Tutaj danio pręgowany (Danio rerio) jest używany jako model do badania reakcji alergicznych i odpowiedzi immunologicznych związanych z zespołem alfa-Gal (AGS) poprzez ocenę reakcji alergicznych na ślinę kleszczy i spożycie mięsa ssaków.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Tutaj danio pręgowany (Danio rerio) jest używany jako model do badania reakcji alergicznych i odpowiedzi immunologicznych związanych z zespołem alfa-Gal (AGS) poprzez ocenę reakcji alergicznych na ślinę kleszczy i spożycie mięsa ssaków.
Kleszcze to wektory stawonogów, które wywołują chorobę poprzez przenoszenie patogenów i których ukąszenia mogą być związane z reakcjami alergicznymi wpływającymi na zdrowie ludzi na całym świecie. U niektórych osób wysoki poziom przeciwciał immunoglobuliny E przeciwko glikanowi Galα1-3Galβ1-(3)4GlcNAc-R (α-Gal) został wywołany przez ukąszenia kleszczy. Reakcje anafilaktyczne, w których pośredniczą glikoproteiny i glikolipidy zawierające glikan α-Gal, obecny w ślinie kleszczy, są związane z zespołem alfa-Gal (AGS) lub alergią na mięso ssaków. Danio pręgowany (Danio rerio) stał się szeroko stosowanym modelem kręgowców do badania różnych patologii. W tym badaniu danio pręgowany został wykorzystany jako model do badania reakcji alergicznych w odpowiedzi na spożycie α-Gal i mięsa ssaków, ponieważ, podobnie jak ludzie, nie syntetyzują one tego glikanu. W tym celu oceniono wzorce zachowań i krwotoczne reakcje alergiczne typu anafilaktycznego w odpowiedzi na ślinę kleszcza Ixodes ricinus i spożycie mięsa ssaków. To eksperymentalne podejście pozwala na uzyskanie ważnych danych, które wspierają model zwierzęcy danio pręgowanego do badania alergii przenoszonych przez kleszcze, w tym AGS.
Kleszcze są wektorami patogenów, które wywołują choroby, a także są przyczyną reakcji alergicznych, wpływając na zdrowie ludzi i zwierząt na całym świecie1,2. Podczas żerowania kleszczy biomolekuły w ślinie kleszczy, zwłaszcza białka i lipidy, ułatwiają odżywianie się tych ektopasożytów, unikając obrony żywiciela3. Niektóre biomolekuły śliny z modyfikacjami glikanu Galα1-3Galβ1-(3)4GlcNAc-R (α-Gal) prowadzą do wytwarzania wysokiego poziomu przeciwciał anty-α-Gal IgE po ukąszeniu kleszcza, tylko u niektórych osób, co jest znane jako zespół α-Gal (AGS)4. Jest to choroba związana z alergią IgE-zależną, która może prowadzić do anafilaksji na ukąszenia kleszczy, spożycie mięsa ssaków innych niż naczelne i niektóre leki, takie jak cetuximab5. Reakcje na α-Gal są często ciężkie, a czasami mogą być śmiertelne6,7,8,9,10,11,12,13,14,15.
α-Gal występuje u wszystkich ssaków z wyjątkiem małp, małp człekokształtnych i ludzi, którzy nie mają zdolności syntezy α-Gal13. Jednak patogeny, takie jak bakterie i pierwotniaki, wyrażają ten glikan na swojej powierzchni, co może indukować wytwarzanie dużych ilości przeciwciał anty-α-Gal IgM/IgG i może być mechanizmem ochronnym przed tymi patogenami16,17. Jednak wytwarzanie przeciwciał anty-α-Gal zwiększa ryzyko rozwoju alergii anty-α-Gal zależnych od IgE7,13. Naturalne przeciwciała anty-α-Gal wytwarzane u ludzi, głównie podtypów IgM/IgG, mogą być związane z tą modyfikacją obecną u bakterii z mikrobioty jelitowej klasy 16. AGS może być trudną diagnozą kliniczną, ponieważ obecnie główna metoda diagnostyczna opiera się na wywiadzie klinicznym opóźnionych reakcji alergicznych, szczególnie związanych z alergiami pokarmowymi (tj. świąd, zlokalizowana pokrzywka lub nawracający obrzęk naczynioruchowy do anafilaksji, pokrzywki i objawów żołądkowo-jelitowych) oraz pomiarze poziomu przeciwciał IgE anty-α-Gal9. Obecne odkrycia sugerują, że ukąszenia kleszczy stanowią jedno z głównych zagrożeń związanych z pojawieniem się AGS18,19, 20-krotny lub większy wzrost poziomu IgE do α-Gal po ukąszeniu kleszcza19, historia ukąszeń kleszczy u pacjentów z AGS20,21,22, istnienie przeciwciał reagujących na antygeny kleszczowe u pacjentów z AGS19, a te anty-α-Gal IgE są silnie powiązane z poziomami anty-kleszczowych IgE19,23 ale potrzebne są dalsze badania, aby ocenić, które biomolekuły są faktycznie zaangażowane.
Ponadto, innym możliwym scenariuszem są pacjenci, którzy wykazują silne reakcje alergiczne na ukąszenia kleszczy i wysoki poziom przeciwciał anty-α-Gal IgE, ale są tolerancyjni na spożycie mięsa ssaków12. Dlatego alergia na mięso ssaków może być szczególnym rodzajem alergii związanej z ukąszeniami kleszczy. Główne gatunki kleszczy związane z AGS to Amblyomma americanum (USA), Amblyomma sculptum (Brazylia), Amblyomma testudinarium i Haemaphysalis longicornis (Japonia), Ixodes holocyclus (Australia) i Ixodes ricinus (główny wektor boreliozy z Lyme w Europie)11,24.
Jedynym modelem, który został użyty do oceny produkcji IgE związanej z ukąszeniami kleszczy, jest model mysi zmodyfikowany genetycznie genetycznie dla myszy α−1,3-galaktozylotransferazy (α-Gal KO)25,26, ponieważ podobnie jak inne ssaki, myszy również wyrażają α-Gal na białkach i lipidach i nie wytwarzają IgE do α-Gal. Jednak danio pręgowany (Danio rerio) jest użytecznym modelem do badań biomedycznych stosowanych u ssaków, ponieważ ma wiele podobieństw anatomicznych ze ssakami i, podobnie jak ludzie, nie jest również w stanie syntetyzować α-Gal. Ponieważ α-Gal nie jest wytwarzany naturalnie u danio pręgowanego, jest to model przystępny cenowo, łatwy w manipulacji i pozwala na dużą wielkość próbki do badania reakcji alergicznych związanych z α-Gal.
W tym badaniu, danio pręgowany jest używany jako organizm modelowy do charakteryzowania i opisywania lokalnych reakcji alergicznych, wzorców zachowań i mechanizmów molekularnych związanych z reakcją na przezskórne uczulenie na ślinę kleszcza26,27 i późniejsze spożycie mięsa ssaków. W tym celu ryby są wystawiane na działanie śliny kleszcza poprzez wstrzyknięcie śródskórne, a następnie są karmione karmą dla psów, która zawiera produkty pochodzące z mięsa ssaków odpowiednie do stosowania u zwierząt, która zawiera α-Gal27, a następnie oceniane są możliwe powiązane reakcje alergiczne. Metoda ta może być stosowana do badania innych biomolekuł związanych z procesami alergicznymi, zwłaszcza tych związanych z AGS.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie opisane tutaj metody zostały zatwierdzone przez Komitet Etyki ds. Eksperymentów na Zwierzętach Uniwersytetu Kastylii-La Manchy w ramach badania "Ocena odpowiedzi immunologicznej na inaktywowaną szczepionkę M. bovis i prowokację M. marinum w modelu danio pręgowanego numer PR-2017-05-12."
Kleszcze zostały uzyskane z kolonii laboratoryjnej, gdzie reprezentatywne próbki kleszczy w kolonii zostały przetestowane metodą PCR na obecność typowych patogenów kleszczy w celu potwierdzenia braku patogenów, i przechowywane w Instytucie Parazytologii, Centrum Biologii Czeskiej Akademii Nauk (IP BC CAS), Republika Czeska.Wszystkie doświadczenia na zwierzętach zostały przeprowadzone zgodnie z Ustawą o ochronie zwierząt Republiki Czeskiej nr 246/1992 Sb (aprobata etyczna nr 34/2018).
1. Leczenie danio pręgowanego
UWAGA: Badanie ma na celu ocenę reakcji alergicznych i odpowiedzi immunologicznej u danio pręgowanego leczonego śliną kleszcza w odpowiedzi na spożycie mięsa ssaków.
2. Ekstrakcja śliny kleszcza Ixodes ricinus
3. Utrzymanie danio pręgowanego
4. Iniekcja danio pręgowanego
5. Karmienie danio pręgowanego
6. Ocena reakcji alergicznych, zmian chorobowych i zachowania u danio pręgowanego
7. Pobieranie próbek
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół przedstawiony w niniejszej pracy opiera się na kilku aspektach wcześniej opublikowanych eksperymentów27,30 oraz wynikach uzyskanych w naszym laboratorium, gdzie model danio pręgowanego został ustanowiony i zwalidowany do badania AGS oraz odpowiedzi immunologicznej na α-Gal, ponieważ ani ludzie, ani danio pręgowane nie syntetyzują tej cząsteczki13. Model ten umożliwia charakteryzację i ocenę różnych reakcji alergicznych będących wy...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Danio pręgowany to ekonomiczny i łatwy w obsłudze model, który jest również bardzo użytecznym narzędziem do badania molekularnych mechanizmów odpowiedzi immunologicznej, chorób chorobotwórczych, testowania nowych leków oraz szczepień i ochrony przed infekcjami 33,34,35. Badanie zachowania danio pręgowanego jest przydatne, ponieważ poprzednie badania wykazały, że niektóre gatunki ryb pozostają nieruchome na dnie zbiornika, gdy są...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Chcielibyśmy podziękować członkom grupy SaBio za współpracę w projektowaniu eksperymentu i pomoc techniczną z obiektem doświadczalnym ryb oraz Juanowi Galceránowi Sáezowi (IN-CSIC-UMH, Hiszpania) za dostarczenie danio pręgowanego. Prace te były wspierane przez Ministerio de Ciencia e Innovación/Agencia Estatal de Investigación MCIN/AEI/10.13039/501100011033, Hiszpanię i EU-FEDER (grant BIOGAL PID2020-116761GB-I00). Marinela Contreras jest finansowana przez Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, Hiszpania, grant IJC2020-042710-I.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Probówka 1,5 ml | VWR | 525-0990 | |
| All Prep DNA/RNA | Qiagen | 80284 | |
| do nauki w akwarystyce | |||
| Zestaw do oznaczania białek BCA | Thermo Fisher Scientific | 23225 | |
| Zestaw rozsekcyjny | VWR | 631-1279 | |
| Karma dla psa - czerwona Klasyczna | Acana | ||
| ELISA płytki-96 | dołków Thermo Fisher Scientific | 10547781 | |
| Gala1-3Gal-BSA 3 (α-Gal) | Dextra | NGP0203 | |
| iScript Odwrotna transkrypcja Supermix | 1708840 | ||
| Strzykawki mikrolitrowe | Hamilton | 7638-01 | |
| Czytnik płytek | dowolny | ||
| Sól fizjologiczna buforowana fosforanami | Sigma | P4417-50TAB | |
| chlorowodorek pilokarpiny | Sigma | P6503 | |
| Końcówka do pipet P10 | VWR | 613-0364 | |
| Końcówka do pipet P1000 | VWR | 613-0359 | |
| Wysokiej jakości pokarm dla ryb tropikalnych | DAPC | ||
| Gąbka Uchwyt dla zwierząt | Wykonane z pianki złomowej | ||
| Mikroskop stereoskopowy | dowolny | ||
| termocykler Real-Time PCR | dowolny | ||
| metanosulfonian trikainy (MS-222) | Sigma | E10521 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.