Это исследование включает в себя методы, чтобы выявить эффекты на модели рыбы хозяина следующие изменения кожи и кишечника микробиомом сообщества композиции антибиотиком.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Это исследование включает в себя методы, чтобы выявить эффекты на модели рыбы хозяина следующие изменения кожи и кишечника микробиомом сообщества композиции антибиотиком.
Универсальность использования антибиотиков в медицине означает, что понимание последствий для хозяина жизненно важно. Антибиотики часто снижают разнообразие микробиомных сообществ хозяина и изменяют состав микробного сообщества. Многие заболевания, такие как антибиотик-ассоциированный энтероколит, воспалительные заболевания кишечника и метаболические нарушения, связаны с нарушением микробиоты. Сложное взаимодействие между хозяином, микробиомом и антибиотиками требует подходящей модели для изучения взаимодействий хозяина и микробиома. Наши пресноводные позвоночные рыбы служат полезной моделью для исследования универсальных аспектов структуры и функции микробиома слизистой оболочки, а также для анализа последующих эффектов хозяина от изменения микробного сообщества. Методы включают в себя такие проблемы, как заражение известным патогеном рыбы, воздействие фекальных или почвенных микробов, осмотический стресс, токсичность нитратов, анализ роста и измерение моторики кишечника. Эти методы демонстрируют гибкую и полезную модельную систему для быстрого определения фенотипов хозяина.
Было установлено, что антибиотики могут нарушить человеческую микробиомом, ведущую к дисбактериоза, а это означает микробного сообщества дисбаланс. Композиционное изменение микробиоты после лечения антибиотиками было показано для снижения разнообразия сообщества, уменьшить ключевых членов, и изменить метаболизм сообщества, особенно в кишечнике 1, 2. Антибиотик нарушение кишечника микробиомом может уменьшить сопротивление колонизационную к Clostridium несговорчивый 3, 4 и 5 сальмонелл.
Кроме того, нарушение микробиоты был связан с развитием многих синдромов и заболеваний у человека (например, связанные антибиотик энтероколиты, воспалительные заболевания кишечника, нарушения обмена веществ и др.). Антибиотики также широко применяется в сельском хозяйстве в качестве стимуляторов роста вскота и птицы производство 6. Использование этих мощных инструментов не без побочных эффектов, что проявляется в быстром росте устойчивости к антибиотикам, а также последствий нарушенного микробиомом имеет с ее обитаемых хозяином. Многие исследования показали, что использование антибиотик широкого спектра действия имеет долгосрочные последствия для структуры и функции микробиоты, однако побочные эффекты от антибиотика разрушенным микробиомом воздействуя хозяина физиологии являются лишь спекуляциями, которые еще не поддерживаются.
Взаимодействие между принимающими, микробиоты и антибиотики далеко от понимания в сжатой форме. Таким образом, простой и более сговорчивым модель выгодно пролить свет на чрезвычайно сложной системы млекопитающих. Слизистые поверхности в организме человека, в том числе в кишечнике, питают самую высокую плотность и разнообразие микробов, а также самые близкие взаимодействий микроб-хост. Через слизистую оболочку кожи микробиомом из рыбы предложения сeveral преимущества в качестве модельной системы. Костистых рыб (костистых рыб) является одним из самых ранних линий расходиться по смыслу , что позвоночных костистых рыб имеют как врожденные и приобретенные иммунные системы, которые совместно развивались отношения с синантропных бактериальных сообществ 7. Акций рыбьей кожи много особенностей с типом 1 слизистыми оболочками млекопитающих, таких как физиологические функции, компоненты иммунитета, а расположение слизью клеток , продуцирующих 8. Внешнее расположение поверхности рыбы через слизистую оболочку кожи предлагает микробиомом легко манипулировать и экспериментально образца.
Западный гамбузия, Gambusia аШшз (Г. аШшз), представляет собой модель рыбы , которая была использована в прошлом для изучения спаривание и токсикологии 9, 10, 11. Учитывая небольшой размер, численность населения в дикой природе, как инвазивные виды, м inimal затрат по уходу, и выносливые характер, мы разработали Г. аШшз как через слизистую оболочку модели микробиомом. Кроме того, Gambusia разделяют физиологию рождая живых детенышей с живородящих млекопитающих, что является редкостью в видов рыб. Мы завершили наиболее обширное исследование во время рыбьей кожи нормальной микробиоты с использованием 16S профилирование с Gambusia 12. Дальнейшая работа продемонстрировала три отрицательных эффектов на хосте следующие нарушения кожи и микрофлоры кишечника , используя антибиотик широкого спектра действия 13.
Пять различных эффектов были исследованы в рыбе после воздействия антибиотика. Наиболее хорошо известна принимающей преимущество микробиомом является конкурентное исключение патогенных микроорганизмов. Рыба патоген Edwardsiella ictaluri известно, причиной вспышки кишечно септицемии в коммерческих фермах сома 14. E. ictaluri также было показано летально заражают даниокласс = "Xref"> 15, 16 и Gambusia 17. Проблема, с этим патогеном из толщи воды может служить мерой исключения. В качестве сравнения с восприимчивостью к отдельному патогена, выживание при воздействии высокой плотности смешанных организмов также было проведено. Фекалии и богатой органическими веществами почвы использовались как часто встречающихся источников микробных сообществ.
Еще одна роль создана бактериальная кишечника сообщество выполняет это питательных веществ и энергии обработки урожая, тем самым влияя на общую питательную поглощения для хозяина. Как грубое измерение питания, вес тела рыбы сравнивали до и после одного месяца кормили стандартной диете. Антибиотик обработанной рыбы, как в среднем потеряли вес в то время как контроль рыбы в среднем прибавили в весе в течение месяца. Механизм этого недостатка увеличения веса остается неясным. Одним из возможных факторов является время прохождения пищи в кишечнике. ГИ МотиМетод мируемости был адаптирован из данио (Адам Рич, SUNY Брокпорт, личное сообщение) для определения времени транзита. Она до сих пор не определена, если антибиотик обработанной рыбы имеют измененную время транзита.
Общей проблемой опыт в природной среде всех организмов, в особенности рыб, является осмотический стресс. Gambusia было показано , что быстро адаптироваться , когда остро подчеркнуто в высоких концентрациях солености 18. Удивительно, но рыба с микробиомом антибиотик изменен выставленного опускают выживаемость до высокой солевого стресса. Механизм этого нового фенотипа находится под следствием. Другой общий акцент на водных животных, особенно в аквариумах, является токсичной формы азота (аммиака, нитратов и нитритов). Выживание против нитратов существенно не отличалась между антибиотиками и обработанных контрольных рыб. Методы , представленные в этой рукописи могут быть использованы с Gambusia или аналогичной модели , рыб организмов, таких как зебрырыба и оризия, для измерения фенотипы в рыбе следующих экспериментальных манипуляций.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Все эксперименты на животных были проведены в соответствии с утверждением протоколов IACUC, пронумерованных 14-05-05-1018-3-01, 13-04-29-1018-3-01 и 14-04-17-1018-3-01.
1. Сбор животных, обработка и этическим принципам ухода
2. Первичная Антибиотик экспозиции для всех экспериментов
3. микробиомом Добыча
4. Заражение Модель Подготовка и ванны из конкретного патогена
5. Полимикробные вызов с калом & Soil
6. осмотический стресс вызов
7. Нитрат Токсичность Вызова
8. Рост Анализ Индивидуализированного или сгруппированных рыбы
9. Gut Время перехода
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Общая принципиальная схема экспериментальной системы , используемой для изучения рыб - хозяев эффектов от воздействия антибиотика 13 представлена на рисунке 1А и включает в себя метод для извлечения кожи (Фигура 1В) и кишечника (рис 1C) microbiomes из рыбы. Через три дня был выбран период антибактериальной воздействия, поскольку предыдущие данные показывают, что в то время как общая кожа культивируемых количество ...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Некоторые проблемы требуют периода отдыха в чистом ЕПР после лечения антибиотиками препарат расходоваться в тканях рыб. Если период отдыха пропускается затем присутствие антибиотика может запутать результаты, особенно когда анализ включает воздействие бактерий. Для того чтобы исследовать эффекты от измененного состава микробиомом без больших изменений в общем количестве микробов на хосте, предварительные эксперименты мониторинга микробиомом состава (16S профилирующего или весь секвенирование генома) и плотности населени...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторам нечего раскрывать.
Этот проект был частично профинансирован премией FAST (Faculty and Student Team) для TPP и JMC от EURECA (Центр улучшения исследовательского опыта и творческой деятельности студентов) в Государственном университете Сэма Хьюстона.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Rifampicin | Calbiochem | 557303-1GM | |
| Нитрат натрия | Sigma Aldrich | S5506 | |
| Флуоресцеин-меченный анионный декстран 70 кДа | ThermoFisher Scientific | D1823 | |
| Фосфатно-солевой буфер (PBS) таблетки | Calbiochem | 6500-OP | растворяют в воде для получения PBS |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.