Ana fenotipleri incelenmesi halinde<em> Gambusia affinis</em> Takiben Antibiyotik Tedavisi
Summary
Bu çalışma, bir antibiyotik ile cilt ve bağırsak mikrobiyomları toplulukları kompozisyon değiştirilmesinden model balık konak üzerindeki etkilerini ortaya çıkarmak için yöntemler içerir.
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
Antibiyotikler bir mikrobiyal topluluk dengesizliği anlamına dysbiosis giden insan mikrobiyomu bozabilir olduğu tespit edilmiştir. Antibiyotik tedavileri sonrasında Mikrobiyota en kompozisyon değişiklik özellikle gut 1, 2, toplumun çeşitliliğini alt kilit üyelerini azaltmak ve toplum metabolizmasını değiştirmek için gösterilmiştir. Bağırsak mikrobiyomları Antibiyotik rahatsızlık Clostridium difficile 3, 4 ve Salmonella 5 kolonizasyon direnci azaltabilir.
Buna ek olarak, mikrobiyota bozulması çok sayıda sendrom ve insanlarda hastalık gelişimi ile bağlantılıdır (örn antibiyotik ilişkili enterokolit, enflamasyonlu bağırsak hastalığı, metabolik hastalıklar, vb.). Antibiyotikler de yaygın büyüme hızlandırıcı olarak tarımda uygulananÇiftlik ve kümes hayvanları üretimi 6. Bu güçlü araçlar kullanılması antibiyotik direnci hızlı bir artışın yanı sıra bozulur mikrobiyomu etkilerinde belirgin olarak meskun ev ile olan karşılıklı yan etkiler olmadan değildir. Birçok çalışma, geniş spektrumlu antibiyotik kullanımı uzun ömürlü Mikrobiyota yapısı ve işlevi için sonuçları henüz bir antibiyotik kesintiye mikrobiyomları etkileyen konak fizyolojisi yan etkileri vardır desteklenecek henüz sadece spekülasyonlar sahip olduğunu göstermiştir.
Ev sahibi, Mikrobiyota ve antibiyotik arasındaki karşılıklı etkileşim özlü bir şekilde anlaşılmaktadır uzaktır. Bu nedenle, basit ve daha çözülebilir modeli oldukça kompleks bir memeli sistemi aydınlatan avantajlıdır. bağırsaktaki dahil insanlarda mukozal yüzeyler, aynı zamanda en yüksek yoğunluk ve mikropların çeşitliliğini ve en mahrem mikrop-konak ilişkileri liman. Balık teklifler s mukozal cilt mikrobiyomlarıbir model sistem olarak Everal avantajlar. Teleostei (kemikli balıklar) Teleost'un hem doğuştan var ve kommensal bakteriyel topluluklar 7 ile bir ilişki birlikte geliştiğini bağışıklık sistemini elde ettiği Omurgalılar anlamı dahilinde sapmak için erken soylarından biridir. Balık cilt payları gibi fizyolojik fonksiyonlar, bağışıklık bileşenleri ve mukus üreten hücrelerin 8 düzenlenmesi olarak memelilerin tip 1 mukozal yüzeylerinde, pek çok özellikleri. balık derisi mukoza yüzeyi dış konumu deneysel işlemek için kolay ve örnek bir mikrobiyomları sunmaktadır.
Batı Sivrisinek, Gambusia affinis (G. affinis), çiftleşme ve toksikoloji 9, 10, 11 incelenmesi için, geçmişte kullanılan bir model, balıktır. bir istilacı türler olarak vahşi küçük boyutu, nüfus bolluk göz önüne alındığında, m inimal bakım maliyeti ve dayanıklı doğa, biz bir mukozal mikrobiyomları model olarak G. affinis geliştirdik. Dahası, Gambusia balıklarının nadirdir doğuran memeliler, genç yaşamak doğurma fizyolojisini paylaşıyoruz. Biz Gambusia 12 profilleme 16S kullanarak balık derisi, normal Mikrobiyota anda en kapsamlı çalışmayı tamamladı. Daha fazla çalışmalar deri ve bağırsak Mikrobiyota bozulması geniş spektrumlu antibiyotik 13 kullanarak aşağıdaki ana bilgisayarda üç olumsuz etkilerini göstermiştir.
Beş farklı etkiler antibiyotik maruz aşağıdaki balık incelendi. mikrobiyomları en köklü konak fayda patojenlerin rekabet dışlama olduğunu. Balık patojen Edwardsiella ictaluri ticari yayın balığı çiftliklerinde 14 enterik septisemi salgınlar neden olduğu bilinmektedir. E. ictaluri da öldürücü zebrafish enfekte ettiği gösterilmiştirclass = "xref"> 15, 16 ve Gambusia 17. su sütunu bu patojenle bir zorluk hariç bir ölçüsü olarak kullanılabilir. bağımsız bir patojene karşı duyarlılığa Karşılaştırma olarak, karışık organizmaların yüksek yoğunlukta maruz kalma sırasında hayatta kalma da gerçekleştirilmiştir. Dışkı ve organik zengin toprak mikrobiyal toplulukların sık karşılaşılan kaynak olarak kullanıldı.
Bakteriyel bağırsak topluluk gerçekleştiren başka kurulmuş rol dolayısıyla ev sahibi genel beslenme alımını etkileyen, besin işleme ve enerji hasat olduğunu. beslenme brüt ölçümü olarak, balık vücut ağırlığı standart bir diyet beslenen bir ay önce ve sonra karşılaştırılmıştır. ortalama kontrol balık ay içinde ağırlık kazandı iken, ortalama kilo kaybı olarak balık antibiyotik ile tedavi edilen. kilo eksikliğinin mekanizması net değildir. Olası bir katkı faktörü bağırsakta gıda geçiş zamanı. Bir GI motivasıflı yöntemi geçiş zamanı belirlemek için Zebra balığı (Adam Zengin, SUNY Brockport, kişisel iletişim) uyarlanmıştır. antibiyotik ile tedavi edilen balıklar değiştirilmiş transit zamanı varsa henüz tespit edilmemiştir.
Tüm organizmalar, özellikle balık, doğal ortamda yaşanan ortak bir meydan okuma ozmotik stres. Gambusia akut tuzluluğa 18 yüksek konsantrasyonlarda vurguladı zaman çabuk adapte gösterilmiştir. Şaşırtıcı bir şekilde, sergilenen bir antibiyotik değişmiş mikrobiyomları balık yüksek tuz stresine hayatta indirdi. Bu yeni fenotip mekanizması soruşturma altında. Özellikle akvaryumlarında su hayvanları, başka ortak stres, toksik azot formları (amonyak, nitrat, nitrit ve) 'dir. nitrat karşı hayatta kalma antibiyotik ile tedavi edilen ve kontrol balıklar arasında anlamlı bir farklılık yoktu. Bu makalede yer alan yöntemler, zebra olarak Gambusia veya benzeri balık model organizma, kullanılabilirbalık ve Medaka, deneysel manipülasyon aşağıdaki balık fenotipleri ölçmek için.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bazı zorluklar ilaç balık dokularında tükenmiş olması için antibiyotik tedavisinden sonra temiz APW bir dinlenme dönemi gerektirmektedir. dinlenme süresi atlanır sonra antibiyotik varlığı tahlil bakterilere maruz kalma içerir, özellikle sonuçları karıştırabilir. olacağını antibiyotik pozlama sırasında ev sahibi, ön deneyler izleme mikrobiyomları bileşimi (16S profil veya tüm genom dizileme) ve nüfus yoğunluğunun (qPCR aracılığıyla 16S kantitatif) üzerindeki mikropların toplam sayı…
Divulgazioni
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 |
Riferimenti
- Panda, S., et al. Short-Term Effect of Antibiotics on Human Gut Microbiota. PloS ONE. 9 (4), 95476 (2014).
- Perez-Cobas, A. E., et al. Gut microbiota disturbance during antibiotic therapy: a multi-omic approach. Gut. 62 (11), 1591-1601 (2013).
- Theriot, C. M., Young, V. B. Microbial and metabolic interactions between the gastrointestinal tract and Clostridium difficile infection. Gut Microbes. 5 (1), 86-95 (2014).
- Buffie, C. G., et al. Precision microbiome reconstitution restores bile acid mediated resistance to Clostridium difficile. Nature. 517, 205-208 (2015).
- Sekirov, I., et al. Antibiotic-Induced Perturbations of the Intestinal Microbiota Alter Host Susceptibility to Enteric Infection. Infect Immun. 76 (10), 4726-4736 (2008).
- Looft, T., Allen, H. K. Collateral effects of antibiotics on mammalian gut microbiomes. Gut Microbes. 3 (5), 463-467 (2012).
- Magnadottir, B. Innate immunity of fish. Fish Shellfish Immunol. 20 (2), 137-151 (2006).
- Gomez, D., Sunyer, J., Salinas, I. The mucosal immune system of fish: the evolution of tolerating commensals while fighting pathogens. Fish Shellfish Immunol. 35 (6), 1729-1739 (2013).
- Nunes, B., et al. Acute Effects of Tetracycline Exposure in the Freshwater Fish Gambusia holbrooki: Antioxidant Effects, Neurotoxicity and Histological Alterations. Arch Environ Contam Toxicol. 68 (2), 331-381 (2014).
- Fryxell, D. C., et al. Sex ratio variation shapes the ecological effects of a globally introduced freshwater fish. Proc Biol Sci. , 22 (2015).
- Nunes, B., Miranda, M. T., Correia, A. T. Absence of effects of different types of detergents on the cholinesterase activity and histological markers of mosquitofish (Gambusia holbrooki) after a sub-lethal chronic exposure. Environ Sci Pollu Res Int. , 1-8 (2016).
- Leonard, A. B., et al. The Skin Microbiome of Gambusia affinis Is Defined and Selective. Adv Microbiol. 4, 335-343 (2014).
- Carlson, J. M., Hyde, E. R., Petrosino, J. F., Manage, A. B. W., Primm, T. P. The host effects of Gambusia affinis with an antibiotic-disrupted microbiome. Comp Biochem Physiol C Toxicol Pharmacol. 178, 163-168 (2015).
- Karsi, A., Gulsoy, N., Corb, E., Dumpala, P. R., Lawrence, M. L. High-throughput bioluminescence-based mutant screening strategy for identification of bacterial virulence genes. Appl Environ Microbiol. 75 (7), 2166-2175 (2009).
- Hawke, J. P., et al. Edwardsiellosis caused by Edwardsiella ictaluri in Laboratory Populations of Zebrafish Danio rerio. J Aquat Anim Health. 25 (3), 171-183 (2013).
- Petrie-Hanson, L., et al. Evaluation of Zebrafish Danio rerio as a Model for Enteric Septicemia of Catfish (ESC). J Aquat Anim Health. 19 (3), 151-158 (2007).
- Fultz, R. S., Primm, T. P. A Laboratory Module for Host-Pathogen Interactions: America’s Next Top Model. J. Microbiol. Biol. Educ. 11, (2010).
- Uliano, E., Cataldi, M., Carella, F., Migliaccio, O., Iaccarino, C. Effects of acute changes in salinity and temperature on routine metabolism and nitrogen excretion in gambusia (Gambusia affinis) and zebrafish (Danio rerio). Comp Biochem Physiol A. 157, 283-290 (2010).
- Shotts, E. B., Waltman, W. D. A medium for the selective isolation of Edwardsiella ictaluri. J Wildl Dis. 26, 214-218 (1990).
- Under animal toxicity studies, sodium chloride entry. TOXNET – Hazardous Substances Data Bank Available from: https://toxnet.nlm.nih.gov/ (2016)
- Under animal toxicity studies, sodium nitrate entry. TOXNET – Hazardous Substances Data Bank Available from: https://toxnet.nlm.nih.gov/ (2016)
- Under animal toxicity studies, sodium nitrite entry. TOXNET – Hazardous Substances Data Bank Available from: https://toxnet.nlm.nih.gov/ (2016)
- Vilz, T. O., et al. Functional Assessment of Intestinal Motility and Gut Wall Inflammation in Rodents: Analyses in a Standardized Model of Intestinal Manipulation. J Vis Exp. (67), e4086 (2012).
- Katoh, H. International Harmonization of Laboratory Animals. National Research Council (US) International Committee of the Institute for Laboratory Animal Research. Microbial Status and Genetic Evaluation of Mice and Rats: Proceedings of the 1999 US/Japan Conference. , (2000).
