Un modelo de administración Oral de Galleria mellonella para la respuesta inmune innata Study Commensal-Induced
Summary
Aquí proporcionamos un protocolo detallado para un modelo de administración oral con larvas de Galleria mellonella y cómo caracterizar inducido la respuesta inmune innata. Mediante este protocolo, investigadores sin experiencia práctica será capaces de usar la g. mellonella forzada método.
Abstract
La investigación del potencial inmunogénico de bacterias comensales en el sistema inmune de host es un componente esencial al estudiar las interacciones huésped-microbio intestinal. Está bien establecido que diversos comensales exhiben un potencial diferente para estimular el sistema inmune intestinal del host. Estas investigaciones involucran animales vertebrados, especialmente roedores. Puesto que cada vez más preocupaciones éticas están relacionadas con experimentos con vertebrados, hay una alta demanda para los modelos invertebrados reemplazos.
Aquí, ofrecemos un modelo de la administración oral de Galleria mellonella con bacterias no patógenas comensales y la posible evaluación del potencial inmunogénico de comensales en el sistema inmunológico de g. mellonella . Demostrar que g. mellonella es un modelo de reemplazo invertebrados alternativa útil que permite el análisis de comensales con diferente potencial inmunogénico como Bacteroides vulgatus y Escherichia coli. Curiosamente, las bacterias no exhiben ningún efecto de matar a las larvas, que es similar a los mamíferos. Las respuestas inmunes de g. mellonella eran comparables con vertebrados la respuesta inmune innata e implican el reconocimiento de las bacterias y la producción de moléculas antimicrobianas. Proponemos que g. mellonella fue capaz de restablecer el anterior equilibrio de la microbiota, que es bien conocido de individuos mamíferos sanos. Aunque proporcionando comparable respuesta inmune innata en g. mellonella y vertebrados, g. mellonella no albergan un sistema inmune adaptante. Puesto que los componentes investigados del sistema inmune innato son evolutivos conservado, el modelo permite un preselección y primer análisis de propiedades inmunogénicas bacterianas.
Introduction
El microbioma intestinal es un componente esencial para el mantenimiento de la homeostasis e involucra tanto las respuestas inmunes innata y adaptativa1,2. La comunidad de la microbiota comensal se caracteriza por diferentes componentes comensales: simbiontes que confieren efectos beneficiosos por funciones inmunomoduladoras importantes y pathobionts que puede tener efectos perjudiciales genéticamente predispuestos acoge y promover y provocar inflamación intestinal3,4. Muchos estudios de simbiontes y pathobionts y su influencia en el sistema de inmune del anfitrión han sido publicados principalmente estudio de respuestas inmunes adaptativas.
Puesto que estos estudios implican muchos animales para las investigaciones y la protección y reemplazo de los animales utilizados para experimentación es de creciente interés público, tratamos de encontrar un modelo de reemplazo para permitir la proyección de diferentes bacterias inmunogénica propiedades. Insectos, especialmente Galleria mellonella, son un modelo de reemplazo utilizados en la investigación de la infección. G. mellonella combina diversas ventajas como bajos costos y alto rendimiento; permite la administración oral de bacterias, que es la vía natural, y permite la infección sistémica5,6. G. mellonella más permite la incubación a 37 ° C, que es la temperatura fisiológica del cuerpo de los mamíferos y el óptimo para la virulencia bacteriana factor expresión5. La principal ventaja de g. mellonella es el conservado sistema inmune innato que permite la discriminación del yo del no yo y codifica una gran variedad de receptores de reconocimiento de patrón como apolipophorin o las opsoninas hemolin6, 7. a partir del reconocimiento del microbio, g. mellonella puede desencadenar diferentes inmunorespuestas humorales aguas abajo. Pueden inducir respuestas de estrés oxidativo y secretan especies reactivas de oxígeno (ROS) que implica la actividad de la NOS (sintasa de oxidasa nítrica) y NOX (NADPH oxidasa)6,8. Además, g. mellonella activa una respuesta potente péptido antimicrobianos (AMP), que se traduce en la secreción de una mezcla de diferentes amperios como gloverin, moricin, cecropina o la Defensina-como gallerimycin6, 8,9,10. En general, amperios tienen especificidad del hospedador bastante amplio contra las bacterias Gram-positivas y gram-negativas y hongos y dar una respuesta potente ya que los insectos carecen de cualquier respuesta adaptativa10. Gloverin es un amplificador activo contra bacterias y hongos e inhibe la formación de membrana externa6,11. Moricins exhiben su función antimicrobiana contra bacterias Gram positivas y gram negativas por penetrar en la membrana y la formación de un poro9,11. Cecropinas proporcionan actividad contra bacterias y hongos y permeabilizar la membrana semejantemente como moricins9,10. Gallerimycin es un péptido de Defensina-como con propiedades anti-hongos9. Curiosamente, se encontró que la combinación de la cecropina y gallerimycin tuvieron una actividad sinérgica contra e. coli10.
Debido a su carácter de fácil uso g. mellonella larvas son un modelo de infección utilizadas para evaluar la patogenicidad bacteriana. En particular, los estudios en que los datos obtenidos de g. mellonella correlacionaron con datos obtenidos de ratones soporte la fuerza de este modelo de host alternativo. Se encontró que los serotipos más patógenos de Listeria monocytogenes en un modelo murino de infección también conducen a mayores tasas de mortalidad en g. mellonella después de la infección sistémica. Además, menos serotipos virulentos resultaron para ser también menos virulenta en el modelo de g. mellonella 12. Observaciones similares se han hecho con los hongos patógenos humanos Candida albicans. Virulencia de C. albicans de diferentes cepas ha sido evaluado por la infección sistémica y posterior seguimiento de supervivencia larval. Cepas avirulentas de ratón fueron avirulentas o exhiben reducida virulencia en g. mellonella, mientras que las cepas virulentas de ratón conducen también a alta mortalidad larvaria13. El modelo de g. mellonella adicional podría utilizarse para identificar los factores de patogenicidad de sistema tipo 3 secreción de Pseudomonas aeruginosa14.
Puesto que la mayoría de las investigaciones que involucran g. mellonella se centraron en factores de virulencia utilizando el enfoque sistémico infección estábamos especialmente interesados en proporcionar un método adecuado para el análisis de los comensales intestinales en una alimentación oral forzada modelo en el que podemos aplicar una dosis distinta de las bacterias por las larvas y no sólo observar la tasa de mortalidad larval pero analizar diferentes características de inmunorespuestas naturales para mantener la homeostasis intestinal.
Nuestro método ayuda a aumentar el uso de g. mellonella como un modelo de reemplazo ya que combinamos la aplicación de bacterias y el análisis de expresión de RNA. No sólo es útil reforzar el significado de los estudios de la patogénesis bacteriana cuando se incluye el análisis de las respuestas inmunes después de la administración oral y no sólo la observación de las tasas de mortalidad después de la infección sistémica. Nuestros métodos permite el análisis de las propiedades inmunogénicas de bacterias no patógenas comensales puesto que es proporciona condiciones más complejas que el cultivo celular, ofreciendo una barrera intestinal en un organismo vivo.
Protocol
Representative Results
Discussion
El modelo de g. mellonella es un modelo frecuentemente utilizado para evaluar los factores de la virulencia bacteriana en una infección sistémica enfoque21. Puesto que muchos agentes patógenos y bacterias entran al host vía oral infección o colonización, nuevos conocimientos hay que encontrar para evaluar g. mellonella como un modelo de colonización oral y la infección.
La posibilidad de posterior g. mellonella entre 15 y 37 ° C es un…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue financiado por el DFG (SPP1656), el grupo de entrenamiento de investigación DFG 1708, el Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) y el centro alemán de investigación de la infección (DZIF).
Materials
| 1.5 mL tubes | Eppendorf | 0030120086 | |
| 100 bp DNA ladder | Thermo Fisher Scientific | 15628019 | |
| 1-Bromo-3-Chloropropane (BCP) | Sigma-Aldrich | B9673 | |
| 2 mL tubes | Eppendorf | 0030120094 | |
| 2x Mangomix | Bioline | BIO-25033 | Colony PCR |
| 50 mL tubes | Greiner Bio-One | 210 261 | |
| Agarose | Biozym | 840004 | |
| Beeswax | Mixed-Store.de | - | |
| Brain heart infusion broth | Thermo Fisher Scientific | CM1135 | |
| CloneJET PCR Cloning Kit | Thermo Fisher Scientific | K1232 | Cloning vector for 16S fragments |
| Corn grits | Ostermühle Naturkost GmbH | 306 | Organic cultivation |
| Difco LB Agar, Miller (Luria-Bertani) | Becton Dickinson | BD | |
| Difoco LB Broth, Miller (Luria-Bertani) | Becton Dickinson | 244610 | |
| DNA-free DNA Removal Kit | Thermo Fisher Scientific | 244510 | Dnase digestion |
| Dried yeast | Rapunzel | - | Organic cultivation |
| Dulbecco's Phosphate-Buffered Saline (DPBS) | Thermo Fisher Scientific | 14040 | |
| Ethanol | VWR | 20821.330 | |
| Glycerol | Sigma-Aldrich | W252506 | |
| Honey | Ostermühle Naturkost GmbH | 487 | |
| Isopropanol | VWR | 20842.330 | |
| Lightcycler 480 Instrument II | Roche Molecular Systems | 5015278001 | |
| LightCycler 480 Multiwell Plate 96, white | Roche Molecular Systems | 4729692001 | |
| Manual Microsyringe Pump with Digital Display | World Precision Instruments | DMP | |
| Micro-Fine+ U-100 insulin syringe 0.3 x 8 mm | Becton Dickinson | 324826 | Oral administration |
| Mortar, unglazed | VWR | 410-9327 | |
| Nanodrop | Thermo Fisher Scientific | 13-400-518 | |
| Nuclease-free water | Thermo Fisher Scientific | 10977035 | |
| Oxoid AnaeroGen sachets | Thermo Fisher Scientific | AN0025A | Quality and quantity of RNA |
| PCR stripes | Biozym | 710970 | |
| Pestle, unglazed grinding surface | VWR | 410-9324 | |
| Phusion proof-reading enzyme | Thermo Fisher Scientific | F553S | |
| Primers | Biomers | - | |
| PureYield Plasmid Miniprep System | Promega | A1222 | |
| QuantiFast SYBR Green PCR kit | Qiagen | 204056 | qPCR for bacterial copy number measurment |
| QuantiFast SYBR Green RT-PCR Kit | Qiagen | 204156 | qRT-PCR for gene expression measurements |
| QuantiTect Reverse Transcription Kit | Qiagen | 205311 | cDNA synthesis |
| Qubit Assay Tubes | Thermo Fisher Scientific | Q32856 | |
| Qubit dsHS DNA kit | Thermo Fisher Scientific | Q32851 | Quantification of plasmid and cDNA samples |
| Qubit fluorometer | Thermo Fisher Scientific | Q33226 | Quantification of plasmid and cDNA samples |
| RNase-ExitusPlus | AppliChem | A7153 | |
| Rnasin Ribonuclease Inhibitor | Promega | N2511 | |
| Skimmed milk powder | Sucofin | - | |
| SYBR safe DNA Gel Stain | Thermo Fisher Scientific | S33102 | |
| TRI reagent | Sigma-Aldrich | T9424 | |
| Weighing boat | VWR | 10803-148 | |
| Wheat meal | Ostermühle Naturkost GmbH | 6462 | Organic cultivation |
Riferimenti
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