Холерный вибрион колонизации и диарея в модели для взрослых рыбок данио
Summary
Данио рерио являются естественным Vibrio cholerae принимающей и могут быть использованы для пилки и изучить весь инфекционных цикл от колонизации до передачи. Здесь мы продемонстрируем оценить V. cholerae уровни колонизации и количественно понос в данио рерио.
Abstract
Холерный вибрион наиболее известен как инфекционный агент, который вызывает человеческие заболевания холерой. За пределами человека-хозяина V. cholerae главным образом существует в водной среде, где он взаимодействует с целым рядом высших водных видов. Позвоночных рыбы известны как экологические хост и являются потенциальным V. cholerae водохранилище в природе. V. cholerae и костистых рыб данио рерио, широко известный как данио рерио, происходят из Индийского субконтинента, предлагая давно взаимодействия в водной среде. Данио рерио являются организма идеальная модель для изучения многих аспектов биологии, включая инфекционные заболевания. Данио рерио может быть легко и быстро колонизирована V. cholerae после выдержки в воде. Кишечные колонизации V. cholerae приводит к производства понос и экскрецию реплицированных V. cholerae. Эти экскретируется бактерии могут затем перейти к колонизировать новые хозяева рыбы. Здесь, мы демонстрируем как оценить V. cholerae-кишечные колонизации в данио рерио и как количественно V. cholerae-индуцированной данио рерио понос. Колонизация модель должна быть полезной для исследователей, которые обучаются ли гены интереса может быть важно для принимающих колонизации и/или окружающей среды выживания. Количественная оценка данио рерио диареи должно быть полезным для исследователей, изучения любых кишечных патогенов, которые заинтересованы в изучении данио рерио как модель системы.
Introduction
Холерный вибрион является водной, грамотрицательные бактерия, которая вызывает человеческие заболевания холерой, а также спорадических понос1,2. V. cholerae встречается в окружающей среде во многих районах земного шара, часто ассоциируется с других водных организмов. Эти связывая организмы включают планктона, массы яйца насекомых, моллюсков и позвоночных рыбы видов3,4,5,6,7. Несколько исследований изолированные V. cholerae от кишечных участки рыбы в различных географических районах7,8,9,10. Присутствие V. cholerae рыб указывает, что рыбы могут выступать в качестве экологической водохранилище. Рыбы может быть причастны также в передачи заболевания людей и географическое распространение V. cholerae штаммов6.
Чтобы лучше понять, как V. cholerae взаимодействует с рыбой, данио рерио, более известный как данио рерио, был разработан в качестве модельной системы для изучения против холерыe11. Данио рерио родным для Южной Азии, в том числе Бенгальского региона, которая считается первой водохранилище V. cholerae. До первой начала пандемии холеры в 1817, холеры не было сообщено за пределами Индии и Бангладеш. Таким образом данио рерио и V. cholerae почти наверняка связанные друг с другом над эволюционной временных масштабах, предполагая, что у рыбок данио являются V. cholerae хост в природной среды12.
Данио рерио модель V. cholerae простой для выполнения и могут быть использованы для изучения всех патогенной V. cholerae жизненного цикла. Рыбы подвергаются воздействию V. cholerae , купание в воде, которые были привиты с известным количеством V. cholerae. В течение нескольких часов происходит колонизация кишечника, следуют производство понос. Понос состоит из муцина, белки, экскретируется бактерий и других кишечного содержимого. Степень понос может быть определена количественно с помощью нескольких простых измерений13. V. cholerae , был экскретируется зараженных рыб может потом заразить наивные рыбы, завершая цикл инфекционных. Таким образом в zebrafish модель резюмирует V. cholerae болезней человека процесса12,14.
Наиболее часто используемые V. cholerae Животные модели были исторически мышей и кроликов14,,1516,17,18. Эти модели важную роль в добавление к нашему знанию V. cholerae патогенеза. Однако потому что мышей и кроликов не природные V. cholerae хостов, существуют ограничения на какие аспекты V. cholerae жизненного цикла могут быть изучены. V. cholerae колонизации мышей и кроликов обычно требуется отсутствие кишечной микробиоты или предварительной обработки с помощью антибиотиков ущерб кишечной микробиоты. Обе модели требуют затравки ввести бактерий в желудочно-кишечный тракт или хирургические манипуляции непосредственно вводить бактерии в кишечнике. Данио рерио имеют преимущество в том, что легко колонизировали взрослых рыб с нетронутыми кишечную микрофлору и инфекционный процесс происходит естественно, без каких-либо манипуляций требуется.
Настоящая работа демонстрирует использование данио рерио как модель в V. cholerae инфекции. Инфекции, рассечение, перечисление колонизации V. choleraeи количественная оценка диареи, вызванной V. cholerae будет описано12,13. Эта модель может быть полезным для ученых, заинтересованных как в процессе болезни V. cholerae , так и в V. cholerae экологического образа жизни.
Protocol
Representative Results
Discussion
Данио рерио — это относительно новая модель для изучения V. cholerae , но очень перспективным для будущего открытие ранее неизвестных аспектов V. cholerae биологии и патогенез11,12,13 . Взрослый zebrafish модель имеет преимущества обеих приро?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Благодаря Мелодия Нили, Джон Аллен, Базель Abuaita и Донна Runft за их усилия в разработке zebrafish модель. Исследования, сообщили здесь была поддержана национального института аллергии и инфекционных заболеваний национального института здравоохранения под награду номерами R21AI095520 и R01AI127390 (для Джеффри х. Уитей). Содержание является исключительно ответственности авторов и не обязательно отражают официальную точку зрения национальных институтов здоровья.
Materials
| Instrument | |||
| Shaker incubator | New Brunswick Scientific, Edison, NJ | Excella E25 | |
| Incubator | NUAIRE, Plymouth, MN | Auto Flow | |
| Spectrophotometer | Thermo, Waltham, MA | Geaesys 6 | |
| Vortex homogenizer | Minibeadbeater24 | 112011 | |
| Weighing Machine | Ohaus, Columbia, MD | Adventurer Pro | |
| Heat Stirer | Corning, Corning, NY | PC-420D | |
| Burner | |||
| automated colony counter | REVSCI | 120417B | |
| Materials | |||
| 400 ml glass beakers | Pyrex | ||
| perforated lids | Microtip holder with holes from tip box | ||
| disposable plastic spoons | Office Depot, Boca Raton, FL | D15-25-7008 | |
| Fish Tank System | Aquaneering, San Diego, CA | ||
| RO Water Purifier | Aqua FX | TK001 | |
| Fish net | Marina | ||
| fish food | Tetra fin | ||
| Brine Shrimp | Red jungle brand | O.S.I. pro 80 | |
| Styrofoam board | |||
| Pins | |||
| Scalpels | Fine Scientific tools, Foster City, CA | 10000-10 | |
| Forceps | Fine Scientific tools, Foster City, CA | 11223-20 | |
| Vannas scissors | Fine Scientific tools, Foster City, CA | 15000-11 | |
| 2 ml screw cap tubes | Fisher Scientific, Hampton, NH | 02-681-375 | |
| 1 mm glass beads | Bio Spec | 11079110 | |
| Glass beads for spreading | Sigma, St. Louis, MO | 18406-500G | |
| Petri plate | Fisher Brand, Hampton, NH | FB0875713 | |
| 1.5 ml centrifuge tube | Midsci, Valley Park, MO | AVSS1700 | |
| 50 ml centrifuge tube | Corning Falcon, Corning, NY | 352098 | |
| Test tubes | Pyrex | 9820 | |
| Glass Pipette | Fisher Brand, Hampton, NH | 13675K | |
| Micro pipettes | Sartorius Biohit, Göttingen, Germany | m1000/m200/m20 | |
| Tips | Genesee Scientific, San Diego, CA | 24-150RS/24-412 | |
| Chemicals | |||
| Instant Ocean salts | |||
| phosphate buffered saline | VWR Life Science, Radnor, PA | K813-500ml | |
| Tricaine (ethyl 3-aminobenzoate methanesulfonate salt | Sigma, St. Louis, MO | A5040 | |
| 5-Bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-galactopyranoside | Sigma, St. Louis, MO | 10651745001 | |
| Schiff’s reagent | Sigma, St. Louis, MO | 84655-250 mL | |
| periodic acid | Fisher Scientific, Hampton, NH | 10450-60-9 | |
| Mucin from porcine stomach | Sigma, St. Louis, MO | M2378-100G | |
| Bovine serum albumin | Fisher Scientific, Hampton, NH | 9046-46-8 | |
| Pierce 660nm Protein Assay Reagent | Thermo, Waltham, MA | 22660 | |
| LB medium | |||
| Trypton | BD Biosciences, San Jose, CA | 211705 | |
| Teast Extract | BD Biosciences, San Jose, CA | 212750 | |
| NACL | Fisher Scientific, Hampton, NH | BP358-212 | |
| Agar | BD Biosciences, San Jose, CA | 214010 | |
| TCBS Agar | BD Biosciences, San Jose, CA | 265020 | |
| DCLS Agar | Sigma, St. Louis, MO | 70135-500gm | |
| Software | |||
| Microsoft office | |||
| Prism 5 |
Referências
- Harris, J. B., LaRocque, R. C., Qadri, F., Ryan, E. T., Calderwood, S. B. Cholera. The Lancet. 379 (9835), 2466-2476 (2012).
- Dutta, D., et al. Vibrio cholerae non-O1, non-O139 serogroups and cholera-like diarrhea, Kolkata, India. Emerging Infectious Diseases. 19 (3), 464-467 (2013).
- Huq, A., et al. Ecological relationships between Vibrio cholerae and planktonic crustacean copepods. Applied and Environmental Microbiology. 45 (1), 275-283 (1983).
- Halpern, M., Landsberg, O., Raats, D., Rosenberg, E. Culturable and VBNC Vibrio cholerae: interactions with chironomid egg masses and their bacterial population. Microbial Ecology. 53 (2), 285-293 (2007).
- Broza, M., Halpern, M. Pathogen reservoirs. Chironomid egg masses and Vibrio cholerae. Nature. 412 (6842), 40 (2001).
- Halpern, M., Izhaki, I. Fish as hosts of Vibrio cholerae. Frontiers in Microbiology. 8 (282), (2017).
- Senderovich, Y., Izhaki, I., Halpern, M. Fish as reservoirs and vectors of Vibrio cholerae. PLoS ONE. 5 (1), e8607 (2010).
- Traore, O., et al. Occurrence of Vibrio cholerae in fish and water from a reservoir and a neighboring channel in Ouagadougou, Burkina Faso. The Journal of Infection in Developing Countries. 8 (10), 1334-1338 (2014).
- Booth, L. V., Lang, D. A., Athersuch, R. Isolation of Vibrio cholerae non-01 from a Somerset farmworker and his tropical fish tank. Journal of Infection. 20 (1), 55-57 (1990).
- Torres-Vitela, M. A., et al. Incidence of Vibrio cholerae in fresh fish and ceviche in Guadalajara, Mexico. Journal of Food Protection. 60 (3), 237-241 (1997).
- Rowe, H. M., Withey, J. H., Neely, M. N. Zebrafish as a model for zoonotic aquatic pathogens. Developmental & Comparative Immunology. 46 (1), 96-107 (2014).
- Runft, D. L., et al. Zebrafish as a natural host model for Vibrio cholerae colonization and transmission. Applied and Environmental Microbiology. 80 (5), 1710-1717 (2014).
- Mitchell, K. C., Breen, P., Britton, S., Neely, M. N., Withey, J. H. Quantifying Vibrio cholerae enterotoxicity in a zebrafish infection model. Applied and Environmental Microbiology. , (2017).
- Klose, K. E. The suckling mouse model of cholera. Trends in Microbiology. 8 (4), 189-191 (2000).
- Formal, S. B., Kundel, D., Schneider, H., Kunevn, H., Sprinz, Studies with Vibrio cholerae in the ligated loop of the rabbit intestine. British Journal of Experimental Pathology. 42, 504-510 (1961).
- Williams, E. M., Dohadwalla, A. N., Dutta, N. K. Diarrhea and accumulation of intestinal fluid in infant rabbits infected with Vibrio cholerae in an isolated jejunal segment. The Journal of Infectious Diseases. 120 (6), 645-651 (1969).
- Spira, W. M., Sack, R. B., Froehlich, J. L. Simple adult rabbit model for Vibrio cholerae and enterotoxigenic Escherichia coli diarrhea. Infection and Immunity. 32 (2), 739-747 (1981).
- Ritchie, J. M., Rui, H., Bronson, R. T., Waldor, M. K. Back to the future: studying cholera pathogenesis using infant rabbits. mBio. 1 (1), (2010).
- Kilcoyne, M., Gerlach, J. Q., Farrell, M. P., Bhavanandan, V. P., Joshi, L. Periodic acid-Schiff’s reagent assay for carbohydrates in a microtiter plate format. Analytical Biochemistry. 416 (1), 18-26 (2011).
- Balaji, V., Sridharan, G., Jesudason, M. V. Cytotoxicity of non O1, non O139 Vibrios isolated from fresh water bodies in Vellore, south India. Indian Journal of Medical Research. 110, 155-159 (1999).
- Hasan, N. A., et al. Nontoxigenic Vibrio cholerae non-O1/O139 isolate from a case of human gastroenteritis in the U.S. Gulf Coast. Journal of Clinical Microbiology. 53 (1), 9-14 (2015).
