Summary

昆虫<em>ハチノスツヅリガ</em>細菌性病因を調査するための強力な感染モデルとして

Published: December 11, 2012
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Summary

大きいワックス蛾の幼虫の経口およびイントラhaemocolic感染<em>ハチノスツヅリガ</em>記載されている。この昆虫は昆虫だけでなく、哺乳類の日和見菌の病原因子を研究するために使用することができます。昆虫の飼育、感染との実施例の方法<em生体内で></em>分析が記載されている。

Abstract

細菌の病原性の研究は、多くの場合、適切な動物モデルを必要とします。感染の哺乳動物モデルは高価であり、倫理的な問題が発生することがあります。感染モデルとして昆虫の使用は貴重な代替手段を提供します。このような線虫のような他の非脊椎動物モデルのホストに比べ、昆虫は、抗菌防御の比較的高度なシステムを持って、その結果、より多くの哺乳類の感染過程に関連する情報を生成する可能性があります。哺乳類と同様に、昆虫は、複雑な自然免疫系1を所有しています 。体液中の細胞は、微生物の侵略を貪食または封入することが可能であり、かつ体液性応答はリゾチームと小さな抗菌ペプチド2,3の誘導生産を含む。また、アナロジーは昆虫幼虫中腸および哺乳類消化器系の腸細胞の上皮細胞間に発見されています。このような細胞接着などの細菌感染過程に不可欠な最後に、いくつかの基本的なコンポーネントへの抵抗抗菌ペプチド、組織の劣化や酸化ストレスへの適応は、昆虫や哺乳類1の両方で重要であると思われる。このように、昆虫は哺乳類の感染症に関与微生物の病原因子の同定および特徴付けのための多価ツールです。

大きいワックス蛾ハチノスツヅリガの幼虫は、 黄色ブドウ球菌プロテウス·ブルガリなどの哺乳動物の真菌( フザリウム·オキシスポルムアスペルギルスフミガタカンジダ·アルビカンス )および細菌性病原体を含む微生物感染症の広い範囲の病因に有用な洞察を提供することが示されている、 セラチア、緑膿菌リステリア菌腸球菌 4-7。かかわらず、細菌種の、キューティクルを通して直接注入することにより感染ガレリア幼虫を用いて得られた結果は、一貫してシミのそれらと相関LAR哺乳類研究:哺乳動物モデルで減衰された細菌株は、 ガレリアの低い病原性を示すもので、重篤なヒトへの感染を引き起こす株は、 ガレリアモデル8-11の強毒性である。 ガレリアの経口感染が化合あまり使用され、追加され、特定の毒素のように、死亡率に到達するために必要とされています。

G. mellonella幼虫存在するいくつかの技術的な利点:彼らはこのように細菌の定義された用量の注入を可能にする、(蛹化前の終齢幼虫が250ミリグラム約2cm長いとウェイトです)比較的大である、彼らは、様々な温度(20℃で飼育することができる30℃〜C)と感染症研究は、哺乳類の環境を模倣した実験を可能にする、37℃12,13の上に15℃の間で行うことができる。また、昆虫の飼育は簡単で、比較的安価です。幼虫の感染症はいくつかの手段、includinによって細菌の病原性を監視することができますLD 50 14グラムの計算では、細菌の生存15,16および感染過程17の検査の測定。ここでは、Gのすべてのライフステージをカバーする、昆虫の飼育を記述mellonella。口腔内およびhaemocoelic:我々は、接種の2つのルートによる感染の詳細なプロトコルを提供します。このプロトコルに使用される細菌のモデルは、 セレウス菌 、胃腸にだけでなく、他の重篤な局所または全身性日和見感染18,19に関与グラム陽性病原体である。

Protocol

1。昆虫飼育卵から終齢幼虫への全サイクルは、25℃で約5週間です1つまたは2つの追加の週は、大人の蝶を得るために必要とされている。 少なくとも100蛹または新しくマージされた大人のGを置く5リットルの金網ケージ内mellonella蝶 。男性蝶は10〜15 mmを測定します。成人男性蛾がかすかな光と闇のマーキングとベージュです。 20ミリメートルの周りの?…

Representative Results

G.に細菌のイントラhaemocoelic注入mellonellaは、いくつかのヒト病原体の自然免疫因子に対する組織損傷および抵抗を扱う多くの病原因子の同定のために非常に有用であることが証明されています。例として、 図2A は Bの様々な用量の注射後、昆虫の死亡率を表すセレウス菌 (野生型と変異株)22は、 図2Bは、Gの感染後の細菌の…

Discussion

昆虫、特に幼虫期の使用は、いくつかの病原体の感染モデルとして、頻繁になってきています。いくつかの側面のための選択のモデルは、大人と幼虫期の1,2の両方として使用ショウジョウバエ (フライモデル)です。鱗翅目昆虫G. mellonellaも主注射することにより細菌の病原性を検定するために使用されています。哺乳類の病原体が研究されている場合ショ?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

私たちは、優れた技術支援のためにエリザベートギュメ、クリストフ·ビュイソンとルドビクBridouxに感謝したいと思います。我々は、システムの初期設定のためのシルヴィーSalamitouとSINDA Fedhilaに大いに世話になっています。

Materials

Name of the reagent Company Catalogue number Comments (optional)
Wax and pollen La Ruche Roanaise 303000 Any honey producer
Automated syringe pump KD Scientific KDS 100  
Syringe 1 ml Terumo BS 01T  
Needle 0.45 x 12 mm Terumo NN 2613R  
Petri dish 5 cm VWR 89000-300  
Needle 30G, 25 mm hypodermic Burkard Mfg. Co. Ltd. PDE0005  

References

  1. Lemaitre, B., Hoffmann, J. The host defense of Drosophila melanogaster. Annu. Rev. Immunol. 25, 697-743 (2007).
  2. Vodovar, N., Acosta, C., Lemaitre, B., Boccard, F. Drosophila: a polyvalent model to decipher host-pathogen interactions. Trends Microbiol. 12, 235-242 (2004).
  3. Dalhammar, G., Steiner, H. Characterization of inhibitor A, a protease from Bacillus thuringiensis which degrades attacins and cecropins, two classes of antibacterial proteins in insects. Eur. J. Biochem. 139, 247-252 (1984).
  4. Jander, G., Rahme, L. G., Ausubel, F. M. Positive correlation between virulence of Pseudomonas aeruginosa mutants in mice and insects. J. Bacteriol. 182, 3843-3845 (2000).
  5. Purves, J., Cockayne, A., Moody, P. C., Morrissey, J. A. Comparison of the regulation, metabolic functions, and roles in virulence of the glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase homologues gapA and gapB in Staphylococcus aureus. Infect. Immun. 78, 5223-5232 (2010).
  6. Chadwick, J. S. Serological responses of insects. Fed. Proc. 26, 1675-1679 (1967).
  7. Chadwick, J. S., Caldwell, S. S., Chadwick, P. Adherence patterns and virulence for Galleria mellonella larvae of isolates of Serratia marcescens. J. Invertebr. Pathol. 55, 133-134 (1990).
  8. Gao, W., et al. Two novel point mutations in clinical Staphylococcus aureus reduce linezolid susceptibility and switch on the stringent response to promote persistent infection. PLoS Pathog. 6, e1000944 (2010).
  9. Peleg, A. Y., et al. Reduced susceptibility to vancomycin influences pathogenicity in Staphylococcus aureus infection. J. Infect. Dis. 199, 532-536 (2009).
  10. Salamitou, S., et al. The plcR regulon is involved in the opportunistic properties of Bacillus thuringiensis and Bacillus cereus in mice and insects. Microbiology. 146, 2825-2832 (2000).
  11. Cadot, C., et al. InhA1, NprA and HlyII as candidates to differentiate pathogenic from non-pathogenic Bacillus cereus strains. J. Clin. Microbiol. 48, 1358-1365 (2010).
  12. Rejasse, A., et al. Temperature-dependent production of various PlcR-controlled virulence factors in Bacillus weihenstephanensis strain KBAB4. Appl. Environ. Microbiol. 78, 2553-2557 (2012).
  13. Jones, R. T., et al. Photorhabdus adhesion modification protein (Pam) binds extracellular polysaccharide and alters bacterial attachment. BMC Microbiol. 10, 141 (2010).
  14. Finney, D. J. . Probit analysis. , (1971).
  15. Fedhila, S., Nel, P., Lereclus, D. The InhA2 metalloprotease of Bacillus thuringiensis strain 407 is required for pathogenicity in insects infected via the oral route. J. Bacteriol. 184, 3296-3304 (2002).
  16. Guillemet, E., et al. The InhA metalloproteases of Bacillus cereus contribute concomitantly to virulence. J. Bacteriol. 192, 286-294 (2010).
  17. Nielsen-LeRoux, C., Gaudriault, S., Ramarao, N., Lereclus, D., Givaudan, A. How the insect pathogen bacteria Bacillus thuringiensis and Xenorhabdus/Photorhabdus occupy their hosts. Curr. Opin. Microbiol. 15, 1-12 (2012).
  18. Bottone, E. J. Bacillus cereus, a volatile human pathogen. Clin. Microbiol. Rev. 23, 382-398 (2010).
  19. Stenfors Arnesen, L., Fagerlund, A., Granum, P. From soil to gut: Bacillus cereus and its food poisoning toxins. FEMS Microbiol. Rev. 32, 579-606 (2008).
  20. Lecadet, M., Blondel, M. O., Ribier, J. Generalized transduction in Bacillus thuringiensis var. berliner 1715, using bacteriophage CP54. Ber. J. Gen. Microbiol. 121, 203-212 (1980).
  21. Sanchis, V., Agaisse, H., Chaufaux, J., Lereclus, D. Construction of new insecticidal Bacillus thuringiensis recombinant strains by using the sporulation non-dependent expression system of cryIIIA and a site specific recombination vector. J. Biotechnol. 48, 81-96 (1996).
  22. Tran, S. L., Guillemet, E., Gohar, M., Lereclus, D., Ramarao, N. CwpFM (EntFM) is a Bacillus cereus potential cell wall peptidase implicated in adhesion, biofilm formation and virulence. J. Bacteriol. 192, 2638-2642 (2010).
  23. Tran, S. L., et al. Hemolysin II is a Bacillus cereus virulence factor that induces apoptosis of macrophages. Cell Microbiol. 13, 92-108 (2011).
  24. Fedhila, S., et al. Comparative analysis of the virulence of invertebrate and mammalian pathogenic bacteria in the oral insect infection model Galleria mellonella. J. Invertebr. Pathol. 103, 24-29 (2010).
  25. Daou, N., et al. IlsA, a unique surface protein of Bacillus cereus required for iron acquisition from heme, hemoglobin and ferritin. PLoS Pathog. 5, e1000675 (2009).
  26. Mason, K. L., et al. From commensal to pathogen: translocation of Enterococcus faecalis from the midgut to the hemocoel of Manduca sexta. MBio. 2, e00065-00011 (2011).
  27. Goldsmith, M. R., Shimada, T., Abe, H. The genetics and genomics of the silkworm, Bombyx mori. Annu. Rev. Entomol. 50, 71-100 (2005).
  28. Fraser, M. J. Insect transgenesis: current applications and future prospects. Annu. Rev. Entomol. 57, 267-289 (2012).
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Cite This Article
Ramarao, N., Nielsen-Leroux, C., Lereclus, D. The Insect Galleria mellonella as a Powerful Infection Model to Investigate Bacterial Pathogenesis. J. Vis. Exp. (70), e4392, doi:10.3791/4392 (2012).

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