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Immunology and Infection

Un essai ex vivo pour étudier Candida albicans Hyphal Morphogenesis dans le tractus gastro-intestinal

Published: July 01, 2020
doi:
10.3791/61488
, ,
1College of Veterinary Medicine,Midwestern University, 2Masters in Biomedical Science Program, College of Graduate Studies,Midwestern University, 3Department of Pathology and Population Medicine, College of Veterinary Medicine,Midwestern University

Summary

L’analyse ex vivo décrite dans cette étude à l’aide d’extraits d’homogénéisation intestinale et de taches d’immunofluorescence représente une nouvelle méthode pour examiner la morphogenèse hyphale de Candida albicans dans le tractus gastro-intestinal. Cette méthode peut être utilisée pour étudier les signaux environnementaux régulant la transition morphogenétique dans l’intestin.

Abstract

Candida albicans morphogenèse hyphale dans le tractus gastro-intestinal (GI) est étroitement contrôlée par divers signaux environnementaux, et joue un rôle important dans la diffusion et la pathogénie de cet agent pathogène fongique opportuniste. Cependant, les méthodes pour visualiser l’hyphe fongique dans le tractus gastro-intestinal in vivo sont difficiles, ce qui limite la compréhension des signaux environnementaux dans le contrôle de ce processus de morphogenèse. Le protocole décrit ici démontre une nouvelle méthode ex vivo pour la visualisation de la morphogenèse hyphale dans les extraits d’homogénéisation intestinale. À l’aide d’un essai ex vivo, cette étude démontre que le contenu cécal des souris traitées aux antibiotiques, mais pas des souris témoins non traitées, favorise la morphogenèse hyphale de C. albicans dans la teneur en intestin. En outre, l’ajout de groupes spécifiques de métabolites intestinaux au contenu cécal des souris traitées aux antibiotiques régule différemment la morphogenèse hyphale ex vivo. Pris ensemble, ce protocole représente une nouvelle méthode pour identifier et étudier les signaux environnementaux qui contrôlent la morphogenèse hyphale de C. albicans dans le tractus gastro-intestinal.

Introduction

Candida albicans est un pathogène fongique opportuniste et polymorphe qui est normalement proportionnel, mais qui peut subir un changement morphologique en une forme virulente capable de causer des infections potentiellement mortelles chez les personnes immunocompromisées1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13. C. albicans est l’une des principales causes d’infections nosocomiales systémiques, avec un taux de mortalité de 40\u201260%, même avec un traitement antifongique2,14,15. Bien que C. albicans réside dans différents créneaux d’accueil, y compris le systèmereproducteur féminin 16,17, la cavité buccale des personnes en bonne santé18 et le tractus gastro-intestinal (GI)19,20, la majorité des infections systémiques proviennent du tractus gastro-intestinal et en outre, la source de l’infection systémique est souvent confirmée pour être letractus gastro-intestinal 21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34. La pathogénie de C. albicans dans le tractus gastro-intestinal est influencée par un large éventail de facteurs; cependant, une caractéristique majeure nécessaire à la virulence est la transition d’une morphologie des cellules de levure en une morphologie virulente des cellules hyphaliques35,36,37,38,39,40,41,42,43,44. C. albicans attachement et la diffusion du tractus gastro-intestinal pendant l’infection est fortement associée à sa capacité à passer d’une levure proportionnelle à hyphe virulente, permettant aux champignons de causer des maladies invasives44,45,46,47,48,49,50,51,52,53.

Une variété de facteurs dans l’intestin, y compris n-acétylglucosamine, réguler la formation d’hyphal par C. albicans. Par conséquent, il est crucial de réduire l’écart dans la connaissance concernant la morphogenèse hyphale de cet agent pathogène fongique dans letractus gastro-intestinal 54,55,56. Des preuves récentes indiquent que divers métabolites intestinaux contrôlent différemment la morphogenèse hyphale de C. albicans in vitro57,58,59,60. Cependant, les contraintes techniques présentent des problèmes lorsqu’on tente d’étudier la formation d’hyphes de C. albicans dans des échantillons intestinaux in vivo, en particulier la coloration des cellules de levure et d’hyphes et l’analyse quantitative du développement hyphal. Pour comprendre la morphogenèse hyphale de C. albicans dans le tractus gastro-intestinal, une méthode ex vivo a été développée à l’aide d’extraits solubles de contenu intestinal homogénéisé de souris pour étudier l’effet des métabolites sur la morphogenèse hyphale fongique. Utilisant des échantillons d’intestin de souris résistantes et sensibles à l’infection par l’IG de C. albicans, cette méthode aidera à identifier et à étudier l’effet des métabolites, des antibiotiques et des xénobiotiques sur la morphogenèse hyphale fongique dans le tractus gastro-intestinal.

Protocol

Tous les protocoles animaux ont été approuvés par le Midwestern University Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) tel que décritavant 57. Le Comité institutionnel de soins et d’utilisation des animaux de l’Université du Midwest a approuvé cette étude en vertu du Protocole IACUC de l’UTW #2894. Les politiques de soins aux animaux de l’UTW suivent la Politique du Service de santé publique (SSP) sur les soins et l’utilisation des animaux de laboratoire et les politique…

Representative Results

Ces résultats ainsi que les résultats antérieurs du laboratoire Thangamani60 indiquent que lorsque C. albicans est cultivé ex vivo dans des extraits d’homogénéisation intestinale prélevés dans l’estomac, les intestins grêles et les gros intestins de souris témoins non traitées et traitées aux antibiotiques, C. albicans se développe généralement avec une morphologie de levure (figure 1B). Cependant, lorsqu’il est cultivé dans l?…

Discussion

La méthode décrite ici présente une nouvelle façon d’étudier l’effet des impacts antibiotiques, diététiques, xénobiotiques et thérapeutiques sur la morphogenèse hyphale de C. albicans dans le tractus gastro-intestinal. Puisque la majorité des infections systémiques proviennent du tractusgastro-intestinal 21,22,23,24,25,<sup …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Les auteurs reconnaissent les ressources et le soutien du centre de recherche cellulaire et moléculaire de base de l’Université du Midwest.

Materials

1 – 10 µL Pipet Tips Fisher Scientific 02-707-454 Misc
100 – 1000 µL Pipet Tips Fisher Scientific 02-707-400 Misc
20 – 200 µL Pipet Tips Fisher Scientific 02-707-451 Misc
2-methylbutyric acid Sigma 193070-25G hyphal-inhibitory compound
488 goat anti-rabbit IgG Invitrogen (Fisher) A11008 IF Staining secondary ab
Agar Fisher BP1423-500 YPD agar component
Automated Imaging Microscope Keyence BZX700
Candida Albicans Antibody Invitrogen (Fisher) PA1-27158 IF Staining primary ab
cefoperazone Cayman 16113 antibiotic
deoxycholic acid Sigma 30960 hyphal-inhibitory compound
D-Glucose Fisher D16-500 hyphal-promoting compound
forceps Fisher 08-885
lactic acid Alfa Aesar AAAL13242-06 hyphal-inhibitory compound
lithocholic acid Sigma L6250-10G hyphal-inhibitory compound
palmitic acid Sigma P5585-10G hyphal-inhibitory compound
Paraformaldehyde Alfa Aesar A11313 IF Staining fixative
Phosphate-buffered saline (PBS), 10x Alfa Aesar J62692 PBS component
p-tolylacetic acid SCBT sc-257959 hyphal-inhibitory compound
sebacic acid Sigma 283258-250G hyphal-inhibitory compound
sharp ended scissors Fisher 28301
sterile Milli-Q water N/A N/A Misc
YPD Broth BD Biosciences 242810 YPD agar component
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Keywords: Ex Vivo AssayCandida AlbicansHyphal MorphogenesisGastrointestinal TractGut MetabolitesEnteric PathogensDissectionGI Tract ExtractionGut Content CollectionC. Albicans CulturePBS ResuspensionGut Content HomogenizationMicroscopy Analysis
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Monasky, R., Villa, S., Thangamani, S. An Ex vivo Assay to Study Candida albicans Hyphal Morphogenesis in the Gastrointestinal Tract. J. Vis. Exp. (161), e61488, doi:10.3791/61488 (2020).
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