このプロトコルでは、経口感染細菌性病原体とミバエショウジョウバエ melanogaster を公開し、次の腸感染症伝染性の細菌の小屋の数を測定するための方法について説明します。さらに口腔細菌感染飛ぶ生存に免疫の突然変異体の効果について述べる.
このプロトコルでは、経口感染細菌性病原体とミバエショウジョウバエ melanogaster を公開し、次の腸感染症伝染性の細菌の小屋の数を測定するための方法について説明します。さらに口腔細菌感染飛ぶ生存に免疫の突然変異体の効果について述べる.
ミバエショウジョウバエは、感染と自然免疫の最高の開発したモデル システムのひとつです。ほとんどの作業は、全身感染症に焦点を当て、病原体は、ハエに経口感染するメソッドを必要とする腸内免疫のメカニズムに興味の最近の増加があった。ここで口頭で日和見細菌の病原体 (緑膿菌) とキイロショウジョウバエ(緑膿菌 entomophila) の自然な細菌の病原体の個々 のはえを公開するためのプロトコルを提案する.このプロトコルの目的は、これらの病原体を男性と女性のハエを公開する堅牢な方法を提供することです。病原体伝播の不均質性の研究に関連するである放出、細菌、微生物負荷生存の表現型を示す代表的な結果を提供します。最後に、我々 はことを確認 (腸管上皮細胞の保護囲食マトリックスに欠けている) Dcy変異体 (免疫機能不全 (IMD) 経路に欠けている) 変異体を味わう、口腔の細菌感染に感受性の増加を示します。このプロトコルには、腸の感染症の結果、細菌感染によるバリエーションの様々 な遺伝と環境の要因の研究に拡張することができます, 感染症の経口ルートを使用してハエに感染する堅牢な方法したがって、について説明します。
キイロショウジョウバエ、フルーツ フライ (酢フライ) は、感染と免疫は病原体1,2のさまざまなモデル生物として広く使用されています。この作業では、感染症の生理的影響基本的な洞察を提供していて、寄生蜂、細菌、真菌、ウイルス感染症に対する宿主免疫応答の分子経路の解明にも先駆的だった。この知識は昆虫や他の無脊椎動物の自然免疫応答を理解するのに役立ちますなくショウジョウバエはまた多くの免疫機構は、昆虫と哺乳類の間保存された、ためには発見に拍車をかけた哺乳類の主要な免疫のメカニズム、人間3を含みます。
ほとんど仕事ショウジョウバエ感染症・免疫は、全身の感染症、虫体に直接穴をあけることまたは注入の4,5,6病原体を提供する接種メソッドを使用を重視しています。制御感染用量の配信をできるようにこれらのメソッドの利点ははっきりと全身感染症の作品の大きな体でサポートされています。ただし、キイロショウジョウバエの多くの自然発生する細菌病原体が腸内免疫がホストの防衛7,8,で重要な役割を果たしている有機物の分解に餌を通じて取得されます。9,10,11,12,13,14,15. 全身の伝染を用いる実験は、これらの防御を迂回し、したがって、昆虫が自然な病原体に対する防御をマウントする方法の完全に別の画像を提供します。これは、仕事の目的は、生態と感染症の進化についての予測をテストする自然な病原体と感染経路が重要な16,17場合に特に問題です。最近仕事大幅病原体によって経路が病気結果18,19をどのように影響するかを強調している、異なる免疫経路20,21を引き出す、保護効果を決定することができます。共生16を継承、再生ホスト防御17の進化に重要な役割をことがあります。
感染症の経口経路を採用するもう一つの理由、次の経口感染症22,23,糞便排泄中に細菌を流して測定することによって病原体の感染の差異の調査をことが24. 病気の感染でホストの不均一性の原因を理解自然集団25,26、挑戦しますが、伝達、管理された実験室の下で取除いて病原体などの成分を測定条件には、有用な代替アプローチ27が提供しています。餌ハエ細菌、様々 な制御の実験条件で遺伝と環境場面の下で放出測定細菌の変動要因のホスト間の転送を識別することが可能です。
ここでは、病原性細菌にキイロショウジョウバエを経口感染させるためのプロトコルについて述べるし、(図 1) に続く細菌の増殖を定量化し、流すの。2 つのシュードモナス菌上でこのプロトコルについて述べる: 日和見菌緑膿(PA14) の強毒株と病原体p. entomophilaを飛行、自然の少ない悪性のひずみ。生は広いホストの範囲で、脊椎動物、植物、線虫、昆虫に感染する一般的なグラム陰性細菌であり、ほとんど環境4,6にあります。膿とp. entomophilaによるショウジョウバエの腸管感染症は腸管上皮12,13,14,15、病理結果します。 28。一方、我々 はこれらの 2 つの細菌性病原体に焦点を当てる、ここで説明する方法原則として適用できるマイナーな修正と関心の任意の細菌の病原体に。経口暴露に続いて感染後の生存率を測定し、個々 のはえ内微生物負荷を測定し、コロニー形成単位 (CFUs) で表される、環境に実行可能な微生物を流します。最後に、腸の免疫は、上皮のバリアと体液性応答の組み合わせから結果、ためこれらの防御が途切れるフライラインの生存も測定します。具体的には、Drosocrystallin (Dcy)変異体は、以前腸29劣化囲食マトリックスによる口腔細菌感染しやすくする示されています。また、IMD 経路30経由でグラム陰性菌に対して抗菌ペプチドの生産から妨げ風味 (Rel) 変異体の生存率を測定します。
1. ハエを維持します。
2. 実験ハエを準備します。
3. 細菌培養
4. 経口感染ハエ
5. 記録生存感染
6. 細菌負荷の測定
7. 測定細菌を流して
今回行った実験の結果を例示キイロショウジョウバエは、口頭で膿やp. entomophilaに感染しました。図 2に示しますハエ外径600の細菌文化への 12 時間または 24 時間の曝露期間、次の成功の口腔感染膿(図 2 a) のp. entomophila (図 2 b = 25 と 100C)、それぞれ。図 2 bは、 P. entomophilaハエが大きい光学密度の細菌文化にさらされているときに細菌負荷の増加によって表示のより集中されたカルチャを使用しての重要性を示しています。男性と女性のオレゴン州 R (動体) ハエ同じレート (図 3) で膿感染をオフにし膿CFUs (図 4 a) の同じ数を当てます。しかしp. entomophilaに感染している、男性と女性の動体ハエは (図 4 b) の時間経過と共に変化する方法での細菌小屋の数が異なります。男性と女性は、異なるレートで膿(図 5 a) とp. entomophila (図 5 b) から死にます。(これは腸管上皮細胞の保護囲食マトリックスの欠如) Dcy変異体とレリッシュ突然変異体 (機能 IMD 免疫経路の欠如) を示す次のp. entomophilaと膿減らされた存続も参照してください。経口感染症 (図 5)。

図 1: 生存、流して、キイロショウジョウバエで経口感染細菌の内部の負荷を測定するためのプロトコルの概要。キイロショウジョウバエの経口感染症 3 潜在的な実験のイラスト。単一のハエをバイアルに転送して、感染した寿命を記録して '生存' を測定します。'' 単一ハエをキャップでルイス ・媒体の 50 μ L で 1.5 mL 遠心チューブに移すことによって放出を測定します。チューブで 24 h 後フライと渦の 1x PBS 100 μ L にチューブを取り外します。このソリューションを細菌の放出を計算する LB 寒天プレートを取り外して。流す同じフライで縦、24 h 後キャップでルイス ・培地で新鮮なチューブにハエを転送したり洗濯をしたり今汚染されたチューブをめっきによって測定します。ハエの '内部負荷' は、感染したフライ、表面殺菌、それを取り、最後に LB 寒天の磨砕液をメッキする前に均質化によって測定できます。これを計算する測定した放出後に実行できますどのように '内部ロード' と脱落との相関関係。この図で使用されるフライの図によって B. Nuhanen36当初描いた。著者は、ウィキメディア ・ コモンズ37から取られた例 Kaplan-meier 曲線に合わせて変更しました。その他のイラストはすべてオリジナルです。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

図 2: 経口感染細菌の伝染性の線量。(A) 膿文化への露出の後男女オレゴン-R の伝染性の線量が飛ぶ (外径600 = 25) 12 h。男性 3 名・女性 3 から平均と SE を求めた。(B)次の 4 つのp. entomophila文化の一つに露出 outcrossed 野生型女性の感染用量 (外径600 = 100、75、50、25) または 24 時間の 5% ショ糖液を制御します。統計の違い (F3,76 18.567、 p = < 0.001) 露出治療の間伝染性の線量でバーの上の異なる文字で表されます。外径600 5 飛ぶ手段を求めた = 0 の線量、および他のすべての用量の 18-20。(C) P. entomophila文化への露出の後男女オレゴン-R の伝染性の線量ハエ (外径600 = 100) 24 時間。平均と SE 20 男女 20 名から算出しました。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

図 3: 内部膿負荷経口感染症後のハエ。オレゴン-R は男性と女性の平均 ± SE 細菌負荷飛ぶ膿と経口感染 (外径600 = 25) 感染後 168 h まで。平均値と各時点の SE は、3 の個人から計算されます。ハエの内部の細菌の負荷が大幅に時間をかけて変更 (p < 0.001)。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

図 4: 細菌の経口感染を流します。(A)最大 120 h 感染後に図 3に使用される同じハエによって膿を流します。男性 3 名・女性 3 から平均と SE を求めた。(B) P. entomophila男性と女性のオレゴン州 R によって流す飛ぶP. entomophilaで経口感染 (外径600 = 100) 感染後 120 h まで。平均と SE は、34 男女 38 名から算出しました。膿とP. entomophilaハエに CFUs 小屋の数が大幅に変更時間をかけて (p < 0.001)。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

図 5: 細菌の経口感染のハエの生存します。カプラン ・ マイヤー (KM) 生存曲線(A)オレゴン R オスとメスの飛ぶ膿で経口感染 (外径600 = 25) または 5% ショ糖液を制御します。KM の生存曲線は、治療グループあたり 20 ハエの 4 バイアルから計算しました。(B)男性と女性の動体飛ぶP. entomophila経口感染後 (外径600 = 100)。4 単一のコントロールや両方の男性と女性のための 34 の感染蠅から KM 生存曲線を求めた。(C)免疫変異: Dcy (Drosocrystallin 囲食マトリクス変異) とRel (レリッシュ IMD 変異)、コントロール 5% ショ糖液や膿(Pa14) P. entomophila (Pe) にさらされます。すべての感染したグループ死ぬ大幅コントロール ハエよりも速く (p < 0.001)。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
細菌性病原体とキイロショウジョウバエを確実に経口感染のためのプロトコルを提案します。我々 は膿とP. entomophilaに焦点を当てるが、このプロトコルは、簡単に有効など、セラチア7.など他菌種の感染症に適応できます。このプロトコルの重要な側面は、菌種によって異なります。それに応じて、最も効率的な感染用量、対応する病原性および宿主遺伝子感受性すべてられますが、理想的なパイロット研究でテストします。光学密度の範囲の細菌文化のハエを公開および彼らの伝染性の線量と生存率を測定は、新しい菌種やフライラインを使用適切な出発点です。
プロトコル手順など供給する前に飢餓を飛ぶし、5% ショ糖液に細菌ペレットの再懸濁経口感染症で一般的露出7,8,の中に細菌感染の信頼性を高める9,10します。 ただし、露光中にハエが、細菌文化の面に基本的にライブに注意することが重要です。この文化を歩くと、過程では、ハエの表面、特にキューティクルや毛24の周りに細菌が引っかかってください。これらのエピクチクラ細菌正常腸管感染症を反映していないがフライの均質化、めっきによってまだ検出されます。誤検知の可能性を減らすためには、それは表面に不可欠な 1 分の 70% エタノールに浸漬をハエを滅菌します。
細菌の開口率を考慮した、経口感染症は欠かせません。病原体がホスト環境にリリース数は測定しにくい頻繁、内部負荷は頻繁にしたがって伝送26,27感染症の重症度のプロキシとして取られます。細菌を流してと一緒に測定細菌負荷は疾患重症度と広がり38のこれらの 2 つの重要なコンポーネント間の関係の検討をことができます。提案手法の 1 つの制限は、ハエの内部の細菌負荷を試金と破壊的なサンプリングが必要とすることです。病原体の成長と同じ個人内のクリアランスの縦の動向を調査するは困難します。ただし、各コホートの平均微生物負荷が与えられた内縦病原体ダイナミクスを反映する仮定の下での感染症のさまざまな段階で個人の破壊的サンプリング コホートによってこの制限を克服するために不可能です。個々。細菌を流して苦しむしない同じ制限と我々 は放出できる定量化断面サンプルまたは縦どのように時間をかけて個人内変化放出を調査する方法の例を提供します。
多くのホストと病原体の特徴は共同で疾患25,26,39を送信する個人の傾向を決定します。可能性が高いこれらの特性の意義は、宿主-病原体システムによって異なります、流している可能性が高い糞便口頭伝達の主要な決定要因。細菌の放出を測定する能力は、この仮定をテストする機会を開きます。フライラインの目的パネルにおける宿主-病原体ダイナミクスの特徴を持つ、実験者が経口感染個人、し、感染期間中に感染していない、影響を受けやすいホストと一緒に置いています。これらの '受信者' ハエは、伝送を直接測定する方法として各種の時点で内部の細菌負荷の試金される可能性があります。
この作品は、免疫・感染症・進化 (http://ciie.bio.ed.ac.uk; グラント リファレンス番号 095831) の中心部の Wellcome の信頼から戦略的な賞によって支えられました。PFV に支えられたブランコ ヴァイスシュヴァルツ フェローシップ (https://brancoweissfellowship.org/)、一等書記官の交わり (生物科学の学校、エジンバラの大学);JASJ は、NERC E3 DTP 思い立ったによって支えられました。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| バイアルザ | ルスタット株式会社 | 58.490 | ポリスチレンフラットベースチューブ75mm x 23.5mm、23ml |
| 寒天 | Sigma-Aldrich | A7002 | 天、灰分2.0-4.5% |
| ブラウンシュ | ガーBidvest | 66032 | ブラウンソフトシュガー |
| トウモロコシ | 鳩の農場 | 有機トウモロコシ粉 | |
| フェルミパン酵母 | Bidvest | 96360 | 乾燥、インスタント酵母 |
| メチル-4-ヒドロキシ安息香酸 | Sigma-Aldrich | H5501 | >=99.0%, 結晶性 |
| ショ糖 | Sigma-Aldrich | 84097 | スクロース BioUltra, 分子生物学用, >=99.5% (HPLC) |
| ペトリ皿 | Fisher Scientific UK Ltd. | 15788517 | X600 シャーレ 90 X 16.2MM 滅菌トリプルベン |
| ファルコンチューブ (50ml) | Greiner Bio-one Inc | 210261 | 遠心分離チューブ、50ml、スカート付き、袋詰め、滅菌済みエ |
| ッペンドルフチューブ (0.5ml) | Sarstedt Ltd. | 72.699 | ザルスタット マイクロチューブ コニカルベース プッシュキャップ 0.5ml スタンダードニュートラル |
| エッペンドルフチューブ (1.5ml) | Sarstedt Ltd. | 72.690.001 | ザルスタット マイクロ チューブ コニカル ベース プッシュ キャップ 1.5ml 標準中 |
| 性エタノール | VWR インターナショナル リミテッド | 20821.33 | タノールアブソリュートアナラーNP ACS / R.PE - 分析グレード |
| 2 Lコニカルフラスコ | VWRインターナショナル株式会社 | 214-0038 | ナローネック、2 L三角フラスコ |
| 滅菌濾紙 | Fisher Scientific UK Ltd. | 1001-020 | プレーンサークルとシート。粒子保持:11um以上;ろ過速度:150ヘルツベルク;空気の流れ:10.5s / 100mL / in2;中程度の気孔率;滑らかな表面;グレード1;タイプ:円;直径:20mm |
| Bijouサンプルコンテナ | Fisher Scientific UK Ltd. | 129A | 7ml ポリスチレン サンプル容器 |
| シュードモナス分離寒天 | Sigma-Aldrich | 17208 | 寒天 13.6 g/L、塩化マグネシウム 1.4 g/L、動物組織の消化消化物 20g/L、硫酸カリウム 10g/L、トリクロサン 0.025g/L |
| LB ブロス、Miller | Fisher Scientific UK Ltd. | BP1426 | 10g トリプトン、5g 酵母抽出物、10g 塩化ナトリウム/リットルを含む |
| 大胚コレクションケージ | Scientific Laboratory Supplies Ltd. | 59-101 | Flystuff- 100mm ペトリ皿 |
| TRI 試薬溶液 | Life Technologies | AM9738 | |
| 96-well microplate | Scientific Laboratory Supplies Ltd. | 353072 | Falcon 96 Well Clear Flat Bottom TC処理ポリスチレン細胞培養マイクロプレート、蓋付き 滅菌乳 |
| 棒 | Fisher Scientific UK Ltd | 12649595 | 乳棒、滅菌済み;アクシゲン;ティッシュグラインダー;青い;不活性ポリプロピレン構造;1.5mLおよび2.0mLの遠心分離管に適合します。個別に包装されています。100/パック |
| グリセロール | 科学研究所用品株式会社 | CHE2068 | グリセロール A.R. 99.5% 2.5 L |
| 脱脂綿 - 非吸収性 | Cowens Ltd | ABL | 非吸収性 大量 20 袋 x 500 |
| 脱脂綿 - 吸収性 | Cowens Ltd | ABS | BP 少量 20 袋 x 500 |
| Vortex | Fisherbrand | Whirlimixer 75W 50-6-Hz 220-240V | |
| オービタルインキュベーター | Gallenkamp | INR-200-010V | 220 V、50 Hz、5 A. 公称温度: 70°C. 振とう周波数: 0...400 rpm. |
| 吸収度マイクロプレートリーダーBiotek | Instruments Ltd | ELx808™吸光度マイクロプレートリーダー | |
| Gen 5 マイクロプレートリーダーおよびイメージャーソフトウェア | Biotek Instruments Ltd | 吸光度マイクロプレートリーダー用 | |
| 遠心分離機 | ベックマン・コールター | 392304 | アレグラ X-12R ベンチトップ遠心分離機、冷蔵 50Hz 230V |
| ステップワンプラス リアルタイムqPCRシステム | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 4376600 | 応用バイオシステム ステップワンプラス リアルタイムqPCRシステム |
| Step One Software 2.3 | Thermofisher Scientific | SteponeおよびSteponePlusリアルタイムqPCRシステム用 | |
| R Statistical Software | https://cran.r-project.org/ | ||
| 10 & micro;Lピペットチップ | Greiner Bio-one Inc | 741015 | Easlyloadギルソンスタイル。目盛り付き、クリア、詰め替え、960個 |
| 200&マイクロ;Lピペットチップ | Greiner Bio-one Inc | 741065 | Easlyload ギルソンスタイル。目盛り付き、クリア、詰め替え、960個 |
| 1000&マイクロ;Lピペットチップ | Greiner Bio-one Inc | 741045 | イーズリーロード ギルソンスタイル。目盛り付き、クリア、詰め替え、960個20 |
| &マイクロ;Lフィルター付きピペットチップ | Greiner Bio-one Inc | 774288 | フィルターチップ ギルソンスタイル。クリア、ラックブルー、シングルパック、R / Dnaseフリー、96pcs |
| 200 & microの10ラック。Lフィルター付きピペットチップ | Greiner Bio-one Inc | 739288 | フィルターチップ ギルソンスタイル。クリア、ラックブルー、シングルパック、R / Dnaseフリー、96pcs |
| 1000 & microの10ラック。Lフィルター付きピペットチップ | Greiner Bio-one Inc | 740288 | フィルターチップ ギルソンスタイル。クリア、ラックブルー、シングルパック、R / Dnaseフリー、60個入り10ラック |