineszenz-Label EHEC nach 2 Tagen geimpft.
(A) repräsentieren Bild von Mäusen mit Biolumineszenz Wildtyp geimpft, EHEC-EDL933 und EDL933:ΔrfaD durch orale Magensonde nach 2 Tagen-Infektion Post. (B) Quantifizierung der Biolumineszenz Intensität von Mäusen mit EHEC infiziert. Fehlerbalken zeigen die Standardabweichungen. Repräsentative Bilder angezeigt werden. Alle Experimente wurden durchgeführt unabhängig dreimal mit 2-3 Tiere jedes Mal, und Fehlerbalken zeigen die Standardabweichungen. P-Werte kennzeichnen die Ergebnisse der statistischen Analyse durch t-Test. Die Farbskala stellt den Glanz (p/s/cm2/sr). Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Abbildung 9 : Bilder der intestinalen Gewebe von infizierten Mäusen mit Biolumineszenz-Label EHEC.
(A) 2 Tage nach der Inokulation mit Biolumineszenz-Label EHEC, die Mäuse wurden eingeschläfert und ganze Darm Gewebe wurden entfernt und Ex Vivoabgebildet. Repräsentative Bilder angezeigt werden. (B) Quantifizierung der Biolumineszenz Intensität der intestinalen Gewebe von Mäusen mit EHEC infiziert. Alle Experimente wurden durchgeführt unabhängig dreimal mit 2-3 Tiere jedes Mal, und Fehlerbalken zeigen die Standardabweichungen. P-Werte kennzeichnen die Ergebnisse der statistischen Analyse durch t-Test. Die Farbskala stellt den Glanz (p/s/cm2/sr). Maßstabsbalken entspricht 1 cm. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
| Schritte | Temperatur | Zeit | Anzahl der Zyklen |
| Anfängliche Denaturierung | 95 ° C | 10 min | 1 |
| Denaturierung | 95 ° C | 30 Sek. | 35 |
| Glühen | 58,4 ° C | 30 Sek. | |
| Erweiterung | 72 ° C | 1,5 min. | |
| Letzte Erweiterung | 72 ° C | 10 min | 1 |
| Halten | 4 ° C | ∞ | 1 |
Tabelle 1: Polymerase-Kettenreaktion (PCR) Bedingungen
| Primer-name | Sequenz |
| NptII F | 5' CCTATGCATAATAATTCCGCTAGCTTCACG3' |
| NptII R | 5' GCTCCACCGATAATATTCCTGAGTCATACT3' |
Tabelle 2: Primer-Sequenzen verwendet, um verstärken nptII
Die Autoren haben nichts preisgeben.
Ein detailliertes Protokoll von einem Maus-Modell für Enterohemorrhagic E. Coli (EHEC) Besiedlung durch mit Hilfe von Bakterien mit der Bezeichnung der Biolumineszenz wird vorgestellt. Die Erkennung dieser biolumineszenten Bakterien durch eine nicht-invasive in Vivo imaging-System mit lebenden Tieren kann unser gegenwärtige Verständnis der EHEC Besiedlung voraus.
Wir erkennen Chi-Chung Chen von der Abteilung der medizinischen Forschung, Chi Mei Medical Center (Tainan, Taiwan) für die Hilfe bei der Maus Infektion und die Unterstützung durch das Labor Animal Center der National Cheng Kung University. Diese Arbeit wird unterstützt durch den Minister für Wissenschaft und Technologie (MOST) gewährt (die meisten 104-2321-B-006-019, 105-2321-B-006-011, and106-2321-B-006-005) CC.
| Schüttel-Inkubator | YIH DER | LM-570R | Bakterien-Inkubation |
| Orbital-Schüttel-Inkubator | FIRSTEK | S300 | für Bakterien-Inkubation |
| pBSL180 | Quelle des nptII-Gens | ||
| pAKlux2 | Quelle des luxCDABE Operons | ||
| T& Ein Klonierungskit | Hefe Biotech | FYC001-20P | zur Verwendung für die TA-Klonierung |
| Nsi I | NEB | R0127S | für die Klonierung von Plasmiden |
| Sca I | NEB | R0122S | zur Verwendung für die Klonierung von Plasmiden |
| Spe I-HF | NEB | R0133S | zur Verwendung für die Klonierung von Plasmiden |
| Sma I | NEB | R0141S | wird für die Klonierung von Plasmiden verwendet |
| T4-Ligase | NEB | M0202S | zur Verwendung für die Klonierung von Plasmiden |
| Ex | Taq TaKaRa | RR001A | zur Verwendung für die PCR-Amplifikation |
| 10X Ex Taq Puffer | TaKaRa | RR001A | zur Verwendung für die PCR-Amplifikation |
| dNTP Mischung | TaKaRa | RR001A | Verwendung für PCR-Amplifikation |
| PCR-Maschine | angewendet Biosystem | 2720 Thermocycler | für die PCR-Amplifikation |
| Glycerin | SIGMA | G5516-1L | Verwendung für Bakterien Strumpflösung |
| NaCl | Sigma | 31434-5KG-R | Chemikalie zur Herstellung von LB-Medium, 10 g/L |
| Trypton | CONDA pronadisa | Cat 1612.00 | Chemikalie zur Herstellung von LB-Medium, 10 g/L |
| Hefeextrakt-Pulver | Affymetrix | 23547-1 KG | Chemikalie zur Herstellung von LB-Medium, 5 g/L |
| Agar | CONDA pronadisa | Cat 1802.00 | Chemikalie zur Herstellung von LB Agar |
| Kanamycin | Sigma | K4000-5G | Antibiotika, zur Selektion von |
| Streptomycin verwenden | Sigma | S6501-100G | Antibiotika, eliminieren die Mikrobiota in Mäusen |
| EDL933 kompetente Zelle | Hausgemachte | Methode ist auf ergänzendem Dokument | |
| Elektroporator | MicroPulser | für | |
| die Elektroporation Elektroporationsküvetten | Gene Pulser/MicroPulser | 1652086 | für die Elektroporation |
| Hochgeschwindigkeitszentrifuge | Beckman Coulter | Avanti, J-26S XP | Verwendung zum Zentrifugieren von Bakterien |
| Festwinkelrotor | Beckman Coulter | JA25.5 | für die Zentrifugation von Bakterien |
| Festwinkelrotor | Beckman Coulter | JLA10.5 | zum Zentrifugieren von Bakterien |
| Zentrifugenflaschen | Beckman Coulter | REF357003 | zum Zentrifugieren von Bakterien verwenden |
| Zentrifugenflaschen | Thermo Fisher scientific | 3141-0500 | zur Zentrifugation von Bakterien |
| Eppendorf Biophotometer Plus | eppendorf | AG 22331 hamburg | zur Messung des OD600-Wertes von Bakterien |
| C57BL/6 Mäusen | Laborkitteldes Labortierzentrums der NCKU | ||
| Handschuhe | zum Schutz des Personals | ||
| Isofluran | Panion & BF Biotech Inc. | G-8669 | für die Anästhesie von Mäusen, |
| 1 ml Spritze in pharmazeutischer Qualität | Verwendung für die orale Sonde von | ||
| Mäusen Wiederverwendbare 22 G Kugel-Fütterungsnadel | φ 0,9 mm x L 50 mm | Verwendung für die orale Sonde von Mäusen | |
| nbsp; Schere | Verwendung für Mäuseexperiment | ||
| Xenogen IVIS 200 Bildgebungssystem | Perkin Elmer | IVIS-Spektrum | Verwendung für biolumineszierende Bildaufnahme |
| Living Image Software | Perkin Elmer | Version 4.1 | zur Quantifizierung der Bilddaten |