Der Madagaskar Zischen Schabe als Alternative nicht-Säugetier Tiermodell, Virulenz, Pathogenese und Wirksamkeit von Arzneimitteln zu untersuchen
Summary
Wir präsentieren ein Protokoll, um die Madagaskar nutzen Zischen Schabe als alternative nicht-Säugetier Tiermodell, bakteriellen Virulenz, Pathogenese Medikamententoxizität, Wirksamkeit von Medikamenten und angeborene Immunantwort Studien durchzuführen.
Abstract
Viele Aspekte der angeborenen Immunität sind zwischen Säugetieren und Insekten konserviert. Ein Insekt, das Madagaskar Zischen Kakerlake aus der Gattung Gromphadorhina, kann als alternative Tiermodell für das Studium der Virulenz, Wirt-Pathogen Interaktionen, angeborenen Immunantwort und Wirksamkeit von Arzneimitteln genutzt werden. Für die Aufzucht, Pflege und Zucht der zischende Kakerlake Angaben. Wir zeigen auch, wie es mit Bakterien wie die intrazelluläre Erreger Burkholderia Mallei, B. Pseudomallei, und B. Thailandensisinfiziert werden kann. Die zischende Kakerlake ist kostengünstig und überwindet Regulierungsfragen, die mit dem Einsatz von Säugetieren in der Forschung zu tun. Darüber hinaus sind die Ergebnisse mit dem zischenden Schabe Modell reproduzierbar und vergleichbar mit denen, die mit Säugetieren Modellen. Daher stellt die Madagaskar zischende Kakerlake einen attraktive Surrogat-Host, der bei der Durchführung von Untersuchungen an Tier untersucht werden sollte.
Introduction
Die Verwendung von Insekten als alternative nicht-Säugetier-Tiermodellen, bakterielle Pathogenese und angeborene Host Verteidigung zu studieren hat in den letzten Jahren an Dynamik gewinnt. Logistisch gesehen ist dies aufgrund der relativ preiswert Kosten und die Leichtigkeit in Beschaffung, Bearbeitung und Pflege von Insekten, die im Vergleich zu Säugetieren. Es gibt auch keine Ordnungspolitik für die Nutzung von Insekten in der Forschung; Es unterliegt nicht der Zuständigkeit oder Beschränkungen, die durch jedes mögliches Tier verwenden Ausschuss oder Regierungsbehörde. Insekten als Surrogat Tiermodelle sind besonders geeignet, um umfassende Screening-Studien für Virulenzfaktoren, Wirt-Pathogen Interaktionen und Einschätzungen der Wirksamkeit von Anti-mikrobiellen Medikamenten. Ihre Verwendung kann die Anzahl der Säugetiere, die für die Forschung dadurch überwinden einige der ethischen Dilemmata, die die Durchführung von Tierversuchen 1,2reduzieren.
Insekten können als Surrogat Gastgeber dienen, denn es ein hohes Maß an Übereinstimmung zwischen dem angeborenen Immunsystem von Insekten und Säugetiere 1,3 gibt. Plasmatocytes Insekten und Säugetieren Makrophagen phagozytieren Mikroorganismen 4. Das Insekt Gegenstück, die Neutrophilen ist die Hemocyte 5,6. Intrazelluläre oxidative Burst Signalwege im Insekt und Säugerzellen sind ähnlich; reaktive Sauerstoffspezies in beiden werden von ortholog p47Phox und p67Phox Proteine 5produziert. Die Signalisierung Kaskaden flussabwärts der Maut-Rezeptoren bei Insekten und Toll-Like-Rezeptoren und Interleukin-1 bei Säugetieren sind auch bemerkenswert ähnlich; Beide führen in der Produktion von antimikrobiellen Peptiden wie Defensine 7. Insekten können so genutzt werden, um allgemeine angeborene Abwehrmechanismen zu studieren, die von Metazoen geteilt werden.
Ein Insekt, genannt die zischende Kakerlake aus der Gattung Gromphadorhina, Madagaskar ist eines der größten Schabe-Arten, die vorhanden ist, in der Regel 5 bis 8 cm am Ende der Laufzeit zu erreichen. Es ist nur auf der Insel Madagaskar beheimatet und zeichnet sich durch das zischende Geräusch macht es – ein Geräusch, das entsteht, wenn die zischende Kakerlake Luft durch die Atemwege Öffnungen genannt Luftlöcher 8vertreibt. Das markante Zischen dient als eine Form der sozialen Kommunikation unter Zischen Kakerlaken für Balz und Aggression 9 und ist hörbar, wenn ein Mann in seinem Lebensraum gestört wird. Der Madagaskar Zischen Schabe wird langsam die amerikanische Schabe und anderen städtischen Schädlingsarten verglichen. Es ist leicht zu pflegen und zu züchten; eine schwangere zischende Kakerlake kann 20 bis 30 nachkommen zu einem Zeitpunkt zu erzeugen. Ein Baby, Zischen, Schabe, nannte eine Nymphe in 5 Monaten Geschlechtsreife erreicht nach 6 Häutungen unterziehen und leben können bis zu 5 Jahre in freier Wildbahn und in Gefangenschaft 8.
Wir haben die Madagaskar genutzt, zischende Kakerlake als Surrogat Host für Infektion mit intrazellulären Erreger Burkholderia Mallei, B. Pseudomalleiund B. Thailandensis 10,11. Die Virulenz dieser Erreger in Zischen Kakerlaken war ihre Virulenz im Tiermodell Benchmark für Burkholderia, der syrischen Hamster verglichen. Wir fanden, dass die 50 % letale Dosis (LD50) von B. Pseudomallei und B. Mallei in beide Modelle 11ähnlich war. Interessanterweise ist B. Thailandensis, obwohl avirulent im Nagetier-Modell in die zischende Kakerlake 11tödlich. Dieser Unterschied in Bezug auf B. Thailandensis Infektion unterstreicht das Dienstprogramm des Modells zischende Kakerlake; B. Thailandensis mildernde Mutanten können leichter in die zischende Kakerlake als im Nager-Modelle behoben werden. Darüber hinaus B. Thailandensis oft als verwendet wird könnte der Modellorganismus für B. Pseudomallei und B. Mallei 10,12,13, Identifizierung mildernde Mutationen in es führen Sie zu ähnlichen Zielen in seine virulenteren Verwandten.
Trotz der Unterschied in der Virulenz von B. Thailandensis in die zischende Kakerlake im Vergleich zu den syrischen Hamster, Mutationen im kritischen Virulenzfaktoren, wie denen der Typ 6 Sekretion System-1 (T6SS-1), sind die in B. Mallei mildernde und B. Pseudomallei, sind in ähnlicher Weise für B. Thailandensis 11Dämpfung. Das zischende Kakerlake Modell wird weiter validiert, dass einzelne T6SS Mutanten (T6SS-2-T6SS-6) in B. Pseudomallei, die keinen Einfluss auf die Virulenz in syrischen Hamster haben, in die zischenden Kakerlaken 11virulent bleiben. Somit ist die zischende Kakerlake eine tragfähige Surrogat Tiermodell für die drei Burkholderia -Arten. Wir vor kurzem die zischende Kakerlake als ein Surrogat Tiermodell zu prüfen, die Wirksamkeit von Anti-Malaria-Medikament Chloroquin (CLQ) gegen Burkholderia Infektion 10 und seine Toxizität eingesetzt.
Hier beschreiben wir die Aufzucht und Pflege der Madagaskar Zischen Schabe und Einzelheiten darüber, wie dieses Insekt mit drei Burkholderia -Arten infizieren. Darüber hinaus zeigen wir, die zischende Kakerlake ist eine tragfähige Surrogat Modell zur Virulenz und Wirksamkeit von Arzneimitteln in Burkholderia Infektionen und, dass es wahrscheinlich auch als Surrogat Host für andere bakterielle Erreger in ähnlichen Studien dienen kann.
Protocol
Representative Results
Discussion
Optimale Versuchsbedingungen beginnen mit einer gesunden Zischen Schabe Kolonie, die eine minimal, aber konsequente Zeitaufwand erfordert. Obwohl Zischen Kakerlaken für einen relativ langen Zeitraum gehen kann (~ Wochen) ohne Nahrung und Wasser, wöchentlich oder zweiwöchentlich Käfig Wartung zur Verfügung gestellt werden muss. Dies schließt Überprüfung der Nahrung und Wasser-Versorgung und um sicherzustellen, dass der Käfig trocken ist. Pflege trockener Lebensbedingungen ist besonders wichtig während der Akklim…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
J. Chua, N.A. Fisher, D. DeShazer und Uhr Friedlander entwickelt, in das Manuskript beschriebenen Verfahren. J. Chua, N.A. Fisher, S.D. Falcinelli und D. DeShazer durchgeführt die Experimente. J. Chua schrieb das Manuskript.
Die Autoren danken Joshua J. W. Roan, Nora D. Doyle, Nicholas R. Carter und Steven A. Tobery für die hervorragende technische Unterstützung und David P. Fetterer und Steven J. Kern für die statistische Analyse.
Die Arbeit wurde durch die Verteidigung Bedrohung durch Reduzierung der Agentur Vorschlag #CBCALL12-THRB1-1-0270 A.M.F und #CBS unterstützt. MEDBIO.02.10.rd.034, D.D.
Meinungen, Interpretationen, Schlussfolgerungen und Empfehlungen sind diejenigen der Autoren und nicht unbedingt unterstützt werden von der US Army.
Der Inhalt dieser Veröffentlichung spiegelt nicht unbedingt die Ansichten oder Richtlinien des Department of Defense, noch erwähnt von Handelsnamen, kommerzielle Produkte oder Organisationen die Billigung der US-Regierung.
Materials
| Madagascar hissing cockroach |
Carolina Biological Supply Co, Burlington, NC | 143668 | |
| Kibbles n Bits, any flavor | Big Heart Pet Brands, San Francisco, CA | UPC #079100519378 | |
| Snap on disposable plastic containers or equivalent | Rubbermaid, Huntersville, NC | UPC #FG7F71RETCHIL | |
| Screw on disposable plastic containers or equivalent | Rubbermaid, Huntersville, NC | UPC #FG7J0000TCHIL | |
| Tridak STEPPER series repetitive pipette | Dymax Corporation www.dymax.com |
T15469 | |
| Syringe (1 mL) | Becton Dickinson, Franklin Lakes, NJ | 309659 | |
| Needle (26 or 27G x 1/2) | Becton Dickinson, Franklin Lakes, NJ | 305109, 305111 | |
| Chloroquine diphosphate | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | C6628 | |
| Phosphate buffered saline | Gibco/ Thermo Fisher Scientific, Gaithersburg, MD | 10010023 | |
| Difco Luria- Bertani (Lennox) | Becton Dickinson, Sparks, MD | 240230 | |
| Agar | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | A1296 | |
| Glycerol | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | G6279 |
Referências
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