EHEC O157:H7 to patogen, który powoduje biegunkę1, HS2, HUS3, a nawet ostrą niewydolność nerek4 poprzez skażoną wodę lub żywność. EHEC jest chorobotwórczym enterobacterium i kolonizuje przewód pokarmowy człowieka1. Kiedy EHEC po raz pierwszy przylega do nabłonka jelitowego gospodarza, wstrzykuje czynniki kolonizacyjne do komórek gospodarza przez system wydzielania typu III (T3SS), który działa jak strzykawka molekularna, indukując zmianę przyczepiania i zacierania (A / E), a następnie w celu wymuszenia adhezji (kolonizacji) 5. Geny te biorące udział w tworzeniu zmian A/E są kodowane przez locus of enterocyte effacement (LEE) pathogenicity island5.
Bioluminescencja to chemiczna reakcja wytwarzająca światło, w której lucyferazy katalizują swój substrat lucyferynę, aby wytworzyć światło widzialne6. Ten proces enzymatyczny często wymaga obecności tlenu lub adenozynotrifosforanu (ATP)6. Obrazowanie bioluminescencyjne (BLI) umożliwia naukowcom wizualizację i kwantyzację interakcji gospodarz-patogen u żywych zwierząt7. BLI może scharakteryzować cykl infekcji bakteryjnych u żywych zwierząt, śledząc bioluminescencyjne bakterie, gdy migrują do różnych tkanek i atakują je7; Świadczy to o dynamicznym postępie infekcji. Co więcej, obciążenie bakteryjne u zwierząt jest związane z sygnałem bioluminescencyjnym8; Jest to zatem wygodny wskaźnik do oszacowania stanów patologicznych zwierząt doświadczalnych w prosty i bezpośredni sposób.
Plazmid użyty tutaj zawierał operon lucyferazy, luxCDABE, który pochodzi z bakterii Photorhabdus luminescens, która koduje swój własny substrat lucyferazy7,9. Przekształcając ten plazmid wyrażający lucyferazy w bakterie, procesy kolonizacji i infekcji można monitorować, obserwując te bioluminescencyjne bakterie u żywych zwierząt. Ogólnie rzecz biorąc, BLI i bakterie znakowane bioluminescencją pozwalają naukowcom monitorować liczbę i lokalizację bakterii, żywotność bakterii przy antybiotykach/terapii oraz ekspresję genów bakteryjnych w infekcji/kolonizacji6,7. Opisano liczne bakterie chorobotwórcze, które wykazują ekspresję operonu luxCDABE w celu zbadania ich cyklu infekcji i/lub ekspresji genów w zakażeniu. Bakterie te, w tym uropatogenne E. coli10, EHEC8,11,12,13, enteropatogenne E. coli (EPEC)8, Citrobacter rodentium14,15, Salmonella typhimurium16, Listeria monocytogenes17, Yersinia enterocolitica18,19, oraz Vibrio cholerae20, zostały udokumentowane.
Kilka eksperymentalnych modeli zostało opracowanych w celu ułatwienia badania kolonizacji EHEC in vitro i in vivo21,22,23. Brakuje jednak odpowiednich modeli zwierzęcych do badania kolonizacji EHEC in vivo, a co za tym idzie niedostatek szczegółów. Aby ułatwić badanie mechanizmu kolonizacji EHEC in vivo, cenne jest budowanie modeli zwierzęcych w celu obserwacji i ilościowego określenia kolonizacji EHEC u żywych zwierząt w sposób nieinwazyjny.
Ten manuskrypt opisuje model kolonizacji myszy-EHEC, który wykorzystuje system ekspresji bioluminescencyjnej do monitorowania kolonizacji EHEC w czasie u żywych gospodarzy. Myszy są inokulowane dożołądkowo znakowanym bioluminescencyjnie EHEC, a sygnał bioluminescencyjny jest wykrywany u myszy za pomocą nieinwazyjnego systemu obrazowania in vivo13. Myszy zakażone EHEC znakowanym bioluminescencyjnie wykazywały znaczące sygnały bioluminescencyjne w jelicie po 2 dniach od zakażenia, co sugerowało, że bakterie te skolonizowały jelito gospodarza po 2 dniach po zakażeniu. Dane obrazowe ex vivo wykazały, że kolonizacja ta występuje specyficznie w jelicie ślepym i okrężnicy myszy. Korzystając z tego mysiego modelu EHEC, bioluminescencyjna kolonizacja EHEC może zostać wykryta w żywym gospodarzu za pomocą systemu obrazowania in vivo, w celu zbadania szczegółowych mechanizmów kolonizacji bakterii jelitowych, co może przyczynić się do dalszego zrozumienia zmian fizjologicznych i patologicznych wywołanych przez EHEC.