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Le infezioni della mucosa possono portare a infezioni del flusso sanguigno pericolose per la vita a causa del danno della barriera epiteliale, che consente agli agenti patogeni di accedere all'ambiente sistemico1,2. Inoltre, le infezioni delle mucose possono anche causare un'immunopatologia significativa anche se contenute esternamente3-5. Il fungo unicellulare commensale Candida albicans è presente nella maggior parte della popolazione nella cavità orale e in altri siti mucosi6-9. Sebbene normalmente contenuti da risposte immunitarie innate e adattative, i difetti immunitari innati e gli interventi medici possono portare a una grave candidosi della mucosa. L'assalto alla barriera epiteliale si traduce in un aumento del rischio di malattia disseminata pericolosa per la vita e immunopatologia, come nel caso della candidosi vulvo-vaginale, inoltre la colonizzazione da C. albicans è stata collegata all'omeostasi immunitaria polmonare10,11. La candidosi disseminata è ora la quarta infezione del flusso sanguigno più comune nelle unità di terapia intensiva12 e la mortalità fino al 40% la rende una delle principali preoccupazioni. A causa dell'aumento dei trattamenti immunomodulatori per i pazienti con malattie autoimmuni, cancro o trapianti d'organo, è imperativo comprendere l'interazione tra questo patogeno e il compartimento immunitario della mucosa.
La maggior parte dei progressi biologici cellulari riguardanti le interazioni C. albicans-cellula a livello della mucosa provengono da modelli in vitro13-15 e murini16-18. Entrambi questi approcci presentano vantaggi distinti, ma la capacità di visualizzare cellule vive ad alta risoluzione in un ospite intatto ha limitato la caratterizzazione temporale e spaziale dell'infezione. Per questi studi, c'è la necessità di un modello in vivo in cui l'interazione tra patogeno, cellule immunitarie innate ed epiteliali possa essere visualizzata in un ospite vertebrato intatto.
Il pesce zebra è emerso come uno strumento inestimabile per la comprensione delle malattie umane, principalmente grazie alla sua trasparenza e alla possibilità di manipolare geneticamente. Lo sviluppo delle cellule e degli organi è stato ripreso in modo squisitamente dettagliato, il che ha portato alla descrizione di nuovi comportamenti delle cellule immunitarie, come il comportamento delle cellule T nel timo19 in via di sviluppo o la battaglia tra micobatteri intracellulari e fagociti20-22. Lavori recenti hanno descritto le interazioni microbico-ospite intestinale nel pesce zebra e hanno dimostrato che la colonizzazione microbica del tratto intestinale influenza la fisiologia intestinale dell'ospite e la resistenza ad altre infezioni23,24. Inoltre, è stata descritta un'infezione attraverso l'epitelio intestinale per diversi agenti patogeni.
A differenza del tratto intestinale, la vescica natatoria rappresenta un modello di mucosa più isolato e complementare. Questo organo è un'estensione del tubo intestinale in via di sviluppo e si forma anteriormente al fegato e al pancreas25,26. Produce tensioattivo, muco e peptidi antimicrobici27,28 e anatomicamente, oltre che ontogeneticamente, questo organo è considerato un omologo del polmone dei mammiferi29,30. Poiché il condotto pneumatico rimane collegato all'intestino nel pesce zebra, ciò consente l'infezione da immersione in modo naturale. Sorprendentemente, le uniche infezioni naturali conosciute dei pesci con le specie di Candida sono le infezioni da C. albicans nella vescica natatoria31. Recentemente abbiamo descritto un modello sperimentale di infezione da immersione in cui C. albicans infetta la vescica natatoria e abbiamo scoperto che questa infezione ricapitola alcuni dei segni distintivi dell'interazione C. albicans-epiteliale in vitro32,33.
Nel metodo qui presentato, il modello originale di infezione da immersione viene migliorato iniettando direttamente C. albicans nella vescica natatoria di 4 giorni dopo la fecondazione (dpf) zebrafish. Ciò consente un controllo temporale preciso dell'infezione e un inoculo altamente riproducibile. Consente un imaging intravitale dettagliato, insieme alla versatilità del modello zebrafish. Come esempio di ciò che può essere fatto con questo metodo, presentiamo le dinamiche spazio-temporali della crescita di C. albicans insieme al reclutamento dei neutrofili nel sito di infezione. Poiché il tessuto della vescica natatoria del pesce zebra è difficile da visualizzare intravitalmente, presentiamo anche una tecnica di dissezione rapida della vescica natatoria che migliora il segnale di fluorescenza e la risoluzione microscopica. Questi metodi ampliano la cassetta degli attrezzi per la ricerca fungina, immunologica e dell'acquacoltura, oltre a descrivere una nuova via di infezione che può essere tradotta per modellare altre infezioni fungine, batteriche o virali delle superfici mucose.