Summary

Isolamento e Identificação Conjuntivival Commensal em Camundongos

Published: May 01, 2021
doi:

Summary

Apresentado aqui é um protocolo para o isolamento e amplificação de bactérias comensais anaeróbicas aeróbicas e facultativas de camundongos anastrérmicos utilizando um cotonete de olho único e passo de enriquecimento baseado em cultura com identificação subsequente por métodos à base microbiológica e espectrometria de massa MALDI-TOF.

Abstract

A superfície ocular já foi considerada imuno-privilegiada e abiótica, mas recentemente parece que há uma pequena, mas persistente presença commensal. A identificação e o monitoramento de espécies bacterianas na mucosa ocular têm sido desafiadores devido à sua baixa abundância e disponibilidade limitada de metodologia adequada para crescimento e identificação commensais. Existem duas abordagens padrão: métodos de sequenciamento de cultura ou sequenciamento de DNA. O primeiro método é problemático devido às bactérias recuperáveis limitadas e a segunda abordagem identifica bactérias vivas e mortas levando a uma representação aberrante do espaço ocular. Desenvolvemos um método robusto e sensível para o isolamento bacteriano, baseando-se em técnicas de cultivo microbiológico padrão. Trata-se de uma técnica baseada em swab, utilizando um cotonete fino “em laboratório” que visa a conjuntiva inferior, seguido por um passo de amplificação para genera aeróbico aeróbico e facultativo. Este protocolo nos permitiu isolar e identificar espécies conjuntivistas como Corynebacterium spp., Coagulase Negative Staphylococcus spp., Streptococcus spp. A abordagem é adequada para definir a diversidade commensal em camundongos em diferentes condições de doença.

Introduction

O objetivo deste protocolo é aumentar o isolamento específico de micróbios aeróbicos e anaeróbicos viáveis e facultativos da conjuntiva ocular para caracterizar o microbioma ocular. Estudos extensivos têm perfilado comunidades mucosas commensais nos tratos da pele, intestino, respiratório e genital e mostram que essas comunidades influenciam o desenvolvimento do sistema imunológico e a resposta1,2,3. Comunidades commensais oculares têm sido demonstradas para mudar durante certas patologias da doença, como doença do olho seco4, síndrome de Sjogren5 e diabetes6. No entanto, a capacidade de definir uma comunidade típica de superfície ocular commensal é dificultada por sua abundância relativamente baixa em comparação com os outros sítios mucosas6,7,8. Isso gera controvérsia sobre se existe um microbioma ocular residente e se ele existe, se ele difere do microbioma da pele e, consequentemente, seu efeito local sobre o desenvolvimento e resposta do sistema imunológico inato. Este protocolo pode ajudar a resolver essa questão.

Geralmente, as abordagens para definir o nicho commensal ocular baseiam-se no sequenciamento e nas técnicas baseadas na cultura4,7,9. 16 S rDNA sequenciamento e análise BRISK7 mostram uma diversidade mais ampla do que as técnicas baseadas na cultura, mas são incapazes de diferenciar entre micróbios vivos e mortos. Uma vez que a superfície ocular é hostil a muitos micróbios devido às propriedades antimicrobísis do filme lacrimal4 gerando uma grande variedade de fragmentos de DNA, abordagens baseadas em DNA detectarão esses artefatos que podem distorcer os dados para identificação de bactérias mortas como commensais residentes em vez de contaminantes. Isso resulta na identificação e caracterização aberrante do espaço ocular como sendo maior em abundância de micróbios e diversidade10. Isso dificulta a definição do microbioma ocular residente através de métodos baseados em DNA. Considerando que as técnicas padrão baseadas na cultura são incapazes de detectar commensais porque a carga é muito baixa11. Nosso método melhora as práticas padrão usando um cotonete fino que pode atingir a conjuntiva, evitando assim a contaminação da pele vizinha, bem como o conceito de que organismos viáveis podem ser enriquecidos por uma breve cultura em meios densos de nutrientes com o objetivo de ressuscitar viável, mas não cultural, bem como, enriquecer para micróbios viáveis raros.

Os resultados, abundância relativa de commensais oculares por cotonete ocular, caracterizam o microbioma residente conjuntiva e são importantes para fins comparativos. Nossos dados mostram que há uma diferença entre a pele e a microbiota conjuntivival, bem como maior diversidade com aumento da idade e diferença de sexo específico em abundância. Além disso, essa abordagem tem encontrado diferenças commensais em camundongosnocautes 12. Este protocolo pode ser aplicado para descrever o microbioma ocular que pode variar devido a práticas de caging, geografia ou estado de doença, bem como os efeitos locais de metabólitos commensais e produtos sobre desenvolvimento e resposta do sistema imunológico.

Protocol

Todos os procedimentos envolvendo camundongos seguem as diretrizes do Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais. Siga as diretrizes de segurança laboratorial (conforme orientado pelo departamento de Saúde e Segurança Ambiental Institucional) ao trabalhar com microrganismos e materiais potencialmente contaminados. Utilize recipientes de resíduos adequados e procedimentos de descontaminação antes do descarte de materiais contaminados potencialmente de risco biológico. 1. Preparaç?…

Representative Results

Os resultados representativos para uma placa de cotonete dos olhos que demonstram diferentes métodos de chapeamento são retratados na Figura 3A mostrando isolados morfologicamente diversos do mouse C57BL/6. Para cada isolado distinto, as colônias foram contadas na faixa e a abundância relativa, unidades de formação de colônias únicas (UFC) por cotonete de olhos, calculadas e plotadas para fins de comparação. Para caracterização microbiológica, as bactérias foram colhidas a part…

Discussion

Devido ao estado paucibacteriano da superfície ocular, muitos laboratórios têm tido dificuldade em isolar as commensals oculares7,20, resultando em baixo número de amostras com crescimento, baixa abundância e baixa diversidade8. Este método melhora significativamente as práticas de cultura padrão4,21 pela adição de uma etapa de enriquecimento, bem como um cotonete ocular …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

O financiamento do P30 DK034854 apoiou a VY, LB e estudos no Massachusetts Host-Microbiome Center e financiamento do NIH/NEI R01 EY022054 apoiado MG.

Materials

0.1 to 10 µl pipet tip USA Scientific 1110-300 autoclave before use
0.5 to 10 µl Eppendorf pipet Fisher Scientific 13-690-026
1 ml syringe Fisher Scientific BD309623 1 syringe for each eye swab group
1.5 ml Eppendorf tubes USA Scientific 1615-5500 autoclave before use
1000 µ ml pipet tip USA Scientific 1111-2021 autoclave before use
200 to 1000µl Gilson pipetman (P1000) Fisher Scientific F123602G
25 G needle Fisher Scientific 14-826AA 1 needle per eye swab group
3 % Hydrogen Peroxide Fisher Scientific S25359
37 ° C Incubator Lab equipment
70 % Isopropanol Fisher Scientific PX1840-4
Ana-Sed Injection (Xylazine 100 mg/ml) Santa Cruz Animal Health SC-362949Rx
BD BBL Gram Stain kit Fisher Scientific B12539
Bunsen Burner Lab equipment
Clean paper towels Lab equipment
Cotton Batting/Sterile rolled cotton CVS
Disposable 1 ml Pipets Fisher Scientific 13-711-9AM for Gram stain and catalase tests
E.coli ATTC ATCC 8739
Glass slides Fisher Scientific 12-550-A3 for Gram stain and catalase tests
Ketamine (100mg/ml) Henry Schein 9950001
Mac Conkey Agar Plates Fisher Scientific 4321270 store at 4 °C until ready to use
Mannitol Salt Agar Carolina Biological Supply 784641 Prepare plates according to mfr's instructions, store at 4 °C for 1 week
Mice Jackson Labs C57/BL6J
Petri Dishes Fisher Scientific 08-757-12 for Mannitol Salt agar plates
RPI Brain Heart Infusion Media Fisher Scientific 50-488525 prepare according to directions and autoclave
SteriFlip (0.22 µm pore size polyester sulfone) EMD/Millipore, Fisher Scientifc SCGP00525 to sterilize anesthesia
Sterile Corning Centrifuge Tube Fisher Scientific 430829 anesthesia preparation
Sterile mouse cage Lab equipment
Tooth picks (round bamboo) Kitchen Essentials autoclave before use and swab preparation
Trypticase Soy Agar II with 5% Sheep's Blood Plates Fisher Scientific 4321261 store at 4 °C until ready to use
Vitek target slide BioMerieux Inc. Durham,NC
Vitek-MS BioMerieux Inc. Durham,NC
Vitek-MS CHCA matrix solution BioMerieux Inc. Durham, NC 411071
Single use eye drops CVS Pharmacy Bausch and Lomb Soothe Lubricant Eye Drops, 28 vials, 0.02 fl oz. each

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Cite This Article
Smith-Page, K., Kugadas, A., Lin, T., Delaney, M., Bry, L., Gadjeva, M. Conjunctival Commensal Isolation and Identification in Mice. J. Vis. Exp. (171), e61672, doi:10.3791/61672 (2021).

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