Muntlig överföring av<em> Listeria monocytogenes</em> I möss via Intag av förorenad mat
Summary
Detta dokument beskriver ett nytt förfarande för oral infektion av möss med användning<em> Listeria monocytogenes</em>-Förorenade livsmedel. Protokollet kan lätt anpassas för användning med andra livsmedelsburna bakteriella patogener.
Abstract
L. monocytogenes är fakultativa intracellulära bakteriella patogener som orsakar livsmedelsburna infektioner hos människor. Mycket lite är känt om mag-fasen av listerios på grund av bristen på en liten djurmodell som nära efterliknar mänskliga sjukdomar. Detta dokument beskriver en ny musmodell för muntlig överföring av L. monocytogenes. Med hjälp av denna modell, möss matade L. monocytogenes-kontaminerat bröd har en diskret fas av gastrointestinal infektion, följt av olika grader av systemisk spridning i mottagliga (BALB / c / Av / J) eller resistenta (C57BL / 6) musstammar. Under de senare stadierna av infektionen, är spridningen till gallblåsan och hjärna observerats. Den foodborne modell av listerios är mycket reproducerbar, inte kräver speciella kunskaper, och kan användas med en mängd olika bakteriella isolat och laboratoriestammar mus. Som sådan är den idealiska modellen för att studera både virulens strategier som används av L. monocytogenes </em> att främja intestinal kolonisering, såväl som värdens svar på invasiv foodborne bakteriell infektion.
Introduction
Listeria monocytogenes är fakultativa intracellulära bakteriella patogener som orsakar livsmedelsburna infektioner hos människor. Bakterierna är resistenta mot många av de processer som används för att skydda vår livsmedelsförsörjning, såsom torkning, saltning, eller kyl 1,2 och infektioner är oftast kopplade till bearbetade, "ready-to-eat" livsmedel som inte värms upp före konsumtion . I flera tidigare utbrott, källan till L. monocytogenes-förorenad mat identifierades, och begränsad grupp av exponerade individer övervakades noga 3-6. I dessa exempel, klinisk sjukdom hos annars friska individer varierade från en mild, självbegränsande gastroenterit till mer allvarliga intestinala och systemiska infektioner som krävde sjukhusvård. L. monocytogenes infektioner i nedsatt immunförsvar individer, både nyfödda och äldre, har förknippats med en hög dödlighet (25-30%), även med antibiotikabehandling <sdig> 7,8. Lite är känt om den smittsamma dosen för L. monocytogenes, eller de faktorer värd som styr infektionskänslighet efter muntlig överföring, främst på grund av avsaknaden av en liten djurmodell som rekapitulerar detta breda spektrum av infektion utfall.
Den mest använda modellen för listerios är intravenös (iv) inokulering av möss. Den IV-modellen är mycket reproducerbar, och har varit mycket användbara för att studera både naiva och minne T-cellsvar under infektion 9,10. Nackdelen med iv-modellen är att det helt kringgår intestinal fasen av infektion. Efter livsmedelsburen smitta, ger tarmslemhinnan en barriär som förmodligen bromsar och begränsar antalet bakterier som ständigt kan sprida till perifera vävnader. Däremot kan hela ympen hittas i mjälten och levern inom minuter av intravenös administrering, och denna stora bolus av organismer kan överväldiga medfödda immunförsvaret defenses i dessa vävnader. Oral infektion hos möss genom sondmatning är mindre vanliga, eftersom stora doser (10 9 -10 11 CFU) typiskt krävs för att uppnå intestinal kolonisering 10. Dessutom genererar intragastriska (ig) ympning med en matningsnål inte en reproducerbar period av gastrointestinal infektion före systemisk spridning. Vissa laboratorier har rapporterat att L. monocytogenes når mjälte och lever inom 4-12 h efter infektion (HPI), medan andra inte visade någon systemisk spridning förrän 48 hpi 11-15. Detta lab-till-lab variation kan vara en konsekvens av den invasiva karaktär ig ympning, vilket kan resultera i mindre trauma på slemhinnan i matstrupen, och främja direkta blodomloppet invasion av bakterierna.
Vi har nyligen utvecklat en ny musmodell för oral L. monocytogenes infektion som nära efterliknar alla faser av mänskliga sjukdomar 16. Infektion uppstår när mössen äter bitar av fortsaminerad mat, en process som är icke-traumatisk, och inte kräver specialiserad kompetens genom laboratorie utredare. För en diskret tidsperiod (36-48 h), L. monocytogenes koloniserar reproducerbart endast mag-tarmkanalen, vilket möjliggör undersökning av de mekanismer som används av patogena Listeria att translokera över tarmslemhinnan och sprida till perifera vävnader. Viktigt kan modellen användas för att studera skillnader i värden medfödd motståndskraft mot infektioner. I en tidigare studie visade vi att BALB / c / Av / J-möss var mycket mottagliga för livsmedelsburen listerios, med exponentiell replikering av L. monocytogenes förekommer i tarmen, mjälte, lever och gallblåsa 16. Däremot var C57BL / 6 möss resistenta mot foodborne infektion, med endast övergående kolonisering av L. monocytogenes förekommer i var och en av dessa vävnader. En ytterligare egenskap hos foodborne modell som nära efterliknar människans sjukdom är att naturlig spridningtill hjärnan inträffade under de senare stadierna av infektionen (5-7 dpi).
Protocol
Representative Results
Discussion
Inavlade möss är inte lika mottagliga för utfodring vid alla tider på dagen, och deras vilja att äta förorenad brödet beror både på stammen typ och ålder mössen 17. I vår erfarenhet, 6-9 veckor gamla B6-möss är mottagliga för utfodring när som helst på dagen, men BALB möss kommer inte konsekvent äta bröd bit om det inte erbjuds under deras mörker. Ljuset cykel av rummet används för att hysa djuren kan ändras så den mörka fasen sammanfaller med den normala arbetsdagen för laboratorie…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete har finansierats med bidrag från National Institutes of Health (AI079442 och AI091918) tilldelas SEFD
Materials
| Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number | Comments |
| Brain Heart Infusion Agar | Difco | BD-241830 | |
| Lithium chloride | Sigma | L9650 | |
| Glycine | Omnipur | 4840 | |
| EDTA | Gibco | 15575-038 | |
| DTT | Sigma | D5545 | |
| Collagenase, type IV | Worthington | LS004089 | |
| DNAse I | Worthington | LS002007 | |
| Diff-Quik | Dade-Behring | B4132-1A | |
| PowerGen 1000 homogenizer | Fisher | 14-261-06 | |
| stainless steel type 304 mesh #80 | Small Parts, Inc. | CX-0080-C | |
| Cytospin | Statspin | M801-22 |
References
- Becker, L. A., Evans, S. N., Hutkins, R. W., Benson, A. K. Role of sigmaB in adaptation of Listeria monocytogenes to growth at low temperature. Journal of Bacteriology. 182, 7083-7087 (2000).
- Neunlist, M. R., et al. Effect of salting and cold-smoking on the culturability, viability, and virulence of Listeria monocytogenes strain Scott A. Journal of Food Protection. 68, 85-91 (2005).
- Aureli, P., et al. An outbreak of febrile gastroenteritis associated with corn contaminated by Listeria monocytogenes. N. Engl. J. Med. 342, 1236-1241 (2000).
- Dalton, C. B., et al. An outbreak of gastroenteritis and fever due to Listeria monocytogenes in milk. N. Engl. J. Med. 336, 100-105 (1997).
- Frye, D. M., et al. An outbreak of febrile gastroenteritis associated with delicatessen meat contaminated with Listeria monocytogenes. Clin. Infect. Dis. 35, 943-949 (2002).
- Salamina, G., et al. A foodborne outbreak of gastroenteritis involving Listeria monocytogenes. Epidemiol. Infect. 117, 429-436 (1996).
- Mead, P. S., et al. Food-related illness and death in the United States. Emerging Infectious Diseases. 5, 607-625 (1999).
- Wing, E. J., Gregory, S. H. Listeria monocytogenes: Clinical and experimental update. The Journal of Infectious Disease. 185, S18-S24 (2002).
- Condotta, S. A., Richer, M. J., Badovinac, V. P., Harty, J. T. Probing CD8 T cell responses with Listeria monocytogenes infection. Advances in Immunology. 113, 51-80 (2012).
- Disson, O., et al. Modeling human listeriosis in natural and genetically engineered animals. Nat Protoc. 4, 799-810 (2009).
- Czuprynski, C. J., Faith, N. G., Steinberg, H. A/J mice are susceptible and C57BL/6 mice are resistant to Listeria monocytogenes infection by intragastric inoculation. Infect. Immun. 71, 682-689 (2003).
- Gajendran, N., et al. Regional IFNgamma expression is insufficient for efficacious control of food-borne bacterial pathogens at the gut epithelial barrier. Int. Immunol. 19, 1075-1081 (2007).
- Lecuit, M., et al. A transgenic model for listeriosis: role of internalin in crossing the intestinal barrier. Science. 292, 1722-1725 (2001).
- Pron, B., et al. Comprehensive study of the intestinal stage of listeriosis in a rat ligated ileal loop system. Infect. Immun. 66, 747-755 (1998).
- Wollert, T., et al. Extending the host range of Listeria monocytogenes by rational protein design. Cell. 129, 891-902 (2007).
- Ghanem, B. o. u., N, E., et al. InlA promotes dissemination of Listeria monocytogenes to the mesenteric lymph nodes during food borne infection of mice. PLoS Pathogens. , (2012).
- Kowal, M., Buda-Lewandowska, D., Plytycz, B., Styrna, J. Day/night food consumption in mice is strain and age-dependent. Folia Biol. (Krakow). 50, 1-3 (2002).
- Freitag, N. E., Port, G. C., Miner, M. D. Listeria monocytogenes – from saprophyte to intracellular pathogen. Nature reviews. Microbiology. 7, 623-628 (2009).
- Camejo, A., et al. The arsenal of virulence factors deployed by Listeria monocytogenes to promote its cell infection cycle. Virulence. 2, 379-394 (2011).
