Poprzez inokulację koralikami, opisana technika umożliwia stymulację reakcji melanizacji komarów w układzie krążenia hemolimfy. Ilość melaniny pokrywającej koraliki można zmierzyć po rozbiorze jako miarę odpowiedzi immunologicznej.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Poprzez inokulację koralikami, opisana technika umożliwia stymulację reakcji melanizacji komarów w układzie krążenia hemolimfy. Ilość melaniny pokrywającej koraliki można zmierzyć po rozbiorze jako miarę odpowiedzi immunologicznej.
Stymulacja odpowiedzi immunologicznych jest powszechnym narzędziem w badaniach na bezkręgowcach w celu zbadania skuteczności i mechanizmów odporności. Stymulacja ta opiera się na wstrzyknięciu niepatogennych cząstek do owadów, ponieważ cząsteczki zostaną wykryte przez układ odpornościowy i wywołają produkcję efektorów immunologicznych. Skupiamy się tutaj na stymulacji reakcji melanizacji u komara Anopheles gambiae. Reakcja melanizacji powoduje zamknięcie obcych cząstek i pasożytów ciemną warstwą melaniny. Aby stymulować tę reakcję, komary są zaszczepiane kulkami w jamie piersiowej za pomocą szklanych rurek mikrokapilarnych. Następnie, po 24 godzinach, komary są preparowane w celu odzyskania koralików. Stopień melanizacji koralika mierzy się za pomocą oprogramowania do analizy obrazu. Koraliki nie mają chorobotwórczego działania pasożytów ani ich zdolności do unikania lub tłumienia odpowiedzi immunologicznej. Zastrzyki te są sposobem pomiaru skuteczności immunologicznej i wpływu stymulacji immunologicznej na inne cechy historii życia, takie jak płodność lub długowieczność. Nie jest to dokładnie to samo, co bezpośrednie badanie interakcji gospodarz-pasożyt, ale jest to interesujące narzędzie do badania odporności i jej ekologii ewolucyjnej.
Owady polegają na odpowiedziach immunologicznych, aby chronić się przed pasożytami i patogenami 1-3, które przenikają przez ich naskórek lub nabłonek jelita środkowego4. U komarów reakcje te są skuteczne przeciwko bakteriom5, wirusom6, nicieniom filarialnym7 i pasożytom malarii1,8,9. U komarów kluczową odpowiedzią immunologiczną jest zamknięcie obcych cząstek w melaninie10-12. Ta enkapsulacja może wystąpić w jelicie środkowym lub w układzie krążenia hemolimfy10-12. Ta reakcja melanizacji jest wynikiem kaskady pro-fenooksydazy10-12 i może prowadzić do śmierci pasożytów lub do ich fagocytozy. U dorosłych komarów, u których liczba komórek hemocytów jest ograniczona, melanizacja jest reakcją humoralną, podobnie jak przeciwko pasożytom Plasmodium lub nicieniom filarialnym 7. U niektórych innych owadów to bezpośrednio komórki hemocytów gromadzą się wokół pasożyta, aby go melanizować7. Poza tym melanina jest również niezbędna w kilku innych procesach fizjologicznych, takich jak produkcja jaj i gojenie się ran naskórka7.
Stymulacja odpowiedzi immunologicznej jest używana jako narzędzie do badania odporności owadów w kilku systemach modelowych rolnictwa i zdrowia publicznego13-18. Jest stosowany u komarów Anopheles gambiae, głównego wektora malarii w Afryce, do badania interakcji gospodarz-pasożyt 14-16,19. Techniki te opierają się na zdolności owadów do wykrywania pasożytów za pomocą ich receptorów rozpoznawania wzorców (PRR)2. Komary mogą również wykrywać inne cząsteczki zakłócające ich biologię, takie jak wzorce molekularne związane z patogenami (PAMP), lub wykrywać własne uszkodzone komórki w wyniku uwalniania kolagenu i kwasów nukleinowych. Komórki odpornościowe komarów, takie jak hemocyty, są używane do wykrywania20-23. Głównymi szlakami sygnalizacji immunologicznej są Imd, Toll, JAK/STAT24 i interferencja kwasu rybonukleinowego (RNAi)25,26. Zarówno szlaki Toll, jak i Imd wpływają na odpowiedź melanizacji i oddziałują z kaskadą pro-fenolooksydazy 10-12.
Standardowym narzędziem używanym do stymulowania reakcji melanizacji jest zaszczepienie komara małym koralikiem do hemolimfy klatki piersiowej. Stopień enkapsulacji melaniny można następnie zmierzyć19 po pobraniu koralika przez rozwarstwienie komara. W większości badań wstrzyknięto tylko jeden koralik nakomara15,16,27, ale możliwe jest wstrzyknięcie większej liczby koralików w celu zbadania granic odpowiedzi melanizacji19. Kulki te są wstrzykiwane za pomocą roztworu do wstrzykiwań (surowicy fizjologicznej) w celu ograniczenia zaburzeń fizjologii komara i wysuszenia komara15,16,27. Do tego roztworu dodaje się barwnik, aby ułatwić wybór koralików. To samo dotyczy roztworu preparacyjnego używanego do pobierania koralika15,16,27.
Zaletą zaszczepiania owadów bodźcami niepatogennymi jest możliwość skupienia się na bezpośrednim wpływie na odpowiedź immunologiczną. Nie ma żadnych komplikacji spowodowanych patogennością pasożytów28, immunosupresją 29-31 lub unikaniem odporności31-34. Poza tym można również badać wpływ stymulacji na inne cechy historii życia, takie jak długowieczność czy płodność. Tak więc badacze zajmujący się ekologią ewolucyjną mogą potrzebować takich narzędzi2,35,36. Na przykład trzmiele z obniżoną odpornością mają skróconą długość życia w warunkach głodu. Podobne negatywne skutki stymulacji i rozmieszczenia układu immunologicznego zaobserwowano w różnych modelach bezkręgowców, często skutkując krótszą długością życia lub mniejszym sukcesem reprodukcyjnym13,27,37. Takie badania mogą być prowadzone w różnych środowiskach2,4,38. Stymulowanie odporności jest również interesujące dla osób zajmujących się bezpośrednio immunopatologią39,40.
Ten protokół opiera się na inokulacji koralików z komarami, aby stymulować reakcję melanizacji i bezpośrednio mierzyć ilość melaniny. Umożliwia to ilościowe i jakościowe badanie odpowiedzi melanizacji w różnych warunkach eksperymentalnych. Takie narzędzie można rozszerzyć o stymulację innych odpowiedzi immunologicznych, takich jak odpowiedź przeciwbakteryjna na bakterie zabijane termicznie41. Może być również prowadzony w wielu ekologicznych warunkach.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Roztwór soli fizjologicznej do wstrzykiwań i sekcji
2. Przygotowanie kapilar
3. Hodowla komarów
4. Zaznaczanie koralików za pomocą kapilary
5. Postępowanie z komarami i szczepienie
6. Sekcja komarów i fotografia koralików
7. Analiza obrazu: Melanizacja koralików
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Komary nie melanizowały koralików w ten sam sposób, ponieważ niektóre z nich były pokryte melaniną w mniejszym stopniu niż inne (Rysunek 1). Rzeczywiście, niektóre koraliki pozostały niebieskie z powodu braku melanizacji, podczas gdy inne były całkowicie ciemne (Rysunek 1). Wartość melanizacji została znormalizowana poprzez interpolację liniową do wartości od 0 (co odpowiadało niebieskiemu i niemelanizowanemu koralikowi) do 100 (odpowiadającej ciemnemu i ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Ta technika iniekcji jest przydatna do stymulowania i badania reakcji melanizacji u komarów. Na przykład tutaj badaliśmy wpływ obciążenia bodźcami immunologicznymi.
Krytycznym krokiem w tej procedurze jest prawidłowe zaszczepienie komara. Wszelkie nadmierne uszkodzenia mięśni lotu lub samego komara mogą uniemożliwić komarowi żerowanie lub zabić go przed rozbiorem. Drugim kluczowym krokiem jest utrzymanie komarów na lodzie wystarczająco długo, aby je znokautować bez zabijania. Mały pojemnik uła...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy oświadczają, że nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.
Te badania były możliwe dzięki finansowaniu z Uniwersytetu w Neuchâtel. Chcielibyśmy podziękować wszystkim uczniom, którzy pomogli w doskonaleniu tej techniki, a konkretnie naszemu koledze Kevinowi Thieventowi. Chcielibyśmy również podziękować członkom Thomas Lab za udostępnienie swojego laboratorium. Chcielibyśmy podziękować Janet Teeple za jej pomoc w hodowli komarów. Chcielibyśmy również podziękować Loyal Hall w laboratorium Pr. Toma Bakera za jego pomoc w przygotowaniu szklanych probówek mikrokapilarnych.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Szklane rurki mikrokapilarne GB120TF-10 | science-products.com | GB120TF-10 | http://www.science-products.com/Products/CatalogG/Glass/Glass.html |
| Microcaps Żarówka do pipet kapilarnych | Drumond | 1-000-9000 | |
| naładowana ujemnie Koraliki Sephadex CM C-25 | Sigma-Aldrich, Steinheim, Niemcy | C25120 SIGMA | potrzebuje niewielu, aby rozpocząć |
| Zieleń | metylowaSigma-Aldrich | 323829 ALDRICH | potrzebują niewielu, aby uruchomić |
| oprogramowanie ImageJ | opensource | w wersji 1.47f7 lub nowszej |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.