A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
Optically transparent zebrafish embryos are widely used to study and visualize in real time the interactions between pathogenic microorganisms and the innate immune cells. Micro-injection of Mycobacterium abscessus, combined with fluorescence imaging, is used to scrutinize essential pathogenic features such as cord formation in zebrafish embryos.
Zebrafish (Danio rerio) embryos are increasingly used as an infection model to study the function of the vertebrate innate immune system in host-pathogen interactions. The ease of obtaining large numbers of embryos, their accessibility due to external development, their optical transparency as well as the availability of a wide panoply of genetic/immunological tools and transgenic reporter line collections, contribute to the versatility of this model. In this respect, the present manuscript describes the use of zebrafish as an in vivo model system to investigate the chronology of Mycobacterium abscessus infection. This human pathogen can exist either as smooth (S) or rough (R) variants, depending on cell wall composition, and their respective virulence can be imaged and compared in zebrafish embryos and larvae. Micro-injection of either S or R fluorescent variants directly in the blood circulation via the caudal vein, leads to chronic or acute/lethal infections, respectively. This biological system allows high resolution visualization and analysis of the role of mycobacterial cording in promoting abscess formation. In addition, the use of fluorescent bacteria along with transgenic zebrafish lines harbouring fluorescent macrophages produces a unique opportunity for multi-color imaging of the host-pathogen interactions. This article describes detailed protocols for the preparation of homogenous M. abscessus inoculum and for intravenous injection of zebrafish embryos for subsequent fluorescence imaging of the interaction with macrophages. These techniques open the avenue to future investigations involving mutants defective in cord formation and are dedicated to understand how this impacts on M. abscessus pathogenicity in a whole vertebrate.
المتفطرة خراج هو الممرض الناشئة التي تسبب مجموعة واسعة من متلازمات سريرية على البشر. وتشمل هذه الالتهابات الجلدية فضلا عن الالتهابات الرئوية المزمنة، واجه معظمهم في المناعة ومرضى التليف الكيسي 1،2،3،4. M. يعتبر خراج أيضا بمثابة الرئيسية الأنواع المتفطرات سريع النمو المسؤولة عن عدوى المستشفيات وعلاجي المنشأ في البشر. وعلاوة على ذلك، أبرزت عدة تقارير حديثة إمكانية أن M. خراج يمكن أن يخترق حاجز الدم في الدماغ ويحفز الآفات الهامة في النظام العصبي المركزي (CNS) 5،6. على الرغم من كونه مزارع السريع، M. المعارض خراج أيضا العديد من الميزات المسببة للأمراض التي ترتبط تلك المتفطرة السلية، بما في ذلك القدرة على الصمت لسنوات داخل الهياكل حبيبية وتوليد الآفات الجبني في الرئتين 7. أكثر إثارة للقلق هو انخفاض صنsitivity من M. خراج للمضادات الحيوية، مما يجعل هذه الإصابات صعبة للغاية لعلاج مما يؤدي إلى معدل فشل كبير العلاجية 8،9. التهديد هاما من هذا النوع هو أساسا المقاومة الجوهرية لها للمضادات الحيوية، والتي هي مصدر قلق كبير في المؤسسات الصحية العامة 10 وموانع لزرع الرئة 11.
يعرض M. خراج ناعمة (S) أو الخام morphotypes (R) مستعمرة أن تؤدي إلى نتائج سريرية مختلفة. وعلى النقيض من سلالة S، R البكتيريا لديهم ميل لتنمو اقصاه الى اقصاه، مما أدى إلى حبل أو سلك يشبه هيكل 12،13. كشفت عدة دراسات مستقلة على أساس نماذج إما الخلوية أو الحيوان النمط الظاهري فرط الفوعة للR نمط شكلي 14،15. من الدراسات الوبائية، ومعظم الحالات الشديدة من M. الالتهابات الرئوية خراج يبدو أن تترافق مع المتغيرات R 16 والتي هي البديل الوحيد الذيفقد رأينا أن تستمر لسنوات في مضيف مصاب 3. يعتمد الفرق نمط شكلي على وجود (في S) أو الخسارة (في R) من glycopeptidolipids المرتبطة السطحية (GPL) 12. ولكن نظرا إلى القيود المتأصلة في النماذج الخلوية / الحيوانية المتوفرة حاليا تستخدم لدراسة M. عدوى خراج، معرفتنا بشأن الأحداث الفيزيولوجية المرضية للمتغيرات R أو S لا تزال غامضة. إصابة الفئران المناعية المختصة عبر الطرق الوريدية أو الهباء الجوي يؤدي إلى الاستعمار عابرة، التي تعوق استخدام الفئران لدراسة الالتهابات المستمرة وللفي الجسم الحي المخدرات اختبار الحساسية 17. لذلك، وتطوير نماذج حيوانية قابلة للتلاعب استجابة المضيف يمثل تحديا كبيرا. في هذا السياق، وضعت نماذج غير الثدييات من الإصابة مؤخرا، بما في ذلك ذبابة الفاكهة 18 التي توفر العديد من المزايا مثل التكلفة والسرعة والأخلاقي القبول سVER نموذج الفأر. كما تم استكشاف نموذج الزرد (دانيو rerio) العدوى إلى تصور، من خلال التصوير غير الغازية، والتقدم والتسلسل الزمني للM. عدوى خراج في الحيوانات الحية 19. الأهم من ذلك، تم تشكيل لإثبات المفهوم أيضا لإثبات مدى صلاحيته للفي الجسم الحي تقييم المضادات الحيوية ضد M. خراج 17،20.
الزرد وقد استخدمت على نطاق واسع خلال العقدين الماضيين لدراسة التفاعلات بين مختلف مسببات الأمراض والجهاز المناعي المضيف 21. نجاح متزايد من هذا النموذج الفقاريات بديل يعتمد على فرصا كبيرة وفريدة من نوعها أن الدافع والتحقق من صحة استخدامها من أجل فهم أفضل للعديد من الالتهابات الفيروسية والبكتيرية 19،22،23،24،25،26،27،28،29. خلافا لمعظم النماذج الحيوانية الأخرى والأجنة الزرد شفافة بصريا، مما يسمح للغير الغازية مضان التصوير 30. هذا HAقاد الى دراسة M. إصابة خراج الأجنة الزرد مع تفاصيل لم يسبق لها مثيل، وبلغت ذروتها مع وصف حبال خارج الخلية، التي تمثل مثالا على اللدونة المورفولوجية البكتيرية. يمثل حبال آلية جديدة لتخريب الجهاز المناعي وآلية رئيسية تعزيز التسبب في M. الحاد عدوى خراج 19.
ويصف هذا التقرير أدوات وأساليب جديدة باستخدام الجنين الزرد إلى فك الصفات الفيزيولوجية المرضية من M. خراج العدوى ودراسة التفاعلات الحميمة بين العصيات ونظام المناعة الفطري. أولا، بروتوكول microinjection مفصل يتضمن تجهيز اللقاح البكتيري، وإعداد الجنين، والإصابة في حد ذاتها، ويرد. طرق تكييفها خصيصا لتقييم M. الفوعة خراج عن طريق قياس معايير مختلفة، مثل بقاء المضيفة وعبء البكتيرية، ترد. وقد تم التركيز على كيفيةلمراقبة، وعلى مستوى الزمانية المكانية، ومصير وتطور العدوى واستجابة المضيف المناعية للM. خراج باستخدام المجهر الفيديو. وعلاوة على ذلك، للتحقيق في مساهمة ودور الضامة خلال M. خراج العدوى، وطرق لتوليد الضامة المنضب الأجنة (باستخدام النهج إما وراثيا أو بناء كيميائيا) موصوفة. وأخيرا، وبروتوكولات لتصور التفاعلات محددة موثقة الضامة أو العدلات باستخدام الأجنة ثابتة أو المعيشة.
والهدف من هذا التقرير هو تحفيز مزيد من الدراسات لتسليط الضوء من جديد إلى M. آليات الفوعة خراج وبخاصة دور حبال في إنشاء عملية العدوى الحادة وغير المنضبط.
الإجراءات التجريبية الزرد يجب أن تتوافق مع الأنظمة المؤسسية والحكومية ذات الصلة. لهذه الدراسة، أجريت التجارب الزرد في مونبلييه جامعة، وفقا للمبادئ التوجيهية الاتحاد الأوروبي للتعامل مع الحيوانات المختبرية (http://ec.europa.eu/environment/chemicals/lab_animals/home_en.htm) والمعتمدة في إطار المرجعية CEEA-LR-13007.
1. إعداد الكواشف والمعدات Microinjection
الشكل 1. غرف تحديد المواقع لحقن الزرد. (A) قنوات على شكل حرف U لبيض (اللوحة اليسرى) وقنوات على شكل حرف V لأجنة (اللوحة اليمنى). البيض الزرد / وضعت الأجنة في القنوات ومحاذاة على نفس المحور. (B) عرض غرف للمراقبة مجهرية. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
2. إعداد وتخزين وM. خراج اللقاح
الشكل 2. إعداد فرقت M. قائح خراج. تلوين تسيل-نلسن من R أو S المتغيرات نمت على مرق المتوسطة قبل أي علاج (لوحات العليا) أو بعد العلاج (لوحات أقل) للحد من حجم وعدد من المجاميع المتفطرات (خطوات متتالية من غسول، صوتنة والصفق) . وقد لوحظت البكتيريا باستخدام المجهر مع 100 X النفط 1.4 الهدف NA APO). أشرطة النطاق: 20 ميكرون الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
3. إعداد الزرد الأجنة
4. مايكرو حقن الداخلي
ملاحظة: الإجراء حقن الجزئي لM. خراج مشابه لتلك التي سبق وصفها لM. marinum الحقن 32. لتقييم التسلسل الزمني للM. عدوى خراج (البقاء على قيد الحياة، الحمل البكتيري، الحركي وخصائص العدوى)، ويفضل الحقن في الوريد الذيلية من 30 HPF الأجنة. لتصور تجنيد الخلايا المناعية، وتتم الحقن في مواقع محلية مثل في العضلات الذيل في 48 HPF الجنين.
5. جيل من بلعم المنضب الأجنة
يستخدم استنزاف الانتقائي للالضامة من الأنسجة للتحقيق مساهمتها ودورها خلال العدوى: ملاحظة. لتصور استنزاف السليم الضامة، فمن المستحسن استخدام خط المعدلة وراثيا مع الضامة الفلورسنت، حيث يتم التعبير عن mCherry تحديدا تحت سيطرة بلعم MPEG1 المروج محددة 19.
6. الجرثومي العبء الكمي
7. التصوير M. الأجنة المصابة abscessus-
على الرغم من مختلف المواقع التشريحية يمكن حقن 32، وغالبا ما يتم استخدام حقن الوريد الذيلية لتوليد العدوى النظامية للتحليلات لاحقة بما في ذلك التجارب البقاء على قيد الحياة، البكتيرية تقرير عبء، والنشاط البلعمة أو تشكيل الحبل. يتم استخدام الحقن في العضلات الذيل ...
وقد ظهرت مؤخرا الزرد كنظام نموذج الفقاريات ممتازة لدراسة ديناميات عدوى بكتيرية باستخدام حقل واسع والتصوير متحد البؤر في الوقت الحقيقي 36. مزيج من تعليق المتفطرات تفرقوا (بروتوكول 2.2) جنبا إلى جنب مع أساليب الحقن الدقيقة (بروتوكول 4) يسمح التهابات استنساخه النظام...
The authors have nothing to disclose.
المؤلفون ممتنون لK. كيسا للمناقشات مفيدة وتوفير يبو-clodronate وL. راماكريشنان لهدية سخية من pTEC27 وpTEC15 التي تسمح التعبير عن tdTomato واسابي، على التوالي. هذا العمل جزءا من مشاريع وكالة البحوث الوطنية الفرنسية (ZebraFlam ANR-10-MIDI-009 وDIMYVIR ANR-13-BSV3-007-01) والبرنامج الإطاري السابع للجماعة الأوروبية (FP7-PEOPLE-2011-ITN) بموجب اتفاقية منحة لا. PITN-GA-2011-289209 لماري كوري للتدريب الأولي شبكة FishForPharma. كما نود أن نشكر جمعية غريغوري Lemarchal وVaincre لا Mucoviscidose (RF20130500835) لتمويل CM دوبونت.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
BBL MGIT PANTA | BD Biosciences | 245114 | |
Bovine Serum Albumin | Euromedex | 04-100-811-E | |
Catalase from Bovine Liver | Sigma-Aldrich | C40 | |
Difco Middlebrook 7H10 Agar | BD Biosciences | 262710 | |
Difco Middlebrook 7H9 Broth | BD Biosciences | 271310 | |
Ethyl 3-aminobenzoate methanesulfonate salt (Tricaine) | Sigma-Aldrich | A5040 | |
Oleic Acid | Sigma-Aldrich | O1008 | |
Paraformaldehyde | Delta Microscopie | 15710 | |
Phenol Red | Sigma-Aldrich | 319244 | |
Tween 80 | Sigma-Aldrich | P4780 | |
Agar | Gibco Life Technologie | 30391-023 | |
Low melting agarose | Sigma-Aldrich | ||
Instant Ocean Sea Salts | Aquarium Systems Inc | ||
Borosilicate glass capillaries | Sutter instrument Inc | BF100-78-10 | 1 mm O.D. X 0.78 mm I.D. |
Micropipette puller device | Sutter Instrument Inc | Flamming/Brown Micropipette Puller p-87 | |
Microinjector | Tritech Research | Digital microINJECTOR, MINJ-D | |
Tweezers | Sciences Tools inc | Dumont # M5S | |
Microloader Tips | Eppendorf |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved