פרוטוקול זה מפרט שיטה לקולוניזציה נרתיקית משותפת של עכברים ב-Candida albicans וב-Streptococcus agalactiae. ניתן להשתמש בו כדי לחקור אינטראקציות פולימיקרוביאליות, אינטראקציות בין המאכסן למיקרובים, ותגובות של המאכסן לאורגניזמים אלה.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
פרוטוקול זה מפרט שיטה לקולוניזציה נרתיקית משותפת של עכברים ב-Candida albicans וב-Streptococcus agalactiae. ניתן להשתמש בו כדי לחקור אינטראקציות פולימיקרוביאליות, אינטראקציות בין המאכסן למיקרובים, ותגובות של המאכסן לאורגניזמים אלה.
מיקרובים מגוונים מבודדים מהמערכת הנרתיקית האנושית, ורבים מהאורגניזמים המאכלים נישה זו יכולים לעבור בין אורח חיים קומנסאלי (commensal) לאורח חיים פתוגני. גורמים, כולל הרכב הקהילה וסביבת המארח, משפיעים על תוצאות המחלה; עם זאת, המנגנונים הקובעים תוצאות אלו אינם מובנים היטב. במאמר זה, אנו מתארים מודל עכברי לחקירת אינטראקציות בין-מלכויות (interkingdom) ותגובת המארח ל-Candida albicans ול-Streptococcus agalactiae (Group B Streptococcus, GBS), פתוביונטים (pathobionts) המעמרים את דרכי השתן והמין הנשיים (FGT). ראיות עולות מציעות כי התעמרות של C. albicans היא גורם סיכון לנשיאות GBS בשל בידוד משותף תכוף שלהם. במהלך ההיריון, התעמרות GBS עלולה להוביל לתוצאות שליליות כולל כוריואמניוניטיס (chorioamnionitis) ולידה שקטה. GBS יכול להיות מועבר גם לעובר in utero או ליילוד במהלך הלידה, והוא מהווה סיבה מובילה למeningitis נבון (neonatal meningitis). התעמרות של דרכי הנתיק היא קדם-תנאי קריטי למחלת GBS, ונישה זו מפעילה לחצים סלקטיביים רבים, שחלקם עשויים להיות מושפעים מהתעמרות של C. albicans. פרוטוקול זה מתאר מודל של התעמרות נרתיקית משותפת וסימולטנית של C. albicans-GBS תוך שימוש בטיפול אנטיביוטי ובמנה בודדת של 17β-estradiol כדי לבסס את התעמרות של C. albicans, ולאחר מכן הסרת האנטיביוטיקה והזרקה של GBS. עומסים מיקרוביאליים בחלל הנרתיק נקבעים לאורך הניסוי באמצעות שטיפה (lavage), ועומסים לאורך ה-FGT נקבעים באמצעות נתיחה, הומוגניזציה וזריעה של הנרתיק, צוואר הרחם והרחם. שיטה זו תאפשר חקירה של המנגנונים שבהם אינטראקציות פולימיקרוביאליות ישירות ועקיפות משפיעות על אורח החיים והפתוגנזה של שני אורגניזמים אלו, וכן על הנוף החיסוני של המארח ב-FGT.
Streptococcus agalactiae (Group B Streptococcus, GBS) הוא פתוביונט חיידקי גרם-חיובי המיישב מספר אתרים פולימיקרוביאליים, כולל מערכת העיכול והנקיבים הנרתיקיים. בעוד שיישוב נרתיקי הוא לרוב א-סימפטומטי, במהלך ההיריון, GBS עלול לעלות מהנקיבים הנרתיקיים אל הרחם ולחדור דרך קרומים שלמים, ובכך לגרום לזיהום של מי השפיר והשלשלית. לפיכך, הוא מהווה גורם סיכון עיקרי לתוצאות היריון שליליות, זיהום עוברי ומחלות ביילודים1,2. כגורם מוביל לזיהומים פולשניים ביילודים, קריטי לאפיין גורמים המשפיעים על הסיכון להעברה ולזיהום. פרופילקסה אנטיביוטית תוך-לידתי יכולה להפחית העברה אנכית ומחלות GBS בעת הלידה ביילודים3,4; עם זאת, היא נקשרה לעלייה בשיעורי העמידות לאנטיביוטיקה ולהשפעות פוטנציאליות ארוכות טווח הקשורות למתן אנטיביוטיקה לפני הלידה או בשלבי חיים מוקדמים5,6,7,8. גורמים אלו מחייבים פיתוח של התערבויות מונעות ומטפלות ממוקדות יותר.
ראיות עולות הוכירו כי הרכב המיקרוביום ואינטראקציות פולימיקרוביאליות משפיעים על ההומיאוסטזיס ועל הסבירות למחלה9. דומיננטיות של GBS במיקרוביום הנרתיקי האנושי נקשרה לירידה בשפע של Lactobacillus, ונצפו אינטראקציות ספציפיות למינים ולזנים עשויות להשפיע באופן מגוון על הקולוניזציה in vitro ו-in vivo10,11. בעבר, קבוצת המחקר שלנו פיתחה מודל עכברי של קולוניזציה נרתיקית של GBS כדי לבחון קורלטים של המארח והחיידק לכשירות (fitness) של GBS12. מודל זה כולל טיפול בעכברים במנה בודדת של 17β-estradiol, ולאחריה חדרת GBS תוך-נרתיקית ביום למחרת. מודל זה שימש לאפיון חשיבותן של חלבוני פני השטח של GBS, רשתות סיגנלינג רגולטוריות והפרשת רעלנים בשימור הקולוניזציה ובפלישה לרקמות ה-FGT. יתרה מכך, מצאנו ש-GBS מראה אינטראקציות מורכבות עם חיידקים אחרים בדרכי הנרתיק, כולל Akkermansia muciniphila ו-Enterococcus faecalis13,14,15, מה שמדגים כיצד אורח החיים וההישרדות של GBS מושפעים מנוכחותם של מיקרובים שכנים.
בעוד שדגם קיים זה הותאם למחקר של אינטראקציות בין-חיידקיות, נדרשו התאמות נוספות כדי לחקור מיקרובים אחרים. פטריות הן מרכיב שאינו נחקר מספיק במיקרוביום של הנרתיק, ובאמצעות הדגם המוצג כאן, ביקשנו לפתח כלי למחקר של קולוניזציה פטרייתית לצד אינטראקציות פטרייה-חיידק in vivo. הפטרייה השכיחה ביותר המבודדת מהנתיב הנרתיקי האנושי היא Candida albicans, המקולנזת מעל 70% מהאנשים16. C. albicans היא פולימורפית ויכולה לעבור מורפוגנזה כדי לעבור בין צורות של שמרים מנבטים לבין מורפוטייפים פילמנטריים (סיביים). פילמנטציה קשורה למערך ביטוי גנים מובחן17,18. על חלק מהגנים הספציפיים להיפות אלו דווח לאחרונה כי הם מעניקים יתרון כשירות (fitness) בהקשר של קולוניזציה פולימיקרוביאלית19,20,21.
מספר מחקרים דיווחו על בידוד משותף של C. albicans ו-GBS מטפטופי נסיינ (swabs) מהנרתיק האנושי, וקבוצת המחקר שלנו מצאה לאחרונה כי לאנשים שסובלים מקולוניזציה של C. albicans יש שיעורים גבוהים משמעותית של נשיאות GBS22. פיתחנו מערכת in vivo לבדיקת האינטראקציות השלושיות בין פטריות קומנסליות, חיידקים והמארח. מחקרים פטרייתיים בעכברים קונבנציונליים דורשים בדרך כלל טיפול אנטיביוטי כדי להתגבר על התנגדות לקולוניזציה המתווכת על ידי חיידקים ולהבסיר קולוניזציה עמידה23. כדי להשיג זאת מבלי לפגוע ביכולת של GBS להתנחל, אנו מטפלים בעכברים בתערובת אנטיביוטית, מחדירים להם C. albicans, ולאחר ביסוס הקולוניזציה, אנו מסירים את החשיפה לאנטיביוטיקה כדי לאפשר ל-GBS להתנחל לאחר מכן. תהליך זה עבר אופטימיזציה כך שגם C. albicans וגם GBS יתנחלו בנתיב הנרתיקי בעומסים דומים ובלוחות זמנים דומים, מה שמאפשר להתרחש אינטראקציות ישירות בתוך הנתיב הנרתיקי. פרוטוקול זה מתאר שיטה להכשרת עכברים באמצעות אנטיביוטיקה, מתן 17β-estradiol, ביסוס קולוניזציה של פטריות וחיידקים כאחד, ואיסוף דגימות שטיפה ורקמה לניתוח המשכי.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
העבודה עם בעלי חיים המוצגת בכתב יד זה אושרה ובוצעה בהתאם לוועדה המוסדית לטיפול ולהגנה על בעלי חיים (IACUC) של אוניברסיטת קולורדו אנשוץ תחת פרוטוקול מס' 00316. בציר הזמן להלן, יום 0 מתייחס ליום ההזרקה של S. agalactiae.
1. יש להעניק אנטיביוטיקה לפני ההחדרה.
2. סנכרון מחזורי הנסתר (estrus) בעכברים (יום 3-).
3. הזרקת C. albicans לעכברים (יום 2-).
4. החלפת מי השתייה (יום 1-).
5. כימות של עומס C. albicans בחלל הנרתיק (יום -1).
6. הדבקת העכברים ב- S. agalactiae (יום 0).
7. כימות עומסי C. albicans ו-S. agalactiae בחלל הנרתיק (החל מיום +1).
8. כימות עומסי C. albicans ו- S. agalactiae ברקמות דרכי השתן והמין הנשיות (נקודת סיום ניסויית).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
על מנת לאפיין את הקולוניזציה הנרתיקית של GBS ושל C. albicans, עכברים הוחדרו תוך-נרתיקית עם זן C. albicans SC5314 או עם PBS כביקורת, ולאחר מכן הוחדרו עם זן GBS COH1. זן זה מייצג את הסרוטיפ הקפסולרי III ההיפרו-וירולנטי, סוג רצף 17, אשר בידודים שלו קשורים בתדירות הגבוהה ביותר למחלה פולשנית ומנינגיטיס בילודים1. עכברים שלא עברו קולוניזציה של GBS יום אחד לאחר ההחדרה הוצאו מהניתוח. לאורך ציר זמן ניסויי של ארבעה ימים, עכברים שעברו קולוניזציה של GBS בלבד מפנים בהדרגה את ה-GBS מחלל הנרתיק....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
התנחלות של GBS בנקין מהווה סיכון קריטי לבריאות האם, העובר והיילוד. מודלים של In vivo הם חיוניים להבנת הגורמים המכריעים להתנחלות ולפיתוח טיפולים מונעים. במאמר זה, אנו מתארים מודל עכברי להתנחלות משותפת נבלית של עכברים עם GBS ו- C. albicans, הערכת העומס המיקרוביאל בלומן הנקין וב-FGT, ואיסוף רקמות רלוונטיות לצורך אנליזות המשך. מודל זה פותח כדי לחקור אינטראקציות פטרייתיות-חיידקיות ואינטראקציות בין המאכסן למיקרוביום בהקשר של התנחלות נבלית פולימיקרוביאלית. קבוצת המחקר שלנו השתמשה במודל זה כדי להבהיר את המנגנונ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין ניגודי עניינים להצהיר עליהם.
אנו מודים למשרד משאבי חיות מעבדה (Office of Laboratory Animal Resources) באוניברסיטת קולורדו אנשוטס (University of Colorado Anschutz), כולל מנהל המתקן וצוות הוויבאריום המסור. עבודה זו נתמכת על ידי מענקי NIH R01AI153332 ו-R21AI188719 עבור K.S.D.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 0.22 µמסנן m | Sigma-Aldrich | SLGSR33SB | |
| 0.45 µמסנן m | Sigma-Aldrich | SLHAR33SB | |
| מזרק 1 מ"ל עם Luer Lock | McKesson | 16-S1C | |
| חרוזי זירקוניה במידה של 1.0 ממ"ס | Research Products International | 9835 | |
| מזרק עם חיבור לואר-לוק (Luer Lock) בנפח 10 מ"ל | McKesson | 16-S10C | |
| 17βאסטרדיול- | Sigma-Aldrich | E8875 | זהירות: 17β-אסטרדיול עלול להיספג דרך העור ודרך ריריות. יש להשתמש בציוד מגן אישי (PPE) מתאים ולנקוט משנה זהירות בעת השימוש. |
| 18G 1.5" מחט | BD | 305196 | |
| מבחנה עם מכסה הברגה בנפח 2 מ"ל | Fisher Scientific | 02-681-374 | |
| 26G 0.5" מחט | McKesson | 16-N2605 | |
| אגר | Alpha Biosciences | A01-102 | |
| אמפיסילין | Research Products International | A40040 | |
| CHROMagar Candida | CHROMagar | CA222 | |
| CHROMagar StrepB | CHROMagar | SB282 | |
| גנטמיצין | VWR Life Science | 0304 | |
| ניאומיצין | Research Products International | N20040 | |
| תמיסת סלין בבופר פוספאט (PBS) | Fisher Scientific | BP2944 | |
| שמן שומשום | Sigma-Aldrich | S3547 | |
| מצע Todd Hewitt Broth | Research Products International | T47500 | |
| ציר פפטון-דקסטרוז לשמרים | BD | 242810 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מאמר זה פורסם
הסרטון יגיע בקרוב