抗生物質処理された蚊による細菌性経口摂食アッセイ
1Hunan Provincial Key Laboratory of Animal Intestinal Function and Regulation, College of Life Science,Hunan Normal University, 2State Key Laboratory of Developmental Biology of Freshwater Fish, Hunan Provincial Key Laboratory for Microbial Molecular Biology, College of Life Science,Hunan Normal University, 3Department of Infectious Diseases, the Second Xiangya Hospital,Central South University
Summary
本稿では、蚊中腸の品種微生物の単離と同定、蚊腸内細菌の抗生物質枯渇、特定の細菌種の再導入など、個々の蚊腸内細菌の影響を調査するためのプロトコルを提示する。
Abstract
蚊の中腸は宿主の代謝、生殖、適性およびベクトルの能力に影響を与える非常に動的なマイクロバイオームを収容する。腸内微生物全体の効果を調査するための研究が行われています。しかし、異なる微生物が宿主に対して明確な効果を発揮する可能性がある。本稿では、それぞれの特定の蚊の腸内微生物の効果と潜在的なメカニズムを研究するための方法論を提供する。
このプロトコルには 2 つの部分が含まれています。最初の部分では、蚊の中腸を解剖し、殺虫性細菌のコロニーを分離し、細菌種を同定する方法を紹介します。第2部は、抗生物質処理蚊を生成し、1つの特定の細菌種を再導入する手順を提供する。
Introduction
蚊は、ジカウイルス、デング熱ウイルス、および マラリア 原虫1を含む百の病原体を介して伝染する、ヒト病原性疾患の最も重要なベクターであると考えられている。蚊が卵子の栄養を得るために血液を摂取すると、感染した宿主から消化管2を介して誤って病原体を摂取する可能性がある。重要なことに、血液食事の消化と病原体の入り口の両方で重要な役割を果たす蚊の中腸は、非常にダイナミックなマイクロバイオーム3を抱えています。
いくつかの研究は、培養依存的な方法または細菌シーケンシングアッセイ44、5、65のいずれかを使用して、実験室で飼育され、フィールドに集められた蚊の微生物叢を特徴付けている。パントア、セラチア、クレブシエラ、エリザベスキンキヤ、エンテロコッカスなどの種は、一般的に様々な研究55、7、8、97,8,9で蚊から分離されています。興味深いことに、蚊の腸内微生物叢は、開発段階、種、地理的起源、および摂食行動4の影響を受ける、コミュニティの多様性と細菌種の量の両方で動的に変動する。研究は、血液供給が劇的に腸内細菌科からの種の急速な拡大と全体的な多様性の減少と総細菌負荷を増加することを示しています10,,11.さらに、幼虫期の蚊の腸内微生物叢は、通常、昆虫が子犬や分化の間に変態を受けると根絶される。したがって、新たに出現した成虫蚊は、微生物叢4を再移植する必要がある。
腸内微生物叢は、栄養吸収、免疫、発達、生殖、およびベクター能力12を含む様々な側面で昆虫生理学を調節する。無菌蚊の幼虫は、細菌の経口供給が発達を救う間、最初のインスターを超えて発達することができない、蚊の腸内微生物が幼虫の発達に不可欠であることを示す13、14。13,また、腸内細菌の枯渇は、血液の食事の消化と栄養吸収を遅らせる、卵母細胞の成熟に影響を与え、そして、卵子15を減少させる。さらに、腸内微生物叢を有する蚊は、抗生物質処理された蚊と比較してより高い免疫応答を引き出し、他の病原体に対して絶えず上昇した抗菌ペプチド発現を16に感染させる。抗生物質は通常、これらの研究でパン腸内細菌を除去するために経口投与され、その後、無菌蚊と蚊の違いを合成微生物と比較する実験が行われる。しかし、蚊の中腸は微生物の多様なコミュニティを収容し、各細菌種は宿主生理学に対して明確な効果を発揮する可能性があります。
蚊の微生物叢は、発散効果を持つベクター能力を調節します。デング熱流行地域のフィールド由来の蚊から分離されたプロテウスによる植民地化は、デング熱ウイルス感染に対する上駆除された抗菌ペプチド発現および耐性を与える。病原性真菌のボーベリア・バシアナは、アルボウイルス感染に対するトールおよびJAK-STAT免疫経路を活性化する。対照的に、Aedes aegypti midgutから単離された真菌タラロマイセスは、腸トリプシン活性18を調節することによってデング熱ウイルス感染を促進する。さらに、セラチア・マルセセンスは、蚊19の腸上皮上のムチン層を消化するSmコンハクチンと呼ばれる分泌タンパク質を介したアルボウイルス感染を促進する。
この手順は、蚊の中腸の解剖、品種細菌コロニーの分離、細菌種の同定、および経口摂食による再導入のための体系的かつ直感的な方法を提供する。これは、蚊の卵巣の発達と卵位に対する生来細菌、 菊えおろく髄膜炎菌との血液供給の代表的な結果を提供する。
Protocol
1. 中腸の解剖と分節性細菌の分離 解剖のために蚊を準備します。 アスピレーターで出現から7~9日後に蚊を集める。採取した蚊を4°Cの温度に3〜5分間加え、蚊を氷冷ペトリ皿で解剖するまで麻酔します。 実験室の器具および蚊の表面を殺菌する。 環境からの細菌による汚染を避けるために75%エタノールを噴霧することによって実?…
Representative Results
抗生物質で治療された蚊の中腸と抗生物質なしでDNA抽出のために取り出され、qPCRは普遍的な細菌プライマーで行われた。 図1 は、対照群および抗生物質治療群における細菌16S rRNAの発現を示す。その結果、腸内細菌の約98%が除去され、ペニシリンとストレプトマイシンの腸管滅菌が成功した。 記載された方法により、細菌株を単離し、同定した。 C. 髄膜?…
Discussion
宿主と微生物の相互作用に関する研究は、異なる腸内微生物が発散メカニズムを介して宿主生理学に影響を与えることを発見した。本稿では、蚊の中腸を解剖し、培養可能な腸内細菌を培養し、抗生物質処理、関心のある細菌を再導入するなど、蚊の腸内微生物のそれぞれの役割を調査する方法を紹介する。
抗生物質治療を成功させるためには、実験を行う際に以下の?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この研究は中国国立自然科学財団(グラント81902094、81600497)と湖南省の科学技術計画プロジェクト(2019RS1036)によって支援されました。
Materials
| Adenosine 5′-triphosphate disodium salt hydrate | Sigma | A2383 | Adenosine 5′-triphosphate disodium salt hydrate has been used to prepare adenosine triphosphate (ATP) standard solutions |
| Aedes aegypti | Female mosquitoes | ||
| Anticoagulant tube | BD Vacutainer | 363095 | Collect fresh blood |
| Centrifuge tube | Sangon Biotech | F601620-0010 | 1.5 ml, Natural, Graduated, Sterile |
| Cotton balls | |||
| Disposable Tissue Grinding Pestle | Sangon Biotech | F619072-0001 | 70 mm Long, Conical, Blue, Sterile |
| Ethanol absolute | Paini | Dilute it to 75% ethanol | |
| Forceps | RWD | F11029 | Dissection |
| Hemotek Membrane Feeding System | Hemotek | Components of the feeding system, including Hemotek temperature controller, feeder-housing assembly, metal feeder assembled. | |
| Incubator shaker | ZQZY-78AN | ||
| Inoculation Loops | Sangon Biotech | F619312-0001 | 10 μl, Yellow |
| LB Agar Powder | Sangon Biotech | A507003 | Tryptone 10.0 g； Yeast Extract 5.0 g； NaCl 10.0 g； Agar 15.0 g. |
| LB Broth Powder | Sangon Biotech | A507002 | Tryptone 10.0 g； Yeast Extract 5.0 g； NaCl 10.0 g. |
| Microscope | Zeiss | Stemi508 | |
| Paper cup | Place mosquito | ||
| Parafilm | Sangon Biotech | F104002 | 4 inx 125 ft |
| Petri dish | Sangon Biotech | F611203 | |
| Penicillin G procaine salt hydrate | Sangon Biotech | A606248 | White powder. Soluble in water, soluble in methanol, slightly soluble in water, ethanol |
| Single Channal Pipettor | Gilson | ||
| Streptomycin sulfate | Sangon Biotech | A610494 | Streptomycin sulfate is a glucosamine antibiotic that interferes with the synthesis of prokaryotic proteins. |
| Sucrose | Sangon Biotech | A502792 | Soluble in water, ethanol and methanol, slightly soluble in glycerol and pyridine. |
| TIANamp Bacteria DNA Kit | TIANGEN | DP302 | Extract DNA |
| Utility Fabric-Mosquito Netting White | |||
| Vortex mixer | Scintic Industries | S1-0246 | |
| 1.5ml EP tube | Sangon Biotech | F600620 | |
| 10X PBS buffer | Sangon Biotech | E607016 | This product is a 10X solution. Please dilute it 10 times before use. The pH value is 7.4. |
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Cite This Article
Liu, X., Wu, S., Li, W., Zhang, M., Wu, Y., Zhou, N., Wu, P. A Bacterial Oral Feeding Assay with Antibiotic-Treated Mosquitoes. J. Vis. Exp. (163), e61341, doi:10.3791/61341 (2020).