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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Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology.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
Ici, nous fournissons un protocole détaillé pour un modèle d’administration par voie orale à l’aide de larves de Galleria mellonella et comment caractériser induit des réponses immunitaires innées. Utilisant ce protocole, les chercheurs sans expérience pratique seront en mesure d’utiliser le g. mellonella méthode de gavage.
L’étude du potentiel immunogène de bactéries commensales sur le système immunitaire est un des éléments essentiels lors de l’étude des interactions hôtes-microorganismes intestinaux. Il est bien établi que les commensaux différents présentent un potentiel différent pour stimuler le système immunitaire intestinal. Ces enquêtes impliquant des animaux vertébrés, en particulier les rongeurs. Étant donné les préoccupations croissantes en matière d’éthique sont liés à des expériences portant sur des vertébrés, il y a une forte demande pour les modèles de remplacements d’invertébrés.
Ici, nous fournissons un modèle d’administration par voie orale de Galleria mellonella utilisant des bactéries non pathogènes commensaux et l’évaluation possible du potentiel immunogène des commensaux sur le système immunitaire de g. mellonella . Nous démontrons que g. mellonella est un modèle de remplacement d’invertébrés alternative utile qui permet l’analyse des commensaux avec potentiel immunogène différent comme Bacteroides vulgatus et Escherichia coli. Fait intéressant, les bactéries ont montré aucun effet de tuer les larves, qui est similaire aux mammifères. Les réponses immunitaires de g. mellonella étaient comparables aux vertébrés les réponses immunitaires innées et impliquent la reconnaissance de la bactérie et la production de molécules antimicrobiennes. Nous proposons que g. mellonella a réussi à rétablir l’équilibre précédent microbiote, bien connue des individus sains de mammifères. Bien que fournissant comparables les réponses immunitaires innées chez g. mellonella et de vertébrés, g. mellonella n’héberge pas un système immunitaire adaptatif. Puisque les composantes étudiées du système immunitaire inné sont évolutifs conservée, le modèle permet une présélection et première analyse des propriétés immunogènes bactériennes.
Le microbiome intestinal est une composante essentielle pour le maintien de l’homéostasie et implique les deux réponses immunitaires innée et adaptative1,2. La communauté microbiote commensal est caractérisée par différents principaux constituants commensaux : symbiotes qui confèrent des effets bénéfiques par les fonctions immunomodulatrices important et pathobionts qui peuvent avoir des effets préjudiciables dans génétiquement prédisposé héberge et de promouvoir et de déclencher l’inflammation intestinale3,4. De nombreuses études sur les symbiotes et les pathobionts et leur influence sur le système immunitaire ont été publiés principalement étudier des réponses immunes adaptatives.
Puisque ces études impliquent beaucoup d’animaux pour les enquêtes et la protection et remplacement des animaux utilisés pour l’expérimentation est d’accroître l’intérêt du public, nous cherchons à trouver un modèle de remplacement afin de permettre un dépistage de bactéries différentes immunogènes propriétés. Insectes, en particulier la Galleria mellonella, sont un modèle de remplacement largement utilisé dans la recherche de l’infection. G. mellonella combine différents avantages tels que le faible coût et haut débit ; Il permet l’administration orale de bactéries, qui est la voie d’exposition naturelle, et qu’il permet l’infection systémique5,6. G. mellonella plus permet d’incubation à 37 ° C, qui est la température physiologique du corps des mammifères et l’optimum pour la virulence bactérienne facteur expression5. Le principal avantage de g. mellonella est le système immunitaire inné conservé qui permet la discrimination du soi du non-soi et code pour une variété de récepteurs de reconnaissance de modèle comme apolipophorine ou les opsonines hemolin6, 7. dès la reconnaissance de microbe, g. mellonella peut déclencher différents immunité humorale en aval. Il peut induire des réponses de stress oxydatif et sécrètent des espèces réactives de l’oxygène (ROS) qui implique l’activité de NOS (synthase nitrique oxydase) et NOX (NADPH oxydase)6,8. En outre, g. mellonella active une réponse puissant peptide antimicrobien (AMP), qui se traduit par la sécrétion d’un mélange d’amplis différents tels que gloverin, moricin, cécropine ou le gallerimycin de type defensin6, 8,9,10. En règle générale, amplis ont une spécificité très large spectre d’hôtes contre les champignons et les bactéries gram-positives et Gram-négatives et doivent fournir une réponse puissante étant donné que les insectes ne manquent aucune réponse adaptative10. Gloverin est un amplificateur actif contre les bactéries et les champignons et inhibe la formation de la membrane externe6,11. Moricins pièce leur fonction antimicrobienne contre les bactéries gram-positives et Gram-négatives de pénétrer la membrane et formant un pore9,11. Objectif fournit une activité contre les bactéries et les champignons et permeabilize la membrane de la même manière comme moricins9,10. Gallerimycin est un peptide de type defensin avec propriétés anti-fongiques9. Fait intéressant, il a été constaté que la combinaison de cécropine et gallerimycin avait une activité synergique contre e. coli10.
En raison de leur caractère de facile-à-utiliser g. mellonella larves sont un modèle d’infection souvent utilisé pour évaluer la pathogénicité bactérienne. En particulier, études dans lesquels des données provenant de g. mellonella sont en corrélation avec les données obtenues du support de la souris, la force de ce modèle d’hôte alternatif. Il a été constaté que les sérotypes les plus pathogènes dans un modèle d’infection de souris de Listeria monocytogenes conduisent aussi à des taux plus élevés de mortalité dans g. mellonella après l’infection systémique. En outre, moins virulentes sérotypes avéré pour être aussi moins virulente dans le modèle de g. mellonella 12. Des observations similaires ont été faites avec les champignons pathogènes humains Candida albicans. Virulence souches différentes de c. albicans a été évaluée par infection systémique et suivi de la survie des larves. Les souches avirulentes de souris ont été également non virulente ou exposées réduit de virulence chez g. mellonella, alors que les souches virulentes de souris mènent également à forte mortalité larvaire13. Le modèle de g. mellonella pourrait également servir à identifier type 3 sécrétion système facteurs de pathogénicité de Pseudomonas aeruginosa14.
Étant donné que la plupart des enquêtes impliquant g. mellonella ont porté sur les facteurs de virulence à l’aide de l’approche de l’infection systémique nous intéressait surtout en fournissant une méthode appropriée pour l’analyse des commensaux intestinale dans un gavage oral modèle dans lequel nous pouvons appliquer un dosage distinct des bactéries par les larves et non seulement observer le taux de mortalité larvaire mais analyser les différentes caractéristiques des réponses immunitaires innées pour maintenir l’homéostasie intestinale.
Notre méthode permet d’accroître l’utilisation de g. mellonella comme un modèle de remplacement puisque nous combinons l’application de bactéries et de l’analyse de l’expression des RNA. Il n’est pas seulement utile renforcer le sens d’études de la pathogénie bactérienne quand y compris l’analyse des réponses immunitaires après administration par voie orale et non seulement l’observation des taux de mortalité après une infection systémique. Nos méthodes permet d’analyse des propriétés immunogènes de bactéries non pathogènes commensaux puisqu’il est fournit des conditions plus complexes que la culture de cellules en offrant une barrière intestinale dans un organisme vivant.
1. g. mellonella élevage et préparation des larves pour les expériences
Remarque : Le cycle de l’oeuf au dernier stade larvaire larve prend environ 5-6 semaines.
2. culture et préparation des Bacteroides vulgatus et Escherichia coli pour administration par voie orale
3. gavage des larves de g. mellonella avec des suspensions bactériennes
4. le traitement des larves administrés par voie orale et des ARN
5. quantification des nombres bactériens 16 s copie après gavage
Remarque : Le nombre de copies des 16 bactérienne exprimée a été déterminé à l’aide de cDNA synthétisé à partir de l’ARN extrait dans la section 4. Quantification finale est calculée à l’aide de la courbe d’étalonnage du plasmide dans lequel le fragment PCR de 16 s de b. vulgatus ou e. coli a été cloné.
6. détermination du gène marqueur immunitaire innée par RT-PCR quantitative

Le modèle d’infection g. mellonella hémolymphe chez largement utilisé pour analyser les facteurs de virulence d’une grande variété d’agents pathogènes. La plupart des mesures comprennent l’analyse de la mortalité des larves, qui est une méthode assez facile. Néanmoins, cette méthode ne pas permettre des conclusions sur la réponse immunitaire en général et les résultats des réponses immunitaires mellonella g. associer les mécanismes immunitaires vertébrés. Le modèle d’administration par voie orale de g. mellonella en revanche que rarement sert pour infection orale ou de la colonisation des larves en raison des difficultés à obtenir de dosage exact infection9. En outre, seulement on connaît mal g. mellonella des réponses immunitaires innées vers des bactéries non pathogènes surtout les commensaux intestinales chez les mammifères.
Contrairement aux agents pathogènes, germes commensaux conteste l’hôte et déclencher des réponses immunitaires, mais le système immunitaire est en mesure de maintenir l’homéostasie immunitaire. G. mellonella est capable d’effacer la charge bactérienne gavée initiale jusqu'à ce que finalement aucune bactérie n’était détectables plus (Figure 2)8. Les 16 nombre de copies du gène de vulgatus b. et e. coli a sensiblement diminué dans les 24h.
Nous avons démontré qu’administrés commensal des larves de g. mellonella induisent l’expression des gènes RNA des gènes marqueurs de l’immunité innée différents : molécules de LPS-reconnaissance - apolipophorine (ApoIII) et hemolin (Figure 3A, B) se sont avérés être généralement plus exprimée chez e. coli-administré des larves par rapport à b. vulgatus-administré larves8. En outre, l’expression des gènes marqueurs de deux types de molécules antimicrobiennes peut être surveillée. La production d’oxygène réactif et azotés (ROS/Ia) peut être estimée par la mesure de l’expression des gènes amendements et Nox-4 qui ont été démontrés pour être fortement augmentée sur e. coli gavage par rapport à B. vulgatus (Figure 4A, B)8. En outre, l’expression des gènes des antioxydants TPS on observe (Figure 4C). 8
En outre, nous avons montré qu’expression de différents peptides antimicrobiens fut poussée plus fort après l’administration d’e. coli qu’en réponse à b. vulgatus gavage. Nous avons observé une augmentation de gallerimycin defensin-like peptide, interaction LPS gloverin peptide, cécropine et moricin (Figure 5A, B, C, D)8.

Figure 1 : Le programme d’installation à l’aide d’une microseringue pompe de gavage. Une aiguille émoussé-terminée est ajustée dans la pompe microseringue qui permet une injection précise des bactéries. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 2 : Persistance de la charge bactérienne chez les larves de Galleria mellonella après gavage. Copier les numéros de b. vulgatus- et e. coli-spécifique 16 s rADN ont été déterminées à partir 5 ng de l’ADNc à différents moments par RT-PCR. Points de données sont affichés avec indication de la médiane. Modification de la référence 8. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 3 : Reconnaissance de formes différentielles des bactéries par g. mellonella. Les larves ont été administrés avec deux différents commensaux intestinale, l’ARN a été isolé après 1 à 6 h et expression de l’ARNm de LPS reconnaissance molécule apolipophorine (ApoIII) (A) et hemolin (B) a été déterminée. Points de données représentent des moyennes géométriques avec écart-type de la moyenne (SEM) (p > 0,05 ; *, p < 0,05 ; **, p < 0,01 ; ***, p < 0,001). 8 S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 4 : Expression du gène marqueur ROS après défi bactérien. E. coli et b. vulgatus ont été gavés et l’expression des gènes marqueurs ROS défense a été analysée au fil du temps. Nos (A), Nox-4 (B) et TPS (C) expression de l’ARNm a été mesurée en ARN larvaire. Points de données représentent des moyennes géométriques avec écart-type de la moyenne (SEM) (p > 0,05 ; *, p < 0,05 ; **, p < 0,01 ; ***, p < 0,001). Modification de la référence 8. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 5 : Expression induite par le commensal defensin-like peptide antimicrobien chez les larves de g. mellonella et cellules épithéliales humaines. Les larves ont été administrés par voie orale avec b. vulgatus ou e. coli, des réponses immunitaires ont été observées au fil du temps et ARN a été isolé par des individus larvaires. gallerimycin (A), cécropine (B), gloverin (C), moricin (D) expression de l’ARNm a été déterminée. Points de données représentent des moyennes géométriques avec écart-type de la moyenne (SEM) (p > 0,05 ; *, p < 0,05 ; **, p < 0,01 ; ***, p < 0,001). Modification de la référence 8. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Ici, nous fournissons un protocole détaillé pour un modèle d’administration par voie orale à l’aide de larves de Galleria mellonella et comment caractériser induit des réponses immunitaires innées. Utilisant ce protocole, les chercheurs sans expérience pratique seront en mesure d’utiliser le g. mellonella méthode de gavage.
Ce travail a été financé par la DFG (SPP1656), le groupe de formation de recherche DFG 1708, le Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) et le centre allemand pour la recherche Infection (DZIF).
| Tubes de 1,5 mL | Eppendorf | 0030120086 | |
| échelle d’ADN de 100 pb. | Thermo Fisher Scientific | 15628019 | |
| 1-Bromo-3-Chloropropane (BCP) | Sigma-Aldrich | B9673 | |
| Tubes de 2 mL | Eppendorf | 0030120094 | |
| 2x Mangomix | Bioline | BIO-25033 | Colony PCR |
| 50 mL | tubes Greiner Bio-One | 210 261 | |
| Agarose | Biozym | 840004 | |
| Cire | d’abeille | Mixed-Store.de-Cerveau | |
| bouillon d’infusion cardiaque | Thermo Fisher Scientific | CM1135 | |
| CloneJET PCR Cloning Kit Thermo | Fisher Scientific | K1232 | Vecteur de clonage pour fragments 16S |
| Gruau de maïs | Ostermü ; hle Naturkost GmbH | 306 | Culture biologique |
| Difco LB Agar, Miller (Luria-Bertani) | Becton Dickinson | BD | |
| Difoco LB Broth, Miller (Luria-Bertani) | Becton Dickinson | 244610 | |
| Kit d’élimination de l’ADN sans ADN  ; | Thermo Fisher Scientific | 244510 |   ; Digestion dnase |
| Levure sèche | Raiponce | Culture | biologique |
| Saline tamponnée au phosphate de Dulbecco (DPBS) | Thermo Fisher Scientific | 14040 | |
| Éthanol | VWR | 20821.330 | |
| Glycérol | Sigma-Aldrich | W252506 | |
| Miel | Ostermü ; hle Naturkost GmbH | 487 | |
| Isopropanol  ; | VWR | 20842.330 | |
| Lightcycler 480 Instrument II | Roche Molecular Systems | 5015278001 | |
| LightCycler 480 Multiwell Plate 96, blanc | Roche Molecular Systems | 4729692001 | |
| Pompe à microseringue manuelle avec affichage numérique | World Precision Instruments | DMP | |
| Micro-Fine+ U-100 seringue à insuline 0,3 x 8 mm | Becton Dickinson | 324826 | Mortier d’administration orale |
| , non émaillé | VWR | 410-9327 | |
| Nanodrop | Thermo Fisher Scientific | 13-400-518 | |
| Eau sans nucléases  ; | Thermo Fisher Scientific | 10977035 | Sachets d’anaérogén|
| ° Oxoïde  ; | Thermo Fisher Scientific | AN0025A | Qualité et quantité de bandes d’ARN |
| PCR | Biozym | 710970 | |
| Pilon, surface de broyage non émaillée | VWR | 410-9324  ; | |
| Enzyme de relecture de phusion  ; | Thermo Fisher Scientific | F553S | |
| Amorces | Biomers |   ;- | |
| PureYield Plasmid Miniprep System | Promega | A1222 | |
| QuantiFast SYBR Green PCR kit  ; | Qiagen | 204056 | qPCR pour la mesure du nombre de copies bactériennes |
| QuantiFast SYBR Green RT-PCR Kit  ; | Qiagen | 204156 | qRT-PCR pour les mesures d’expression génique |
| QuantiTect Reverse Transcription Kit  ; | Qiagen | 205311 | synthèse d’ADNc |
| Qubit Tubes de dosage | Thermo Fisher Scientific | Q32856 | |
| Qubit dsHS DNA kit  ; | Thermo Fisher Scientific | Q32851 | Quantification d’échantillons de plasmide et d’ADNc |
| Fluorimètre Qubit Thermo | Fisher Scientific | Q33226 | Quantification d’échantillons de plasmide et d’ADNc |
| RNase-ExitusPlus | AppliChem | A7153 | |
| Rnasin Inhibiteur de ribonucléase | Promega | N2511 | |
| Lait écrémé en poudre | Sucofin |   ;- | |
| Réactif SYBR safe DNA Gel Stain | Thermo Fisher Scientific | S33102 | |
| TRI. | Sigma-Aldrich | T9424 | |
| Bateau de pesage | VWR | 10803-148 | |
| Tourteau de blé | Ostermü ; hle Naturkost GmbH | 6462 | Culture biologique |