Zakażenie eksperymentalnych myszy S. ratti stanowi doskonały model do badania charakteru ochronnych odpowiedzi immunologicznych na infekcje robakami pasożytniczymi w wielu miejscach i stadiach odporności. Korzystając z różnych linii myszy KO i modeli wyczerpania komórek lub cytokin, można badać rolę określonych komórek odpornościowych, mediatorów lub receptorów w modelu ostrej infekcji robakami pasożytniczymi. Możliwość ilościowego określenia obciążenia pasożytem w głowie, jak również w jelicie, daje możliwość różnicowania roli komórek odpornościowych i efektorów w różnych tkankach i fazach cyklu życiowego pasożyta. Zubożenie określonych typów komórek poprzez wstrzyknięcia przeciwciał pozwala na zbadanie ich roli, szczególnie podczas jelitowej odpowiedzi immunologicznej, jeśli leczenie wyczerpujące rozpoczyna się po zakończeniu fazy migracji tkanek. W razie potrzeby jelito można dalej podzielić na dwunastnicę, jelito czcze, jelito kręte, kątnicę i okrężnicę, aby wykryć nawet niewielkie zmiany w lokalizacji pasożyta lub kinetyce klirensu. Należy zauważyć, że zmienność między- i wewnątrzdoświadczalna w tych eksperymentach infekcyjnych, nawet u myszy wsobnych, jest dość wysoka, odzwierciedlając zmienność wprowadzoną przez interakcję pasożyta i żywiciela, a także różne partie S. ratti L3 wykazujące różną skuteczność infekcji (patrz ryc. 2 i ryc. 3). Aby zmniejszyć zmienność, wiek i płeć myszy doświadczalnych powinny być podobne. Ponadto, jeśli myszy KO i WT są porównywane, zdecydowanie zaleca się stosowanie kontroli rodzeństwa z miotu zamiast myszy WT pochodzących z niezależnej rodziny hodowlanej. Niemniej jednak, jeśli stosuje się wystarczającą wielkość próby, możliwe jest uzyskanie wiarygodnych wyników porównujących obciążenie pasożytami u myszy z niedoborem lub kompetentnych dla niektórych efektorów, co prowadzi do jasnego obrazu efektorów immunologicznych zaangażowanych w ochronną odpowiedź immunologiczną na S. ratti (przegląd w 6).
Kluczową cechą odróżniającą S. ratti od innych modeli infekcji nicieniami, takich jak blisko spokrewniony S. venezuelensis lub N. brasiliensis, jest unikalna trasa migracji larw w obrębie żywiciela. W przeciwieństwie do N. brasiliensis i S. venezuelensis, których cykle życiowe zawierają fazę płucną 21,22,23, S. ratti omija przede wszystkim płuca i migruje przez tkankę mięśniową i skórną do głowy 8,12. Tylko około 10% pasożytów, które przeżyły w 2 dniu p.i., znajduje się w płucach. Tymczasem lokalizacja S. ratti w głowie skupia się na okolicy nosowo-czołowej, zgodnie z wcześniejszymi badaniami8. Te cechy sprawiają, że S. ratti jest cennym modelem do badania interakcji gospodarz-pasożyt, szczególnie w tkance skórnej i mięśniowej, a także w węzłach chłonnych drenujących tkanki, i umożliwia badania nad odpowiedziami immunologicznymi, które mogą być zasłonięte lub powikłane przez rozszerzone zajęcie płuc, jak w innych modelach infekcji nicieniami. Uderzające jest to, że S. ratti L3 jest również pobierany z płynu mózgowo-rdzeniowego20 i mózgu (ryc. 2A), chociaż objawy neurologiczne lub śmierć wywołane infekcją są stosunkowo rzadkie i nigdy nie zostały zaobserwowane w naszym ośrodku dla zwierząt. Przyszłe badania mogą wyjaśnić, czy te pasożyty zlokalizowane w mózgu są uwięzione, czy też istnieje ścieżka do jelita.
Rodzaj Strongyloides ma również wyjątkową zdolność do tworzenia wolno żyjących pokoleń między pokoleniami pasożytów24. Te wolno żyjące stadium S. ratti, jak również jego rozmnażanie przez patogenezę, dodatkowo ułatwiają wytwarzanie larw transgenicznych. Zastosowanie mikroiniekcji wolno żyjącym samicom umożliwiło wytworzenie larw wykazujących ekspresję antygenów modelowych, takich jak 2W1S, połączonych z białkiem zielonej fluorescencji. Podczas gdy ekspresja epitopu została utracona podczas linienia u dorosłych, umożliwiło to śledzenie i charakterystykę specyficznych dla S. ratti limfocytów T CD4 + w płucach i drenujących płuca węzłach chłonnych śródpiersia25. Takie podejście stanowi doskonałe narzędzie do badania biologii limfocytów T CD4+ w kontekście zakażeń robakami pasożytniczymi i opracowywania szczepionki przeciwko robakom pasożytniczym.
S. ratti jest wszechstronnym organizmem modelowym do badań immunologicznych pasożytów robaków pasożytniczych, które wykazują migrację tkanek i ogólnie etapy życia jelitowego. Ludzkie zakażenia S. stercoralis charakteryzują się ekstremalną przewlekłością ze względu na występującą autoinfekcję, która może również prowadzić do zespołu hiperinfekcji u gospodarzy z obniżoną odpornością, głównie pacjentów otrzymujących terapię glikokortykosteroidami po przeszczepie26. Należy zauważyć, że ten aspekt autoinfekcji i hiperinfekcji jest trudny do modelowania u myszy. Ani RAG1 KO zakażony S. ratti, ani nagie myszy 5,27 nie są podatne na hiperinfekcję. Warto zauważyć, że jeden mysi model hiperinfekcji S. stercoralis został ustalony przy użyciu myszy z poważnie obniżoną odpornością leczonych glikokortykosteroidami (NOD.Cg-PrkdcscidIl2rgtm1Wjl / SzJ), co może pozwolić na analizę przynajmniej aspektów zespołu hiperinfekcji u myszy ostatecznie28.
Niemniej jednak badania wykorzystujące zakażenie S. ratti u myszy wykazały, że eozynofile i neutrofile odgrywają niezbędną rolę w eliminowaniu larw migrujących do tkanek. Wyczerpanie lub brak u genetycznie zmodyfikowanych myszy skutkowało podwyższoną liczbą L3 w głowie8. Podczas gdy komórki tuczne i granulocyty zasadochłonne były zbędne w fazie migracji tkanek, zarówno komórki tuczne, jak i bazofile przyczyniły się do kontrolowania obciążenia pasożytami jelitowymi. Ich brak nie wpłynął na liczbę L3 w tkance, ale zwiększył liczbę dorosłych pasożytów S. ratti w jelicie w dniu 6 p.i.12,29. Dalsza analiza wykazała, że brak bazofili lub selektywnie łącznotkankowych komórek tucznych umożliwiał zakończenie infekcji kinetyką WT. Natomiast myszy pozbawione tkanki łącznej i komórek tucznych błony śluzowej pozostawały zakażone przez 20 tygodni12. Odkrycia te ujawniły kluczową rolę komórek tucznych błony śluzowej w ostatecznym zakończeniu infekcji, podkreślając wartość tego modelu infekcji w wyjaśnianiu funkcji komórek tucznych błony śluzowej podczas infekcji robakami pasożytniczymi. Dokładniejsze określenie potencjalnych zmian w lokalizacji jelitowej pasożytów S. ratti przy braku pewnych immunologicznych komórek efektorowych pomoże jeszcze dokładniej określić ich funkcję w odporności przeciw robakom.
Ponadto w tym systemie można badać mechanizmy unikania odporności stosowane przez robaki w celu ułatwienia im przetrwania. Wykazano, że wyczerpanie limfocytów T regulatorowych Foxp3 + lub delecja receptora regulatorowego na efektorowych limfocytach T, które zostały wywołane podczas infekcji S. ratti, zmniejszyło obciążenie pasożytem w dniu 6 p.i. i produkcję larw podczas infekcji 15,16,30,31 . Co więcej, możliwe było zdefiniowanie jelita jako tkanki, w której następuje unikanie odpowiedzi immunologicznej i aktywacja komórek tucznych za pośrednictwem IL-9, ponieważ szlak immunologiczny jest stłumiony. Wreszcie, mechanizm inicjacji odporności typu 2 za pośrednictwem ILC2 przez cytokiny alarminowe pochodzenia tkankowego, takie jak IL-33, można badać przy użyciu supresorów i wzmacniaczy endogennej IL-3332.
Wyizolowanie dużej liczby iL3 za pomocą Baermanna stwarza możliwość dalszych badań in vitro . Kohodowle L3 z komórkami odpornościowymi lub potencjalnymi kandydatami na leki umożliwiają bezpośrednie badanie wpływu na żywotność i ruchliwość L3. Restymulacja ex vivo komórek wyizolowanych od zakażonych myszy za pomocą lizatu antygenu S. ratti lub żywotnego L3 stanowi platformę do badania produkcji cytokin w różnych typach komórek. Wreszcie, frakcje białkowe i lipidowe L3 mogą być wykorzystane do identyfikacji wzorców molekularnych związanych z patogenem pochodzącym od S. ratti lub immunomodulujących cząsteczek efektorowych
Ponieważ infekcje robakami pasożytniczymi nadal stanowią poważne obciążenie zdrowotne na całym świecie, badania mające na celu dalsze wyjaśnienie odpowiedzi immunologicznej indukowanej przez robaki pasożytnicze i mechanizmu unikania stosowanego przez pasożyty pozostają kluczowe dla poprawy opcji leczenia i opracowania strategii zapobiegawczych, takich jak szczepienia. Zakażenie S. ratti u myszy stanowi wszechstronny model do badań nad interakcjami robak-gospodarz podczas modelu ostrej infekcji.