RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
ru_RU
Menu
Menu
Menu
Menu
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Целью этого протокола является визуализация формы клеток Candida Albicans и локализации в желудочно-кишечном тракте млекопитающих.
Candida Albicans является грибковым компонентом микрофлоры кишечника у людей и многих других млекопитающих. Хотя C. albicans не вызывает симптомов у большинства колонизированных хостов, комменсальный резервуар действительно служит хранилищем для инфекционных заболеваний, а наличие высоких грибковых титра в кишечнике связано с воспалительным заболеванием кишечника. Здесь мы описываем метод визуализации морфологии клеток C. Albicans и локализации в мышиной модели стабильной колонизации желудочно-кишечного тракта. Колонизация устанавливается с использованием одной дозы C. Albicans у животных, которые были обработаны с пероральными антибиотиками. Сегменты тканей кишечника фиксируются таким образом, что сохраняет архитектуру содержания светила (микроорганизмы и слизь), а также слизистой оболочки хозяина. Наконец, флуоресцентные на месте гибридизации осуществляется с использованием зондов против грибковых rRNA пятно для C. альбиканов и гиф. Ключевым преимуществом этого протокола является то, что он позволяет одновременно наблюдать за морфологией клеток C. albicans и ее пространственной связью со структурами хозяина во время желудочно-кишечной колонизации.
Candida Albicans является грибковым commensal, а также оппортунистических человеческих патогенов. Это дрожжи не хватает определенной экологической ниши и вместо этого распространяется в желудочно-кишечного тракта (GI) тракта, кожи и мочеполового тракта человека и других млекопитающих1. В то время как ранние исследования C. albicans сосредоточены в первую очередь на его потенциал вирулентности, несколько последних докладов показывают, что commensally распространения организмов в кишечнике может играть важную роль в нормальном здоровье, в том числе иммунного развития хост2,3,4. Для облегчения исследований C. Albicans commensalism в кишечнике млекопитающих, мы разработали модель мыши стабильной колонизации Г. И. и флуоресценции на месте гибридизации (FISH) метод визуализации грибковых дрожжевых клеток и гифы в кишечный просвет.
За некоторыми исключениями5,лабораторно воспитанных мышей, как правило, проявляют устойчивость к грибковой колонизации пищеварительного тракта. Устойчивость к колонизации, как полагают, опосредовано конкретными бактериальными видами; однако, это может быть преодолено путем лечения животных антибиотиками6,7 или использование химически определенной диеты, которая предположительно изменяет состав бактериальных видов8,9. Аналогичным образом, у людей, использование антибиотиков широкого спектра был связан с C. Albicans разрастание и распространение10. Наша модель колонизации морин использует антибиотики широкого спектра для установления колонизации C. albicans иммунокомпетентных, условно выращенных мышей. Пенициллин и стрептомицин подаются в питьевую воду животных в течение одной недели до gavage с 108 колоний формирования единиц (CFUs) C. Albicans. До тех пор, как антибиотик-настояна вода продолжается, C. albicans будет размножаться через желудочно-кишечного тракта, достигнув фекальные титры 106108 CFUs/g. Несмотря на высокий уровень грибковой колонизации, животные остаются здоровыми и набираются вес с той же скоростью, что и неинфицированные элементы управления. Эта модель была успешно использована для скрининга и характеризуют несколько C. Albicans commensalism факторов11,12.
Как и другие члены грибкового царства, C. albicans способен к огромной морфологической пластичности13. В условиях in vitro было показано, что переход между по крайней мере шестью одноклеточными типами дрожжевых клеток, а также многоклеточными гифами и псевдогифами. Переход от дрожжей к гифе является одним из его наиболее характерных атрибутов вирулентности, и гифы и псевдогифы преобладают в большинстве моделей болезней млекопитающих, а также в инфицированных человеческих тканях. Для определения локализации C. albicans и морфологии клеток в пищеварительном тракте, мы разработали метод FISH для окрашивания дрожжей и гиф в фиксированных гистологических разделах. Зонды состоят из флуоресцентно помеченных олигонуклеотидов ДНК, которые гибридизируются с грибковой 23S рибосомной РНК (rRNA), которая распространяется по всей грибковой цитоплазме. Поскольку ткани хозяина фиксируются таким образом, что сохраняет трехмерную архитектуру кишечника, в том числе слизистую оболочку хозяина, пищеварительный материал, бактериальную микробиоту и слизь в просвете кишечника, эта техника позволяет локализацию грибковых веществ клетки по отношению к этим ориентирам, когда окрашенные. Техника FISH выгодно отличается от традиционных гистологических пятен для грибов, таких как периодическая кислота Шифф (PAS) или метиламин-серебро Гомори (GMS), а также коммерчески доступные противогрибковые антитела, потому что эти реагенты не специфичны для К. Альбиканс. Кроме того, стандартные фиксаторы удалить слизистой слой и нарушить другое содержимое просвета кишечника14,15.
В этой статье мы предоставляем подробные инструкции по установлению полноценной C. Albicans колонизации мыши желудочно-кишечного тракта, для вскрытия пищеварительного тракта от эвтаназии животных, для фиксации тканей таким образом, что сохраняет светило архитектуры, а также для обнаружения C. albicans в тканях хозяина с помощью FISH. В дополнение к дикому типу и мутантным штаммам C. Albicans, метод gavage может быть использован для доставки других микроорганизмов. Техника фиксации была бы полезна для любого исследования, в котором желательно сохранение содержимого кишечника. Процедура FISH может быть завершена в течение дня и может быть использована для локализации нескольких грибковых видов с помощью нескольких, дифференциально обозначенных зондов.
Меры, описанные ниже, были одобрены Институциональным комитетом ucSF по уходу за животными и использованию (IACUC).
1. Колонизация желудочно-кишечного тракта мышей с C. Albicans использованием устного гаважа
2. Подготовка желудочно-кишечных тканей для гистологии
ПРИМЕЧАНИЕ: Этот раздел протокола адаптирован от Johansson и Hansson16.
3. Проверка новых зондов
ПРИМЕЧАНИЕ: Следующий протокол для проверки зондов C. Albicans был адаптирован из Swidsinski et al.17.
4. FISH Sstaining в Тканях ЖЕЛУДОЧНО-кишечного тракта
В соответствии с инструкциями, результатом этой техники будет флуоресцентная маркировка ядер в эпителии хозяина, слизи и C. albicans в секционированных тканях Г. Дикий тип Candida Albicans клетки должны появиться как круглые, одноклеточные дрожжевые клетки или очень удлиненные, иногда ветвления, многоклеточные гифы (клеточные деления не будут очевидны в гифае). Мутанты C. albicans могут дополнительно казаться более мелкими, слегка удлиненных «серыми» дрожжами или более крупными, слегка удлиненным «ГУТ» (желудочно-кишечный переход) или «непрозрачными» дрожжами.
На рисунке 1 изображена кормящую игла, используемая для перорального гаважа, а также ключевые положения иглы во время процедуры гаважа. Рисунок 2 обеспечивает типичную установку, используемую для вскрытия органов и появления сегментов GI мыши.
Рисунок 3 отображает FISH окрашивание различных типов клеток C. albicans после распространения в пробирке и в модели мыши. На рисунке 3А показана флуоресценция и фазовые изображения фиксированных, пермяковых, в ипроколовых гифах. Гифа образование было индуцировано с жидкостью Ли в среднем18 с 2% N-ацетилглукосамин, рН 6,8 при 37 градусов по Цельсию. На рисунке 3B показаны флуоресценция и фазовые изображения фиксированных, пермяковых, в пробирковых дрожжевых клеток. Рисунок 3C, D показывает фиксированные, permeabilized, в пробирке-распространяемых клеток GUT и непрозрачных клеток, соответственно. GUT и непрозрачные типы клеток морфологически неразличимы, за исключением случаев, когда визуализированы путем сканирования электронной микроскопии. Пожалуйста, обратите внимание, что FISH окрашивания в пробирке-распространяемых клеток будет неоптимальным, если клетки не хорошо пронизаны. Пример слабого и рассеянного окрашивания показан на рисунке 3C. Для достижения наилучших результатов, клеточная фиксация и условия промеялизации должны быть определены эмпирически для каждого типа клеток и видов, которые будут исследованы. К счастью, рекомендуемый протокол визуализации C. albicans в секционированных тканях производит более последовательную пермяковую.
Рисунок 3E-G изображают C. albicans в мышитолстой толстой кишки, окрашенные C. Albicans-специфическийзонд(Рисунок 3E) или panfungal зонд(Рисунок 3F,G). C. Albicans появляется красным на этих изображениях, ядра клетки-хозяина синие, а слой слизи зеленый. Как круглые дрожжи, так и высокоудлинные гифы (белые наконечники стрел) встречаются в толстом кишечнике. Обратите внимание, что окрашивание ярче с panfungal зонда. Рисунок 3G изображает ume6 мутант в том же отсеке, окрашенные panfungal зонд. Ume6 кодирует транскрипции фактор, который необходим для формирования гифы в условиях in vitro19 . Интересно, что дрожжи заблокирован фенотип отображается этот мутант в условиях пробирки не recapitulated в кишечнике, предполагая, что избыточный фактор должен быть активирован в принимающей12. На рисунке 4 изображено появление дикого типа C. albicans в различных сегментах гутерришного желудочно-кишечного тракта, включая регионы, непосредственно прилегающие к слизистой оболочке хозяина, и более центральные участки промывки кишечника.

Рисунок 1: Ключевые положения иглы кормления во время gavage. (A) Кормление иглы. (B) Кормление иглы мяч вставляется в сторону языка. (C) Кормление иглы в вертикальном положении с вставкой в пищеводе. (D) Кормление иглы вставляется в желудок с несколькими миллиметрами видимых над носом. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Рисунок 2: Макет вскрытия примера. (A) Рассеиваните площадку и инструменты. (B) Вырезанный желудочно-кишечный тракт. Проксимальные (эзофаг) до дистальных (анус) разделов: I. Stomach. II. Проксимальный тонкий кишечник. III. Средний тонкий кишечник. IV. Дисталь тонкого кишечника. В. Чекум. VI. Толстая кишка. Розовые разбитые пограничные ящики указывают на то, что ткани должны быть исправлены. (C)Ткани, расположенные в кассетах. Римские цифры такие же, как в панели B. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Рисунок 3: Репрезентативные изображения FISH-окрашенных C. Albicans. ( A) FISH C. Albicans гифы, выращенные в средствах массовой информации жидкости Ли18 с 2% N-ацетилглукосамин, рН 6.8. (B) FISH C. Albicans круглые дрожжевые клетки, выращенные на YEPD и 2% агарпластин. (C)FISH Из C. albicans GUT-клеток (ySN1045), выращенных на ЕМПД и 2% агарных пластинах. (D) FISH Из C. Albicans непрозрачные клетки, выращенные на YEPD и 2% агар пластин. (E) Дикий тип C. albicans (ySN250) в толстой кишке, окрашенных C. Albicans-специфическийзонд. (F) Дикий тип C. Альбиканы в толстой кишке, окрашенные панфунгальным зондом. (G) Ume6 мутант (ySN1479) в толстой кишке, окрашенные panfungal зонд: красный C. Albicans, синий является хозяином эпителиальных ядер, и зеленый муцин. Стрелы указывают на гифы. Стрелки указывают на дрожжи. Шкала баров No 20 мкм. Изображения F и G адаптированы из Witchley et al.12. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Рисунок 4: Появление окрашенных РЫБами C. Albicans в различных кишечных отсеках. Дикий тип C. Albicans показан в указанных сегментах тракта GI мыши. В каждом отсеке изображения изображают область, прилегающую к слизистой оболочке хозяина, и центральную область просвета кишечника. Окрашивание было выполнено с панфунгевого зонда. Шкала бар 20 мкм. Изображения адаптированы из Witchley et al.12. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
| Запасы антибиотиков (200x) | |||
| Пенициллин G | 181 мг/мл | ||
| Стрептомицина | 400 мг/л | ||
| Метакарн | |||
| Фондовая | Окончательная концентрация | Объем | Единиц |
| Метанола | 60% | 300 | Мл |
| Хлороформе | 30% | 150 | Мл |
| Ледниковая уксусная кислота | 10% | 50 | Мл |
| Решение гибридизации | |||
| Фондовая | Окончательная концентрация | Объем | Единиц |
| 1 M Tris-HCl, рН 7.4 | 20 мМ | 20 | Мкл |
| 5 M NaCl | 0,9 м | 180 | Мкл |
| 10% SDS | 0.10% | 10 | Мкл |
| 100% формамид | 1.00% | 10 | QL (сохраняется в небольших аликвотах при -20 градусов по Цельсию между использованием) |
| Безrза | 780 | Мкл | |
| Решение для мытья FISH | |||
| 1 M Tris-HCl, рН 7.4 | 20 мМ | 1 | Мл |
| 5 M NaCl | 0,9 м | 9 | Мл |
| Безrза | 40 | Мл | |
| Муцин-ядерный окрашивающий раствор | |||
| DAPI, 10 мкг/мл | 20 нг/мл | 2 | Мкл |
| лектин, 40 мкг/мл | 1,6 мкг/мл | 40 | Мкл |
| PBS, рН 7.4 | 958 | Мкл |
Таблица 1: Типичные объемы и концентрации решений, используемых в этом протоколе.
Авторам нечего раскрывать.
Целью этого протокола является визуализация формы клеток Candida Albicans и локализации в желудочно-кишечном тракте млекопитающих.
Авторы хотели бы поблагодарить Каролину Тропини, Кэтрин Нг, Джастина Зонненга и KC Huang за рекомендации по разработке методики FISH. Тереза О'Мира предоставила полезные комментарии по рукописи, а Мириам Леви помогала с фотографией. Эта работа была поддержана NIH гранты R01AI108992, R01DK113788, и Берроуз Добро пожаловать премии в патогенеза инфекционных заболеваний.
| 1 мл шприц | BD | 309659 | может быть заменен у любого производителя |
| BHI кровяной агар | может быть заменен у любого производителя | ||
| C. albicans FISH зонд | IDT DNA Technologies | по индивидуальному заказу | |
| Камера для гибридизации инкубационная | водонепроницаемая камера предназначена для уменьшения испарения | ||
| Хлороформ | Sigma | C2432 | >=99,5% |
| DAPI | Roche | 10236276001 | может быть заменен у любого производителя |
| Салфетки для деликатных задач | Kimberley-Clark | 34256CT | Kimwipes |
| D-глюкоза | Sigma | G7021-5KG | может быть заменен у любого производителя |
| Этанол | Sigma | E7023 | класс молекулярной биологии |
| Подающие иглы | Каденс, Инк. | 7910 | металл; 20 X1-1/2" W/2-1/4; может быть автоклавирован для стерилизации |
| FITC-UEA-1 | Sigma | L9006-1MG | другие доступные флуорофоры |
| FITC-WGA | Sigma | L4895-2MG | другие доступные флуорофоры |
| Поролоновые прокладки | Fisher | 22038221 | Заказать поролоновые прокладки, которые поместятся в кассетах |
| Формамид | Sigma | 47671 | класс молекулярной биологии |
| Ледяная уксусная кислота | Macron Fine Chemicals | MK881746 | реагент ACS, >=99,5% |
| Стеклянная банка для коплина | Fisher | 08-815 | вмещает до 10 слайдов подряд |
| Гистологические кассеты | Simport | M512 | Глубокие кассеты, чтобы слепая кишка не раздавливалась |
| Гибридизационные покровные стекла | Sigma | GBL712222 | без РНКазы |
| Гибридизационная печь | может быть заменен у любого производителя | ||
| LB | может быть заменен у любого производителя | ||
| Среда | Ли | приготовлена, как описано в Lee et al. 1975 | |
| Methanol | Sigma | 179337 | реагент ACS, >=99,8% |
| Mice | Charles River Laboratories | 028 | взрослый BALB/c; 18-21 грамм (8-10 недель) |
| Параформальдегид | Fisher | 50-980-487 | 16% раствор |
| парафинового воска | Sigma | P3558-1KG | Парапласт для встраивания в ткани |
| PBS, pH 7,4 | UCSF Cell Culture Facility Media Production Unit | CCFAL003 | кальций, без магния; может быть заменен у любого производителя |
| Penicillin G | Sigma | PENNA-100MU | |
| Sabouraud декстроза агар | может быть заменен у любого производителя | ||
| Физиологический раствор | Baxter | 2F7123 | стерильный, может быть заменен у любого производителя |
| Хлорид натрия (NaCl) | Sigma | S3014 | может быть заменен у любого поставщика; поддерживать отсутствие РНКазы |
| Додецилсульфат натрия (SDS) | Sigma | L3771 | может быть заменен у любого производителя; поддерживать |
| стрептомицин | без | РНКазы SigmaS9137-100G | |
| Шприц-ручка Super PAP | Life Technologies | 8899 | может быть заменена от любого производителя |
| Tris-HCl | Sigma | T3253 | может быть заменена от любого производителя; поддерживать отсутствие РНКазы |
| Vectashield | Vector Laboratories | H-1000 | не содержит |
| DAPI Xylenes | Sigma | 214736 | реагент марки |
| YEPD | может быть Заменяется у любого поставщика |