Этот протокол описывает необходимые шаги для колонизации мышей с pks+ Escherichia coli в невоспалительных условиях, а также неинвазивные методы валидации колонизации и оценки расширения pks+ E. coli в фекалиях.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Этот протокол описывает необходимые шаги для колонизации мышей с pks+ Escherichia coli в невоспалительных условиях, а также неинвазивные методы валидации колонизации и оценки расширения pks+ E. coli в фекалиях.
pks+ Escherichia coli всё чаще связана с развитием колоректального рака (CRC), особенно среди быстро растущей группы молодых пациентов с ранним началом КРК. Штаммы pks+ E. coli производят генотоксин колибактин, известный тем, что вызывает разрывы двухцепочечной ДНК и мутации в путях пролиферации и дифференцировки клеток, связанных с CRC. В этой статье подробно описан метод колонизации pks+ E. coli у мышей в невоспалительных условиях — от приготовления бактериального инокулума до подтверждения колонизации. После ночной инкубации штам pks+ E . coli E. coli NC101 вводится мышам с антибиотиками через оральный гаваж. Колонизация в кале оценивается путем количественного определения количества грамотрицательных колониообразующих единиц (CFU), ферментирующих лактозу, а также количественной амплификации ПЦР. С помощью этого протокола было показано, что после успешной колонизации мышей C57BL/6 E. coli NC101 добавка пищевыми волокнами инулином способствовала росту pks+ E. coli, что отражается в увеличении восстановления CFU, большей концентрации семейства Enterobacteriaceae и повышении уровня clbP Джин. В итоге эта модель позволяет изучать профилактические и терапевтические методы, направленные на ключевой патобионт, участвующий в разработке CRC.
Известно, что микробиота кишечника играет значительную роль в состоянии здоровья и заболеваниях хозяина, включая микробный дисбиоз кишечника, то есть чрезмерный рост некоторых потенциально патогенных бактерий (патобионтов), что является отличительной чертой ряда заболеваний, включая сердечно-сосудистые заболевания, воспалительные заболевания кишечника (ВЗК) ирак 1. pks+ Escherichia coli — это патобионт, который обогащается образцами тканей толстой кишки у пациентов сВЗК 2 и колоректальным раком (CRC)3 по сравнению со здоровыми пациентами. Проопухологенная активность pks+ E. coli связана с экспрессией кластера гена поликетидсинтазы (pks) и выработкой генотоксинаколибактина 4. Колибактин транслокационируется в ядро эпителиальных клеток толстой кишки, что приводит к образованию двухцепочечныхразрывов ДНК 5 и мутациям в ключевых путях, связанных с CRC,6. Колонизация pks+ E. coli способствует возникновениюопухоли 7 ипрогрессированию 3 в доклинических моделях колитно-ассоциированного CRC (CAC). В последнее время мутагенез, индуцированный колибактином, был связан с ранним началом CRC 8,9. Частота раннего начала КРК, возникающая у лиц младше 50 лет, растёт в последние десятилетия, с потенциалом обратить текущее общее снижение частотыКРК 9.
Роль pks+ E. coli в развитии CRC, а также в других аспектах здоровья хозяина, опосредованных микробиотой, продолжает выясняться. Кроме того, показано, что на экспрессию гена pks влияет несколько факторов, включаявоспаление 10, концентрации люминальногожелеза 11 и диетическиефакторы 12,13, что открывает двери для вмешательств, направленных на микробиоту. Здесь описан метод колонизации кишечника pks+ E. coli с помощью орального гаважа у мышей с использованием мышиного штамма штамма pks+ E. coli NC101 (E. coli NC101). Другие модели оценивали влияние E. coli NC101 на воспаление и канцерогенез у мышей без микробов (GF), моноколонизированных с помощью орального гаважа и ректальногомазка 3, в генетически чувствительных (IL-10-/-) моделяхколита 3,14, а также в химически индуцированных моделях воспаления толстой кишки и нарушения барьеракишечника 15. Однако экономически эффективная колонизация pks+ E. coli также может быть получена в невоспалительных условиях у мышей без специфических патогенов (SPF), предварительно обработанных антибиотиками, чтобы создать нишу для колонизации ирасширения 14,16,17. Также представлены различные методы обнаружения и количественной оценки pks+ E. coli в фекалиях мышей, включая количественную амплификацию гена clbP с помощью ПЦР (qPCR), qPCR-оценку численности семейства Enterobacteriaceae и восстановление колониообразующих единиц (CFU) на агарных средах МакКонки, специфичных для грамотрицательных бактерий, ферментирующих лактозу. Эти методы могут использоваться взаимозаменяемо или совместно для подтверждения наличия pks+ E. coli и выработки колибактина в целях валидации или для оценки различий в расширении pks+ E. coli в ответ на вмешательства, направленные на микробиоту.
Здесь этот протокол используется для оценки влияния пищевого инулина на колонизацию и расширение pks+ E. coli с помощью qPCR и восстановления CFU. Инулин — пребиотик, который способствует росту полезных видов Bifidobacterium и Lactobacillus в кишечнике, а также увеличивает выработку короткоцепочечных жирных кислот, играющих важную роль в гомеостазекишечника 18. Однако было показано, что инулин также способствует росту pks+ E. coli и выработке колибактина, что приводит к увеличению опухологенеза в модели аденоматозного полипоза coli (Apc)Min/+ CRC, леченной с помощью DSS. В данном эксперименте оценивается расширение pks+ E. coli в ответ на пищевой инулин в модели мышей без воспаления или нарушения барьера кишечника.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Все процедуры проводились в соответствии с руководящими принципами Канадского совета по уходу за животными после утверждения Институционального комитета по уходу за животными Центра исследований больницы Университета Монреаля (CRCHUM). Семинедельные мыши были получены из коммерческого источника и акклиматизированы в течение недели перед началом эксперимента. Схематическое представление этого метода представлено на рисунке 1. Детали животных, реагентов и оборудования, использованных в этом исследовании, приведены в Таблице материалов.

Рисунок 1: Схема подготовки и колонизации pks+ E.coli . День (D)-4: За четыре дня до гаваджа начните принимать антибиотики мышам. D-1: за 24 часа до гава, удалите антибиотики. Подготовьте культуру pks+ E. coli для ночной инкубации. D0: Подготовьте бактериальный инокулум pks+ E. coli . Введите мышам pks+ E. coli или средство для контроля средств (физиологический раствор) перорально после подготовки инокулума. D7+ Собирать фекалии мышей для обнаружения и количественной оценки колонизации pks+ E. coli . Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.
1. Лечение антибиотиками
2. Подготовка инокулюма E. coli NC101 (до n = 12 мышей)
ПРИМЕЧАНИЕ: Шаги 2.1-2.8 следует выполнять с использованием асептической техники.
3. Оральная индукция E. coli NC101
4. Сбор образцов фекалий
5. Экстракция ДНК из фекальных бактерий
6. Подтверждение колонизации путем обнаружения генов clbA и E. coli 16S
7. Количественная оценка E. coli NC101 методом восстановления с помощью CFU
ПРИМЕЧАНИЕ: Выполните шаги 7.1-7.7 с использованием асептической техники.
8. Количественная оценка гена clbP
9. Количественная оценка Enterobacteriaceae
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Амплификация и визуализация генов clbA и E. coli 16S в фекалиях в конечной точке с помощью ПЦР и электрофореза с помощью гель-электрофореза показали, что хотя оба гена были видны у мышей, колонизированных E. coli NC101, у контрольных мышей был виден только ген E. coli 16S, что подтверждает, что E . coli NC101 отсутствует (рисунок 2B).
Как иожидалось 15, колонизир...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Проканцерогенные эффекты pks+E. coli, производящих колибактин, недавно связывают как с ростом ранней стадииCRC-9, так и с внедрением «западной»диеты 12 — факторов, которые продолжат формировать тенденции CRC в ближайшие десятилетия. Большинство моделей колонизации pks+ E. coli представлены в контексте рака, ассоциированного с колитом, что не позволяет охарактеризовать pks+ E. coli в невоспалительных условиях. Этот...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
У авторов нет конфликта интересов, которые можно было бы заявлять.
Эта работа была профинансирована грантом Канадских институтов исследований здравоохранения [CIHR, грант CSV-198232]. Мы благодарим животноводческое учреждение CRCHUM. Фигурки создавались с помощью BioRender.com.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 0,9% стерильного физиологического раствора | Бакстер | JF7634 | |
| 10% индивидуальная диета с инулином | Теклад | TD.240286 | Репрезентативные результаты |
| 50 ppm FeS04 (без клетчатки) индивидуальная диета | Теклад | TD.120515 | Репрезентативные результаты |
| Самки B6 в возрасте 8-12 недель | Лаборатории Чарльз-Ривер | C57BL/6 | Репрезентативные результаты |
| Ампициллин соль натрия | Wisent Inc | 400-110 XG | |
| Настольная центрифуга | Фишер Сайентифик | 75004381 | |
| Измеритель плотности ячеек | Biochrom | 80-2116-30 | |
| Культивная трубка, 13 мл | Сарштедт | 62.515.006 | |
| EcNC101 | Н/Д | Н/Д | Подарен доктором Кристианом Джобином, Университет Северной Каролины в Чапел-Хилл; |
| Стрелка с гаваджем, 38 мм x 22 G | Гарвардский аппарат Канады | 34-024 | Больше недоступен — потенциальная альтернатива доступна в Instech Labs (FTP-22-38) |
| Инкубационный орбитальный шейкер | VWR | 980153 | |
| Инокуляционная петля | Фишер Сайентифик | 22-363-595 | |
| L-образный распредитель | Фишер Сайентифик | 14-665-230 | |
| Лизогенический бульон | Wisent Inc | 800-060 LG | Добавьте 35 г порошка LB 1 л воды. Автоклав перед использованием. |
| Лизогенный бульон агар | Wisent Inc | 800-011 LG | Добавьте 35 г порошка LB 1 л воды. Автоклав перед использованием. |
| Агар МакКонки | Бектон Дикинсон | 211387 | Добавьте 50 г порошка MacConkey в 1 литр воды. Автоклав перед использованием. |
| Набор для экстракции микробной ДНК | Цягэн | 47016 | |
| Микробиологический инкубатор | Фишер Сайентифик | 150152633 | |
| Микроцентрифугальная трубка, 1,5 мл | UltiDent Scientific | 73-M150-C | |
| ПЦР-ротор — генные ленточные трубки | UltiDent Scientific | 73-V100-RG | |
| Чашка Петри | Сарштедт | 82.1472.001 | |
| Реальный ПЦР SYBR Green Master Mix | ThermoFisher | A25742 | |
| Термический циклер ПЦР в реальном времени | Исследования Корбетта | RG-3000A | |
| Трубка с крышкой, 15 мл | Сарштедт | 62.554.502 | |
| натрий колистаймта | Фрезениус Каби | C309306 | |
| Соль сульфата стрептомицина | Миллипор Сигма | S9137 | |
| Туберкулиновая скользящая трубка, 1 мл | Бектон Дикинсон | 309659 | |
| Вихрь | Фишер Сайентифик | 12-812 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.