Protokół ten opisuje niezbędne kroki kolonizacji myszy z pks+ Escherichia coli w warunkach niezapalnych, a także nieinwazyjne metody walidacji kolonizacji i oceny ekspansji pks+ E. coli w kału.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Protokół ten opisuje niezbędne kroki kolonizacji myszy z pks+ Escherichia coli w warunkach niezapalnych, a także nieinwazyjne metody walidacji kolonizacji i oceny ekspansji pks+ E. coli w kału.
pks+ Escherichia coli jest coraz częściej powiązana z rozwojem raka jelita grubego (CRC), szczególnie wśród szybko rosnącej grupy młodszych pacjentów z wczesnym początkiem CRC. Szczepy pks+ E. coli produkują genotoksynę kolibactynę, znaną z powodowania podwójnych pęknięć DNA oraz mutacji w proliferacji i różnicowaniu komórek związanych z CRC. Niniejszy artykuł opisuje metodę kolonizacji pks+ E. coli u myszy w warunkach niezapalnych, od przygotowania szczepionki bakteryjnej aż po walidację kolonizacji. Po inkubacji przez noc szczep pks+ E. coli NC101 jest podawany myszom poddanym antybiotykiem za pomocą gavage doustnego. Kolonizację ocenia się w stolcu poprzez ilościowe określenie liczby jednostek tworzących kolonie gram-ujemne fermentujące laktozę (CFU) oraz poprzez ilościową amplifikację PCR. Stosując ten protokół, wykazano, że po udanej kolonizacji myszy C57BL/6 bakterią E. coli NC101, suplementacja inuliną zawierającą błonnik pokarmowy sprzyjała wzrostowi pks+ E. coli, co odzwierciedla zwiększona regeneracja CFU, większa liczebność rodziny Enterobacteriaceae oraz wzrost poziomu clbP Gene. Podsumowując, model ten umożliwia badanie terapii profilaktycznych i terapeutycznych skierowanych na kluczowy patobiont zaangażowany w rozwój CRC.
Mikrobiota jelitowa odgrywa istotną rolę w zdrowiu i chorobie gospodarza, z dysbiozą mikrobiologiczną jelit, czyli nadmiernym rozrostem niektórych potencjalnie patogennych bakterii (patobiontów), które są charakterystyczne dla kilku stanów chorobowych, w tym chorób sercowo-naczyniowych, zapalnych jelit (IBD) oraz nowotworów1. pks+ Escherichia coli to patobiont wzbogacony w próbki tkanki okrężnicy u pacjentów z IBD2 i rakiem jelita grubego (CRC)3 w porównaniu z osobami zdrowymi. Pronowotworowa aktywność pks+ E. coli jest powiązana z ekspresją klastra genów syntazy polipetydowej (pks) oraz produkcją genotoksyny kolibaktyny4. Kolibaktyna translokuje się do jądra komórek nabłonkowych jelita grubego, prowadząc do powstawania podwójnych pęknięć DNA5 oraz mutacji w kluczowych szlakach związanych z CRC6. Wykazano, że kolonizacja pks+ E. coli przyczynia się do inicjacji guza7 oraz progresji guza3 w przedklinicznych modelach CRC (CAC) związanej z zapaleniem grubo. Ostatnio mutageneza wywołana kolibaktyną została powiązana z wczesnym początkiem CRC 8,9. Częstość występowania wczesnego CRC, występującego u osób poniżej 50. roku życia, wzrasta w ostatnich dekadach i może odwrócić obecny ogólny spadek wskaźników CRC9.
Rola pks+ E. coli w rozwoju CRC, a także w innych aspektach zdrowia gospodarza pośredniczonych przez mikrobiotę, jest nadal wyjaśniana. Ponadto wykazano, że na ekspresję genów pks wpływa kilka czynników, w tym stan zapalny10, stężenia żelaza luminalne11 oraz czynnikidietetyczne 12,13, co otwiera drzwi do interwencji ukierunkowanych na mikrobiotę. Opisano tutaj metodę kolonizacji jelit pks+ E. coli przez doustne gavage u myszy, z użyciem mysiego szczepu szczepu pks+ E. coli NC101 (E. coli NC101). Inne modele oceniły wpływ E. coli NC101 na stan zapalny i karcynogenezę u myszy wolnych od zarazków (GF) monokolonizowanych przez doustny gavage i wymaz z odbytu3, w modelach genetycznie podatnych (IL-10-/-) na zapalenie jelitagrubego 3,14 oraz w modelach chemicznie indukowanych zapalenia jelita grubego i zaburzenia bariery jelitowej15. Jednak opłacalna kolonizacja pks+ E. coli może być również uzyskana w warunkach niezapalnych u myszy wolnych od patogenów specyficznych (SPF) poddanych antybiotykom, aby stworzyć niszę do kolonizacji i ekspansji 14,16,17. Przedstawiono również różne metody wykrywania i ilościowego wykrywania i ilościowego wykrywania pks+ E. coli w odchodach myszy, w tym ilościową amplifikację genu clbP (qPCR), ocenę liczebności rodziny Enterobacteriaceae qPCR oraz odzyskiwanie jednostek tworzących kolonie (CFU) na mediach MacConkey agar specyficznych dla bakterii fermentujących laktozę Gram-ujemną. Metody te mogą być stosowane zamiennie lub w połączeniu z potwierdzeniem obecności pks+ E. coli oraz produkcji kolibaktyny w celach walidacyjnych lub oceny różnic w ekspansji pks+ E. coli w odpowiedzi na interwencje ukierunkowane na mikrobiotę.
Protokół ten służy do oceny wpływu inuliny błonnika pokarmowego na kolonizację i ekspansję pks+ E. coli przez qPCR oraz odzyskiwanie CFU. Inulina to prebiotyk, który wykazano, że sprzyja rozwojowi korzystnych gatunków Bifidobacterium i Lactobacillus w jelitach, a także zwiększa produkcję krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych, które odgrywają ważną rolę w homeostazie jelit. Jednak wykazano, że inulina sprzyja również wzrostowi produkcji pks+ E. coli oraz kolibaktyny, co prowadzi do zwiększonej nowotworów w modelu leczonym przez DSS gruczolacznego poliporozy coli (Apc)+ CRC. Eksperyment ten ocenia ekspansję pks+ E. coli w odpowiedzi na dietetyczną inulinę w modelu mysim bez stanu zapalnego lub uszkodzonej bariery jelitowej.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie procedury były wykonywane zgodnie z wytycznymi Kanadyjskiej Rady Opieki nad Zwierzętami po zatwierdzeniu przez Instytucjonalny Komitet Opieki nad Zwierzętami Centrum Badań Szpitalnych Uniwersytetu Montrealskiego (CRCHUM). Siedmiotygodniowe myszy pozyskano z komercyjnego źródła i aklimatyzowano przez tydzień przed rozpoczęciem eksperymentu. Schematyczne przedstawienie tej metody przedstawiono na Rysunku 1. Szczegóły dotyczące zwierząt, odczynników i sprzętu używanego w tym badaniu są wymienione w Tabeli Materiałów.

Rysunek 1: Schemat przygotowania i kolonizacji pks+ E.coli . Dzień (D)-4: Cztery dni przed gavage'em zacznij myszy z antybiotykami. D-1: 24 godziny przed gavage, usunąć antybiotyki. Przygotuj hodowlę pks+ E. coli do inkubacji na noc. D0: Przygotuj szczepionkę bakteryjną pks+ E. coli . Podaj myszom pks+ E. coli lub środek kontrolny (sól fizjologiczna) za pomocą doustnego gavage jak najszybciej po przygotowaniu szczepionki. D7+ Zbieraj kał myszy w celu wykrywania i ilościowego określenia kolonizacji pks+ E. coli . Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tej figurki.
1. Leczenie antybiotykami
2. Przygotowanie inokulum E. coli NC101 (do n = 12 myszy)
UWAGA: Kroki 2.1-2.8 należy wykonać techniką aseptyczną.
3. Badanie doustne E. coli NC101
4. Pobieranie próbek kału
5. Ekstrakcja DNA bakterii kałowych
6. Potwierdzenie kolonizacji poprzez wykrycie genów clbA i E. coli 16S
7. Ilościowa identyfikacja E. coli NC101 przez odzysk CFU
UWAGA: Wykonaj kroki 7.1-7.7 z użyciem techniki aseptycznej.
8. Ilościowość genu clbP
9. Ilościowa identyfikacja Enterobacteriaceae
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Amplifikacja i wizualizacja genów clbA i E. coli 16S w kałach na końcu za pomocą elektroforezy PCR i żelu wykazała, że choć oba geny były widoczne u myszy skolonizowanych przez E. coli NC101, to tylko gen E. coli 16S był widoczny u myszy kontrolnych, co potwierdza, że E. coli NC101 nie występuje (Rysunek 2B).
Jak można się spodziewać,15 myszy skolonizowanych przez E. coli NC101, które ot...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Pro-rakotwórcze skutki pks+ E. coli produkującego kolibactynę są ostatnio powiązane zarówno ze wzrostem wczesnego zakażenia CRC9, jak i przyjęciem diety "zachodniej"12, czynniki, które będą kształtować trendy CRC w nadchodzących dekadach. Większość modeli kolonizacji pks+ E. coli jest przedstawiona w kontekście nowotworów związanych z zapaleniem jelita grubego, które nie pozwalają na scharakteryzowanie pks+ E. coli w warunkach niezapalnych. Protok...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają żadnych konfliktów interesów do zgłoszenia.
Prace te zostały sfinansowane z grantu od Canadian Institutes of Health Research [CIHR, grant CSV-198232]. Dziękujemy ośrodku zwierzęckiemu CRCHUM. Figurki tworzono przy użyciu BioRender.com.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 0,9% bezpłodnej soli fizjologicznej | Baxter | JF7634 | |
| 10% Inulina na własną dietę | Teklad | TD.240286 | Wyniki reprezentatywne |
| Dieta na zamówienie 50 ppm FeS04 (bez błonnika) | Teklad | TD.120515 | Wyniki reprezentatywne |
| 8-12 tygodniowe samice myszy B6 | Laboratoria Charles River | C57BL/6 | Reprezentatywne wyniki |
| Ampicylina sodowa sól i nbsp; | Wisent Inc | 400-110 XG | |
| Wirówka stołowa | Fisher Scientific | 75004381 | |
| Miernik gęstości komórek | Biochrom | 80-2116-30 | |
| Tubka do hodowla, 13 mL | Sarstedt | 62.515.006 | |
| EcNC101 | Nie ma | Nie ma | Dar od dr. Christiana Jobina z University of North Carolina at Chapel Hill |
| Igła gavage, 38mm x 22 G | Aparat Harvarda Kanada | 34-024 | Niedostępne – Potencjalna alternatywa dostępna jest w Instech Labs (FTP-22-38) |
| Inkubujący orbitalny potrząsacz | VWR | 980153 | |
| Pętla inokulacyjna | Fisher Scientific | 22-363-595 | |
| Rozrzutnik w kształcie litery L | Fisher Scientific | 14-665-230 | |
| Lizogeniczny bulion & nbsp; | Wisent Inc | 800-060 LG | Dodaj 35g proszku LB, 1L wody. Autoklaw przed użyciem. |
| Agar z bulionem lizogenicznym | Wisent Inc | 800-011 LG | Dodaj 35g proszku LB, 1L wody. Autoklaw przed użyciem. |
| Agar MacConkey | Becton Dickinson | 211387 | Dodaj 50g proszku MacConkey do 1L wody. Autoklaw przed użyciem. |
| Zestaw do ekstrakcji DNA mikrobiologicznego | Qiagen | 47016 | |
| Inkubator mikrobiologiczny | Fisher Scientific | 150152633 | |
| Rurka mikrowirówkowa, 1,5 mL | UltiDent Scientific | 73-M150-C | |
| PCR Rotor - rurki z taśmą genową | UltiDent Scientific | 73-V100-RG | |
| Szalka Petriego | Sarstedt | 82.1472.001 | |
| Real-time PCR SYBR Green Master Mix | ThermoFisher | A25742 | |
| Cykler termiczny PCR w czasie rzeczywistym | Badania Corbett | RG-3000A | |
| Rurka z zakrętką, 15 mL | Sarstedt | 62.554.502 | |
| Sodium colistimethate | Fresenius Kabi | C309306 | |
| Sól siarczanowa streptomycyny | Millipore Sigma | S9137 | |
| Rurka ślizgowa tuberkulina, 1 mL | Becton Dickinson | 309659 | |
| Wir | Fisher Scientific | 12-812 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.