Het Insect<em> Galleria mellonella</em> Als een krachtige Infectie model te Bacteriële Pathogenese Onderzoek
Summary
Mondelinge en intra haemocolic infectie van larven van de grotere wasmot<em> Galleria mellonella</em> Beschreven. Dit insect kan worden gebruikt om virulentiefactoren entomopathogene van zoogdieren opportunistische bacteriën te bestuderen. Opfok van de insecten, de wijze van besmetting en voorbeelden van<em> In vivo</em> Analyse worden beschreven.
Abstract
De studie van bacteriële virulentie vereist vaak een geschikt diermodel. Zoogdieren modellen van infectie zijn kostbaar en kunnen ethische kwesties. Het gebruik van insecten als infectie-modellen biedt een waardevol alternatief. In vergelijking met andere niet-gewervelde model gastheren zoals nematoden, insecten hebben een relatief geavanceerd systeem van antimicrobiële verdediging en zijn dus meer kans om relevante informatie over de zoogdieren infectie proces te produceren. Net als zoogdieren, insecten bezitten een complex aangeboren immuunsysteem 1. Cellen in de hemolymfe kunnen fagocyteren of inkapselende microbiële indringers en humorale reacties omvatten de induceerbare productie van lysozyme en kleine antibacteriële peptides 2,3. Daarnaast worden analogieën gevonden tussen de epitheelcellen van insect larven midguts en darmcellen van zoogdier spijsverteringsstelsel. Tenslotte bevat basiscomponenten essentieel voor het bacteriële infectie proces zoals celadhesie, weerstand tegenantimicrobiële peptiden, weefselafbraak en aanpassing aan oxidatieve stress waarschijnlijk belangrijk zijn in zowel insecten en zoogdieren 1. Dus insecten polyvalent hulpmiddelen voor de identificatie en karakterisering van microbiële virulentiefactoren betrokken bij zoogdieren infecties.
Larven van de grotere wasmot Galleria mellonella is aangetoond dat een bruikbaar inzicht in de pathogenese van een groot aantal microbiële infecties waaronder zoogdieren schimmel (Fusarium oxysporum, Aspergillus fumigatus, Candida albicans) en bacteriële pathogenen zoals Staphylococcus aureus, Proteus vulgaris , Serratia marcescens Pseudomonas aeruginosa, Listeria monocytogenes of Enterococcus faecalis 4-7. Ongeacht de bacteriële soorten, verkregen met Galleria larven geïnfecteerd door directe injectie door de cuticula steeds correleren met die van similar zoogdieren studies: bacteriestammen die verzwakt in zoogdiercellen modellen tonen lager virulentie in Galleria, en stammen leidt tot een ernstige infecties bij mensen zijn ook zeer virulent in de Galleria model 8-11. Orale infectie van Galleria is veel minder gebruikte en extra verbindingen, zoals specifieke toxines, zijn nodig om de sterfte te bereiken.
G. mellonella larven onderhavige verschillende technische voordelen: zij zijn relatief groot (laatste instar larven voor de verpopping is ongeveer 2 cm lang en gewicht 250 mg), zodat de injectie van gedefinieerde doses bacteriën, ze kunnen worden gekweekt bij verschillende temperaturen (20 ° C tot 30 ° C) en infectie studies kunnen worden uitgevoerd tussen 15 ° C tot boven 37 ° C 12,13, waardoor experimenten die een zoogdier omgeving nabootsen. Bovendien insect fokken eenvoudig en relatief goedkoop. Infectie van de larven maakt het monitoren bacteriële virulentie op verschillende manieren, including berekening van LD 50 14, meting van de bacteriële overleving 15,16 en onderzoek van het infectie proces 17. Hier beschrijven we de opfok van de insecten, die alle levensfasen van G. mellonella. Wij bieden een gedetailleerd protocol van infectie door twee routes van inenting: orale en intra haemocoelic. De bacteriële model in dit protocol Bacillus cereus, een Gram-positieve pathogenen betrokken bij maag-en andere ernstige lokale of systemische opportunistische infecties 18,19.
Protocol
Representative Results
Discussion
Het gebruik van insecten en vooral de larvale stadium, infectiemodellen voor verschillende pathogenen, steeds frequent. Een model van de keuze voor sommige aspecten is Drosophila (het vlieg-model) gebruikt als zowel volwassenen als larvale stadium 1,2. De lepidoptera insecten G. mellonella is ook hoofdzakelijk gebruikt voor het bepalen van bacteriële virulentie door injectie. Het voordeel van tolereren hogere temperaturen (boven 37 ° C) dan Drosophila (maximum 25 ° C) is belangri…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We willen graag Elisabeth Guillemet, Christophe Buisson en Ludovic Bridoux bedanken voor een uitstekende technische bijstand. Wij zijn veel dank verschuldigd aan Sylvie Salamitou en Sinda Fedhila voor de eerste systeem-setup.
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 |
Riferimenti
- Lemaitre, B., Hoffmann, J. The host defense of Drosophila melanogaster. Annu. Rev. Immunol. 25, 697-743 (2007).
- Vodovar, N., Acosta, C., Lemaitre, B., Boccard, F. Drosophila: a polyvalent model to decipher host-pathogen interactions. Trends Microbiol. 12, 235-242 (2004).
- 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).
- 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).
- 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).
- Chadwick, J. S. Serological responses of insects. Fed. Proc. 26, 1675-1679 (1967).
- 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).
- 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).
- Peleg, A. Y., et al. Reduced susceptibility to vancomycin influences pathogenicity in Staphylococcus aureus infection. J. Infect. Dis. 199, 532-536 (2009).
- 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).
- 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).
- 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).
- Jones, R. T., et al. Photorhabdus adhesion modification protein (Pam) binds extracellular polysaccharide and alters bacterial attachment. BMC Microbiol. 10, 141 (2010).
- Finney, D. J. . Probit analysis. , (1971).
- 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).
- Guillemet, E., et al. The InhA metalloproteases of Bacillus cereus contribute concomitantly to virulence. J. Bacteriol. 192, 286-294 (2010).
- 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).
- Bottone, E. J. Bacillus cereus, a volatile human pathogen. Clin. Microbiol. Rev. 23, 382-398 (2010).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Tran, S. L., et al. Hemolysin II is a Bacillus cereus virulence factor that induces apoptosis of macrophages. Cell Microbiol. 13, 92-108 (2011).
- 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).
- 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).
- 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).
- Goldsmith, M. R., Shimada, T., Abe, H. The genetics and genomics of the silkworm, Bombyx mori. Annu. Rev. Entomol. 50, 71-100 (2005).
- Fraser, M. J. Insect transgenesis: current applications and future prospects. Annu. Rev. Entomol. 57, 267-289 (2012).
