Przedstawiona tutaj jest bezpieczna i skuteczna metoda infekowania larw danio pręgowanego fluorescencyjnie znakowanym beztlenowym C. difficile za pomocą mikroiniekcji i nieinwazyjnego mikrozgłębnika.
Artykuł metodologiczny
Przedstawiona tutaj jest bezpieczna i skuteczna metoda infekowania larw danio pręgowanego fluorescencyjnie znakowanym beztlenowym C. difficile za pomocą mikroiniekcji i nieinwazyjnego mikrozgłębnika.
Zakażenie Clostridioides difficile (CDI) jest uważane za jedną z najczęstszych infekcji żołądkowo-jelitowych związanych z opieką zdrowotną w Stanach Zjednoczonych. Opisano wrodzoną odpowiedź immunologiczną przeciwko C. difficile, ale dokładna rola neutrofili i makrofagów w CDI jest mniej poznana. W obecnym badaniu larwy danio pręgowanego wykorzystano do ustanowienia modelu infekcji C. difficile do obrazowania zachowania i współpracy tych wrodzonych komórek odpornościowych in vivo. W celu monitorowania C. difficile ustalono protokół znakowania przy użyciu barwnika fluorescencyjnego. Miejscową infekcję uzyskuje się poprzez mikrowstrzyknięcie znakowanego C. difficile, który aktywnie rośnie w przewodzie pokarmowym danio pręgowanego i naśladuje uszkodzenie nabłonka jelitowego w CDI. Jednak ten protokół bezpośredniej infekcji jest inwazyjny i powoduje mikroskopijne rany, które mogą wpływać na wyniki eksperymentalne. W związku z tym opisano tutaj bardziej nieinwazyjny protokół mikrozgłębnika. Metoda polega na dostarczeniu komórek C. difficile bezpośrednio do jelita larw danio pręgowanego poprzez intubację przez otwarte usta. Ta metoda infekcji ściśle naśladuje naturalną drogę infekcji C. difficile.
C. difficile to Gram-dodatnia, tworząca przetrwalniki, beztlenowa i wytwarzająca toksyny pałeczka, która jest główną przyczyną ciężkich infekcji w przewodzie pokarmowym1. Typowe objawy CDI obejmują biegunkę, ból brzucha i śmiertelne rzekomobłoniaste zapalenie jelita grubego, które czasami może prowadzić do śmierci1,2. Dowody wykazały, że odpowiedzi immunologiczne gospodarza odgrywają kluczową rolę zarówno w postępie, jak i wyniku tej choroby3. Oprócz odpowiedzi immunologicznej, rodzima mikrobiota jelitowa ma kluczowe znaczenie dla wystąpienia i patogenezy CDI4. W ciągu ostatniej dekady zarówno liczba przypadków, jak i śmiertelność CDI znacznie wzrosły z powodu pojawienia się hiperwirulentnego szczepu C. difficile (BI/NAP1/027)5,6. Lepsze zrozumienie mechanizmów immunologicznych leżących u podstaw i roli mikrobioty podczas CDI pomoże w opracowaniu nowych rozwiązań terapeutycznych i postępów, umożliwiając lepszą kontrolę nad tą epidemią.
Kilka modeli zwierzęcych, takich jak chomik i mysz, zostało opracowanych, aby zapewnić wgląd w obronę immunologiczną przed C. difficile7,8. Jednak rola wrodzonych komórek odpornościowych jest nadal słabo poznana, zwłaszcza że zachowanie wrodzonych komórek odpornościowych wynika głównie z analizy histologicznej lub hodowli komórek in vitro. W związku z tym ustanowienie przezroczystego modelu danio pręgowanego w celu ujawnienia wrodzonej odpowiedzi immunologicznej na C. difficile wewnątrz żywego organizmu kręgowca ułatwi takie badania. Larwy danio pręgowanego mają funkcjonalny wrodzony układ odpornościowy, ale brakuje im adaptacyjnego układu odpornościowego do 4–6 tygodni po zapłodnieniu9. Ta unikalna cecha sprawia, że larwy danio pręgowanego są doskonałym modelem do badania izolowanej odpowiedzi i funkcji wrodzonych komórek odpornościowych w CDI.
Ten raport opisuje nowe metody wykorzystujące larwy danio pręgowanego do badania interakcji między C. difficile a wrodzonymi komórkami odpornościowymi, takimi jak makrofagi i neutrofile. Najpierw przedstawiono miejscowy protokół mikroiniekcji, który obejmuje inokulum C. difficile i barwienie. Za pomocą konfokalnego obrazowania poklatkowego in vivo rejestruje się odpowiedź neutrofili i makrofagów w kierunku miejsca zakażenia oraz obserwuje się fagocytozę bakterii przez neutrofile i makrofagi. Doniesiono jednak, że samo wstrzyknięcie powoduje uszkodzenie tkanek i prowadzi do rekrutacji leukocytów niezależnie od bakterii10. W związku z tym opisano nieinwazyjny protokół mikrozgłębnika mający na celu dostarczenie C. difficile do jelita larw danio pręgowanego. Wcześniejsze badania wykazały, że rodzima mikrobiota przewodu pokarmowego chroni gospodarza przed kolonizacją C. difficile11. Dlatego gnotobiotyczne larwy danio pręgowanego są również wykorzystywane do predyspozycji danio pręgowanego, które są zakażone 12. Następnie przeprowadza się sekcję jelit w celu odzyskania żywotnych C. difficile i sprawdzenia czasu ich obecności w przewodzie pokarmowym danio pręgowanego.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie opisane tutaj prace ze zwierzętami zostały wykonane zgodnie z przepisami prawa (Dyrektywa UE 2010/63, licencja AZ 325.1.53/56.1-TUBS i licencja AZ 33.9-42502-04-14/1418).
1. Przygotowanie niskotopliwej agarozy, płytki żelowej i igieł do mikroiniekcji/mikrogłębników
2. Przygotowanie i znakowanie C. difficile i zarodników barwnikiem fluorescencyjnym
3. Wstrzykiwanie barwionego C. difficile do larw danio pręgowanego
4. Wytwarzanie gnotobiotycznych larw danio pręgowanego
5. Zgłębnik larw danio pręgowanego
6. Analiza mikroskopii konfokalnej wstrzykniętych larw danio pręgowanego
7. Sekcja jelita larwalnego danio pręgowanego w celu odzyskania żywego C. difficile
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
C. difficile jest ściśle beztlenowy, ale chromofor białek fluorescencyjnych zwykle potrzebuje tlenu do dojrzewania. Aby przezwyciężyć ten problem, użyto barwnika fluorescencyjnego do barwienia żywych komórek C. difficile, które aktywnie rosły (R20291, szczep rybotyp 027; Rysunek 1A). Korzystając z systemu Gal4/UAS, stworzono stabilne transgeniczne linie danio pręgowanego do obrazowania na żywo, w których promotory mpeg1.1 lub lyZ napędzały ekspresję...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedstawione metody modyfikują i rozszerzają dotychczasowe podejście do infekowania larw danio pręgowanego poprzez wykonanie zarówno iniekcji, jak i mikrozgłębnika10,14. Zademonstrowano również podejście do badania patogenów beztlenowych z udziałem larw danio pręgowanego22. Ponadto protokół ułatwia analizę wrodzonych odpowiedzi komórek odpornościowych in vivo po CDI i po kolonizacji C. difficile u danio pręgowanego. Metoda jest p...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Jesteśmy wdzięczni Timo Fritschowi za doskonałą opiekę nad zwierzętami. Dziękujemy członkom laboratoriów Köster i Steinert za wsparcie i pomocne dyskusje. Dziękujemy dr Dandanowi Hanowi za krytyczną lekturę manuskryptu. Wyrażamy wdzięczność za dofinansowanie ze strony kraju związkowego Dolna Saksonia, Niedersächsisches Vorab (VWZN2889).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Agaroza | Sigma-Aldrich | A2576 | Agaroza o bardzo niskiej zawartości żelowania |
| Agaroza niskotopliwa (LM) | Pronadisa | 8050 | Jest stosowany w płytkach agarozowych |
| BacLight Red Bacterial Stain | Thermo Fisher Scientific | B35001 | Barwnik fluorescencyjny |
| Bulion naparowy mózgowo-sercowy | Carl Roth GmbH | X916.1 | |
| Mosiądz (typ dziki) | niedobór syntezy melaniny, używany do generowania stabilnych linii transgenicznych | ||
| Azotan wapnia (Ca(NO3)2) | Sigma-Aldrich | C1396 | |
| Szkło kapilarne | Aparat Harvarda | 30-0019 | Igły iniekcyjne |
| Clostridioides difficile | R20291,, szczep rybotyp 027, produkcja TcdA+/TcdB+/CDT+ DMSO | ||
| Carl Roth GmbH | A994 | ||
| open source | FIJI | Przetwarzanie obrazu | |
| HEPES | Carl Roth GmbH | 6763 | |
| Ściągacz igłowy poziomy | Sutter instrument Inc | P-87 | |
| L-cysteina | Sigma-Aldrich | 168149 | |
| Leica Application Suite X (LAS X) | Przetwarzanie | ||
| Siarczan magnezu (MgSO4) | Carl Roth GmbH | P026 | |
| Mikrowtryskiwacz | eppendorf | 5253000017 | |
| Formy do mikroiniekcji | Adaptacyjne narzędzia naukowe Mikroskop | TU1 | |
| Leica SP8 | Leica | ||
| Phenol Red | Sigma-Aldrich | P0290 | |
| Chlorek potasu (KCl) | Carl Roth GmbH | 5346 | |
| Chlorek sodu (NaCl) | Carl Roth GmbH | 9265 | |
| Taurocholate | Carl Roth GmbH | 8149 | |
| Tg(lyZ: KalTA4)bz17/Tg(4xUAS-E1b:EGFP)hzm3 | stabilna linia transgeniczna, w której promotory lyZ napędzają ekspresję białka fluorescencyjnego EGFP w neutrofilach | ||
| Tg(mpeg1.1: KalTA4)bz16/Tg(4xUAS-E1b:EGFP)hzm3 | stabilna linia transgeniczna, w której mpeg1.1 steruje ekspresją białka fluorescencyjnego EGFP w makrofagach | ||
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie