में होस्ट phenotypes की परीक्षा<em> Gambusia एफिनिस</em> के बाद एंटीबायोटिक उपचार
Summary
इस अध्ययन के एक एंटीबायोटिक से त्वचा और पेट Microbiome समुदायों रचना के परिवर्तन के बाद एक मॉडल मछली मेजबान पर प्रभाव प्रकट करने के तरीकों में शामिल है।
Abstract
The commonality of antibiotic usage in medicine means that understanding the resulting consequences to the host is vital. Antibiotics often decrease host microbiome community diversity and alter the microbial community composition. Many diseases such as antibiotic-associated enterocolitis, inflammatory bowel disease, and metabolic disorders have been linked to a disrupted microbiota. The complex interplay between host, microbiome, and antibiotics needs a tractable model for studying host-microbiome interactions. Our freshwater vertebrate fish serves as a useful model for investigating the universal aspects of mucosal microbiome structure and function as well as analyzing consequential host effects from altering the microbial community. Methods include host challenges such as infection by a known fish pathogen, exposure to fecal or soil microbes, osmotic stress, nitrate toxicity, growth analysis, and measurement of gut motility. These techniques demonstrate a flexible and useful model system for rapid determination of host phenotypes.
Introduction
यह स्थापित किया है कि एंटीबायोटिक दवाओं मानव Microbiome dysbiosis के लिए अग्रणी बाधित कर सकते हैं, एक माइक्रोबियल समुदाय असंतुलन अर्थ। एंटीबायोटिक उपचार के बाद माइक्रोबायोटा की compositional परिवर्तन समुदाय की विविधता को कम करने के लिए, प्रमुख सदस्यों को कम करने, और समुदाय के चयापचय में परिवर्तन, विशेष रूप से पेट 1, 2 में दिखाया गया है। पेट Microbiome की एंटीबायोटिक अशांति क्लोस्ट्रीडियम बेलगाम 3, 4 और 5 के लिए साल्मोनेला बसाना प्रतिरोध को कम कर सकते हैं।
इसके अतिरिक्त, माइक्रोबायोटा के विघटन कई सिंड्रोम और मनुष्यों में बीमारियों का विकास करने के लिए जोड़ा गया है (जैसे, एंटीबायोटिक जुड़े आंत्रशोथ, सूजन आंत्र रोग, चयापचय संबंधी विकार, आदि।)। एंटीबायोटिक्स भी व्यापक रूप में विकास प्रमोटरों के रूप में कृषि के क्षेत्र में लागू किया जाता हैपशुधन और कुक्कुट उत्पादन 6। इन शक्तिशाली उपकरण का उपयोग जमानत के प्रभाव है, जो एंटीबायोटिक प्रतिरोध के तेजी से वृद्धि के साथ-साथ एक बाधित Microbiome के प्रभाव में स्पष्ट है इसकी बसे मेजबान के साथ है बिना नहीं है। कई अध्ययनों से पता चला व्यापक स्पेक्ट्रम एंटीबायोटिक के उपयोग की संरचना और माइक्रोबायोटा के समारोह के लिए लंबे समय तक चलने परिणाम है, अभी तक एक एंटीबायोटिक बाधित Microbiome को प्रभावित मेजबान शरीर क्रिया विज्ञान से साइड इफेक्ट होते हैं केवल अटकलों अभी तक समर्थित होना है जो मौजूद है।
के बीच मेजबान, माइक्रोबायोटा, और एंटीबायोटिक दवाओं के परस्पर क्रिया एक संक्षिप्त तरीके से समझा जा रहा से दूर है। इसलिए, एक सरल और अधिक विनयशील मॉडल अत्यधिक जटिल स्तनधारी प्रणाली पर प्रकाश बहा के लिए फायदेमंद है। मानव में mucosal सतहों, पेट सहित, सबसे अधिक घनत्व और रोगाणुओं की विविधता, और भी सबसे अंतरंग सूक्ष्म जीव मेजबान बातचीत बंदरगाह। मछली प्रस्तावों एस की श्लैष्मिक त्वचा Microbiomeएक मॉडल प्रणाली के रूप में everal लाभ। Teleostei (बोनी मछली) जल्द से जल्द प्रजातियों कशेरुकी अर्थ है कि teleosts दोनों सहज है और प्रतिरक्षा प्रणाली है कि है खानेवाला बैक्टीरियल समुदायों 7 के साथ एक रिश्ता सह-विकसित का अधिग्रहण भीतर हट में से एक है। मछली त्वचा के शेयरों के साथ इस तरह के शारीरिक कार्यों, प्रतिरक्षा घटक है, और बलगम उत्पादक कोशिकाओं 8 की व्यवस्था के रूप में स्तनधारियों के प्रकार 1 श्लैष्मिक सतहों, कई विशेषताओं। मछली त्वचा mucosal सतह की बाहरी स्थान एक Microbiome प्रयोगात्मक हेरफेर करने के लिए आसान है और नमूना प्रदान करता है।
पश्चिमी mosquitofish, Gambusia एफिनिस (जी एफिनिस), एक मॉडल मछली है कि संभोग और विष विज्ञान 9, 10, 11 के अध्ययन के लिए अतीत में इस्तेमाल किया गया है। एक आक्रामक प्रजाति के रूप में छोटे आकार, जंगली में आबादी बहुतायत को देखते हुए, मी inimal देखभाल की लागत, और हार्डी प्रकृति, हम एक श्लैष्मिक Microbiome मॉडल के रूप में जी एफिनिस विकसित किया है। इसके अलावा, Gambusia जीवित बच्चा जनने वाली स्तनधारी, जो मछली की प्रजातियों में असामान्य है के साथ युवा रहने के लिए जन्म देने के शरीर क्रिया विज्ञान का हिस्सा है। हम मछली त्वचा सामान्य माइक्रोबायोटा के समय में सबसे व्यापक अध्ययन -16 का उपयोग कर Gambusia 12 के साथ की रूपरेखा पूरा किया। इसके अलावा काम त्वचा और पेट microbiota के विघटन एक व्यापक स्पेक्ट्रम एंटीबायोटिक 13 का उपयोग कर निम्न मेजबान पर तीन नकारात्मक प्रभाव का प्रदर्शन किया।
पांच अलग अलग प्रभाव एंटीबायोटिक प्रदर्शन के बाद मछली में जांच की गई। Microbiome की सबसे अच्छी तरह से स्थापित मेजबान लाभ रोगाणुओं की प्रतिस्पर्धी अपवर्जन है। मछली रोगज़नक़ Edwardsiella ictaluri वाणिज्यिक कैटफ़िश खेतों 14 में आंतों का सेप्टीसीमिया के फैलने के कारण जाना जाता है। ई ictaluri भी घातक zebrafish संक्रमित करने के लिए दिखाया गया हैवर्ग = "xref"> 15, 16 और 17 Gambusia। पानी स्तंभ से इस रोगज़नक़ के साथ एक चुनौती बहिष्कार का एक उपाय के रूप में काम कर सकते हैं। एक व्यक्ति रोगज़नक़ के लिए संवेदनशीलता के लिए एक तुलना के रूप में, मिश्रित जीवों की एक उच्च घनत्व के प्रदर्शन के दौरान अस्तित्व भी बाहर किया गया था। मल और कार्बनिक युक्त मिट्टी माइक्रोबियल समुदायों के सामान्य रूप से सामना करना पड़ा स्रोत के रूप में इस्तेमाल किया गया।
एक अन्य की स्थापना की भूमिका जीवाणु पेट समुदाय करता है पोषक तत्व प्रसंस्करण और ऊर्जा फसल है, इस प्रकार की मेजबानी के लिए समग्र पोषण तेज प्रभावित। पोषण की सकल माप के रूप में, मछली शरीर के वजन से पहले और एक मानक आहार खिलाया जा रहा से एक महीने के बाद की तुलना में था। एंटीबायोटिक का इलाज मछली के रूप में एक औसत वजन खो दिया है, जबकि औसत पर नियंत्रण मछली महीने से अधिक वजन प्राप्त की। वजन बढ़ाने की इस कमी के लिए तंत्र स्पष्ट नहीं है। एक संभव योगदान कारक पेट में भोजन के पारगमन समय है। एक सैनिक मोतीlity विधि zebrafish (एडम रिच, सनी Brockport, व्यक्तिगत संचार) से रूपांतरित किया गया पारगमन समय निर्धारित करने के लिए। यह अभी तक यदि एंटीबायोटिक का इलाज मछली एक बदल पारगमन समय नहीं निर्धारित किया गया है।
एक आम चुनौती सभी जीवों, विशेष रूप से मछली, द्वारा प्राकृतिक वातावरण में अनुभवी आसमाटिक तनाव है। Gambusia जल्दी से अनुकूलित करने के लिए जब तीव्रता से लवणता 18 की उच्च सांद्रता में जोर दिखाया गया है। हैरानी की बात है, एक एंटीबायोटिक-बदल Microbiome का प्रदर्शन के साथ मछली एक उच्च नमक तनाव के अस्तित्व को कम कर दिया। इस उपन्यास phenotype के लिए तंत्र जांच के अधीन है। जलीय जानवर, विशेष रूप से एक्वेरियम में एक अन्य आम तनाव, नाइट्रोजन के जहरीले रूपों (अमोनिया, नाइट्रेट, नाइट्राइट और) है। नाइट्रेट के खिलाफ अस्तित्व एंटीबायोटिक का इलाज और नियंत्रण मछली के बीच काफी अलग नहीं था। इस पांडुलिपि में प्रस्तुत तरीकों ऐसे ज़ेबरा के रूप में Gambusia या इसी तरह मछली मॉडल जीवों के साथ इस्तेमाल किया जा सकतामछली और medaka, प्रयोगात्मक हेरफेर निम्नलिखित मछली में phenotypes को मापने के लिए।
Protocol
Representative Results
Discussion
कुछ चुनौतियों एंटीबायोटिक उपचार के लिए दवा मछली ऊतकों में समाप्त होने के बाद साफ APW में एक आराम की अवधि की आवश्यकता होती है। बाकी अवधि को छोड़ दिया जाता है, तो एंटीबायोटिक उपस्थिति परिणाम उलझाना सकता है…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This project was partially funded by a FAST (Faculty and Student Team) Award to TPP and JMC from EURECA (Center for Enhancing Undergraduate Research Experiences and Creative Activities) at Sam Houston State University.
Materials
| Rifampicin | Calbiochem | 557303-1GM | |
| Sodium Nitrate | Sigma Aldrich | S5506 | |
| Fluorescein-labeled 70 kDa anionic dextran | ThermoFisher Scientific | D1823 | |
| PBS tablets | Calbiochem | 6500-OP | tablets dissolve in water to make phosphate-buffered saline |
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