Diese Arbeit wurde unterstützt durch Zuschüsse aus dem National Key Research und Development Program of China [2017YFD0500102]; die National Natural Science Foundation of China [31572544]; die State Key Laboratory ätiologische Veterinärbiologie [SKLVEB2016KFKT005]; Shanghai-Landwirtschaft angewandte Technologie Entwicklung Programm, China [G2016060201].

Die Maus-Infektions-Experimente wurde genehmigt durch das Labor Tier Monitoring Committee der Provinz Jiangsu, China und in Laboratory Animal Center of Nanjing Agricultural University durchgeführt (Anzahl zu ermöglichen: SYXK (Su) 2017-0007).
1. Vorbereitung von Bakterien
Hinweis: S. Suis Serotyp 2 virulenten Stamm P1/7 wurde von einem Kranken Schwein mit Meningitis19isoliert. Sorte P1/7 wuchs in Todd Hewitt Brühe (THB, Formel pro Liter THB: Herz Infusion, 3,1 g Neopeptone, 20,0 g Traubenzucker, 2,0 g, Natriumchlorid, 2,0 g; binatrium Phosphat, 0,4 g; Natriumcarbonat, 2,5 g) und vergoldeten auf Todd Hewitt Agar (THA, Formel pro Liter THA: Herz-Infusion, 3,1 g; Neopeptone, 20,0 g; Traubenzucker, 2,0 g; Natrium-Chlorid, 2,0 g; binatrium Phosphat, 0,4 g; Natriumcarbonat, 2,5 g; Agar, 15,0 g) bei 37 ° C und 5 % CO2.
<ol><li>Sammlung von Stamm P1/7 planktonischen Zellen<ol>
<li>Sammle 5 mL von planktonischen Zellen von Mid Log-Phase Kultur (OD600= 0,6) für 3 min bei 8000 × g zentrifugiert und dann 3 Mal mit PBS waschen.</li>
		<li>Aufschwemmen der Zellen mit 5 mL 25 % Glycerin in THB, aliquoten in 5 Röhren, und dann speichern bei-80 ° C.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Sammlung von Stamm P1/7 Biofilm Zustand Zellen<ol>
<li>Nehmen Sie 20 mL einer Übernacht-Kultur und 180 mL frisch THB hinzufügen; Teilen Sie die verdünnte Kultur in 10 Runden Kultur Platten gleichermaßen, und setzen Sie dann die Platten in einem Inkubator bei 37 ° C in 5 % CO2 für 24 h.</li>
		<li>Nach der Inkubation schütteln die Platte vorsichtig, um die Bakterien aufzuwirbeln, die die Platte nicht eingehalten haben, und verwerfen Sie den Überstand durch Absaugen. Hinweis: Schütteln Sie die Platte leicht und vermeiden Sie resuspending Sediment.</li>
		<li>Hinzugeben Sie 5 mL PBS Biofilm Zustand Zellen zu ernten, völlig das Sediment aufzuwirbeln und übertragen Sie dann die Probe auf eine neue Tube.</li>
		<li>Beschallen die Biofilm Zustand Zellen aus dem letzten Schritt mit den folgenden Parametern: 60 W, 4 Zyklen, 5 s auf und 10 s aus.</li>
		<li>Für 3 min bei 8000 × g zentrifugiert und den Überstand bei-80 ° c Lagern Hinweis: Der Überstand enthält möglicherweise Komponenten von Biofilm und es kann verwendet werden, um den Biofilm-Bakterien vor der Infektion wie beschrieben im Tierversuch (Schritt 3) Aufschwemmen.</li>
		<li>Aufschwemmen Sie das Sediment mit 10 mL 25 % Glycerin in THB und dann speichern Sie die Biofilm Zustand Zellen bei-80 ° C.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Scannen Rasterelektronenmikroskopie (SEM) Analyse
<ol><li>Befestigen Sie den gesammelten Biofilm Zustand Zellen und planktischen Zellen mit 4 % Paraformaldehyd für 12-24 h bei 4 ° C.</li>
	<li>Die Proben schnell mit destilliertem Wasser spülen und die Proben nacheinander mit einer zunehmenden Konzentration von Ethanol (25 %, 50 %, 70 %, 90 % und 100 %) für 30 min in jeder Lösung zu entwässern.</li>
	<li>Halten Sie die getrockneten Proben um Metall-Halter mit doppelseitigem Klebeband und schließlich in einem Verdampfer mit Gold und Palladium zu beschichten.</li>
	<li>Beobachten Sie die Proben durch ein Rasterelektronenmikroskop mit den folgenden Parametern: EHT (Extra High Tension) = 10 kV; WD (Arbeitsabstand) = 7.0 oder 8.0 mm; Vergrößerung = 5000 ×; Signal A = SE1.</li>
</ol>(3) Tierversuche
<ol><li>Verwenden Sie SPF 6 Wochen alten weiblichen BALB/c Mäusen in dieser Studie. Alle Mäuse durch die intrakranielle Subarachnoidal-Route der Infektion deren Einstichstelle befindet sich 3,5 mm von der Bregma rostral ist zu infizieren. Die stereotaktischen Koordinaten der Injektionsstelle wurden eindeutig von Chiavolini Et Al17beschrieben.<ol>
<li>Zur histopathologischen Analyse infizieren zwei Gruppen von Mäusen (5 Mäusen pro Gruppe) mit planktonischen Zellen oder Biofilm Zustand Zellen in einer Dosierung von 3 × 107 koloniebildenden Einheiten (KBE), und ein weiteres 5 Mäusen wurden mit PBS als Steuerelement injiziert.</li>
		<li>Für die Erkennung von mRNA Expression von TLR2 und Zytokine im Gehirn, infizieren zwei weitere Gruppen von Mäusen (6 Mäuse pro Gruppe) Zellen mit planktonischen Zellen oder Biofilm Zustand in einer Dosierung von 3 × 107 KBE.</li>
		<li>Bestimmen Sie die Anzahl der lebensfähigen Bakterien durch Ausplattieren Verdünnungsreihen an THA.</li>
		<li>Alle Mäuse bei 12 h nach der Infektion für die weitere Forschung einschläfern. Hinweis: Glycerin in das Lager Medium muss vor der Infektion entfernt werden. Sowohl planktonischen Zellen und Biofilm Zustand erholte sich von-80 ° C werden 3 Mal mit PBS gewaschen. Planktonischen Zellen sind dann Nukleinsäuretablette mit PBS und verdünnt, um die geeignete Dosis für Infektion; Biofilm Zustand Zellen sind Nukleinsäuretablette mit der gespeicherten überstand (aus Schritt 1.2.5) und verdünnt, um die entsprechende Dosis für eine Infektion. Das Laufwerk für Infektion sollte nicht mehr als 50 µL.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Erkennung von mRNA Expression von TLR2 und Zytokine im Gehirngewebe<ol>
<li>Extrahieren Sie die gesamte-RNS von Hirngewebe mit einem RNA-Extraktion-Kit.<ol>
<li>Verwenden Sie für jede Maus ganze Hirngewebe für RNA extrahieren. Teilen Sie ganze Hirngewebe in 5 Rohre. Bis zu 100 mg Hirngewebe und jedes Rohr, die lysiereinrichtung Matrix zur Verfügung gestellt vom Kit enthält fügen Sie 1 mL Lyse-Lösung hinzu.</li>
			<li>Verarbeiten Sie das Rohr in einem Homogenisator für 40 s bei einer Einstellung von 6.0 und dann Zentrifuge das Rohr bei 12000 × g und 4 ° C für 5 Minuten.</li>
			<li>Übertragen Sie nach Zentrifugation die obere Phase auf einen neuen Microcentrifuge Schlauch.</li>
			<li>Inkubieren Sie die übertragenen Probe für 5 min bei Raumtemperatur; Fügen Sie 300 µL Chloroform, Wirbel für 10 s, und dann 5 min bei Raumtemperatur inkubieren.</li>
			<li>Zentrifugieren Sie das Rohr auf 12000 × g und 4 ° C für 5 min. die obere Phase auf einen neuen Schlauch übertragen.</li>
			<li>Das Rohr vor für 5mal invertierenden 500 µL kalten absoluten Ethanol hinzu, und speichern Sie dann die Probe bei-20 ° C für mindestens 1 h.</li>
			<li>Zentrifugieren Sie das Rohr auf 12000 × g und 4 ° C für 15 min und Entfernen der Überstand. Waschen Sie die Tablette mit 500 µL kalter 75 % Ethanol in RNase-freie H2O.</li>
			<li>Entfernen Sie das Ethanol, Lufttrocknen das Pellet für 5 min bei Raumtemperatur und Aufschwemmen der RNA in 100 µL RNase-freie H2O.</li>
			<li>Inkubieren Sie die RNA für 5 min bei Raumtemperatur und bestimmen Sie die RNA-Konzentration mit Hilfe einer RNA Bioanalyzer.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Führen Sie die cDNA-Synthese, einschließlich der Beseitigung von genomischer DNA (gDNA), mit einem Thermocycler mit einem reversen Transkription (RT)-Reagenz-Kit.<ol>
<li>Fügen Sie 1 µg RNA zu einem Rohr mit 2 µL 5 X gDNA Beseitigung Puffer, 1 µL gDNA Beseitigung Enzym und RNase-freie H2O hinzu, bis das Volumen erreicht 10 µL. 2 min bei 42 ° c inkubieren</li>
			<li>Fügen Sie 10 µL des master-Mix (1 µL RT-Enzym-Mix I, 1 µL RT-Primer-Mix, 4 µL 5 x Puffer 2 und 4 µL RNase-freie H2O), der Reaktionslösung aus dem letzten Schritt und dann vorsichtig mischen. Gehen Sie sofort mit der RT-Reaktion: 37 ° C für 15 min und dann 85 ° C für 5 s.</li>
			<li>Führen Sie die quantitative Echtzeit-PCR (RT-qPCR) Analyse mit einer Real-Time PCR-Maschine mit einem SYBR RT-qPCR-Kit. Fügen Sie 10 µL 2 x Enzym, 0,8 µL forward Primer, 0,8 µL des rückwärts-Primer, 0.4 µL 50 x ROX Referenz Farbstoff II, 2 µL cDNA-Vorlage und RNase-freie H2O bis zu einem Gesamtvolumen von 20 µL.</li>
			<li>Führen Sie jede Probe in dreifacher Ausfertigung mit Hilfe der folgenden thermischen Parameter: 30 s bei 94 ° C, gefolgt von 40 Zyklen von 5 s bei 95 ° C und 34 s bei 60 ° C mit einer Endstufe von 15 s bei 95 ° C, 1 min bei 60 ° C , und 15 s bei 95 ° C. Primer für RT-qPCR sind in Tabelle 1aufgeführt. Housekeeping-Gene B2m und 18 s rRNA dienten als die internen Kontrollen.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Berechnen Sie die relative Falte ändern sich je nach der 2-ΔΔCt -Methode.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Beobachtung der histologischen Abschnitte
	<ol>
<li>Rekonstruieren Sie nach 24 h Fixierung mit 10 % Formalin die festen Hirngewebe in entsprechender Größe Stück Gewebe bei ca. 2-3 mm.</li>
		<li>Die Gewebe in einer Kassette, einbetten und tauchen ein in eine neue Fixativ Lösung für Austrocknung mit einer automatischen Vakuum Dörrgerät.</li>
		<li>Das fixierte Gewebe herausnehmen und nacheinander in steigenden Konzentrationen von Ethanol (70 %, 80 %, 95 %, 95 % und 100 %) für 30 min in jeder Lösung zu entwässern.</li>
		<li>Transparentize der Probe mit Xylol für 15 min, Tauchen sie in flüssigem Paraffin bei 60 ° C 90 min und dann einbetten ein Einbettungs-Automaten.</li>
		<li>Schneiden Sie das Paraffin eingebettet Block Gewebe in 3 µm Scheiben, Fliesen Sie-Scheibe auf dem Wasser bei 45 ° C und dann an der Luft trocknen.</li>
		<li>Abschnitt 3 h bei 60 ° C inkubieren, Färben mit Hämatoxylin und Eosin (HE) Methode, und versiegeln Sie es mit der neutralen Kaugummi.</li>
		<li>Beobachten Sie die histopathologischen Veränderungen des Gehirns mit einem optischen Mikroskop. Eine Vierpunkt-grading-System wurde zur histologische Veränderungen zu bewerten. Verwenden Sie einen ungepaarten t -Test für statistische Analysen. Staus/Blutung: fehlt, score 0; kleiner Bereich der fokalen Staus/Blutungen, Tor 1; großen Bereich der fokalen Staus/Blutungen oder mehrere Standorte der kleine Bereich der fokalen Staus/Blutungen, Tor 2; bis zu drei große fokale Staus/Blutung Standorte Tor 3; diffuse Staus/Blutungen, Note 4. Nekrose: fehlt, score 0; Fokale Nekrose, Tor 1; Auftreten von 1-10 nekrotische Zellen diffundieren, 2 Punkte; Brennpunkte der konfluierende Nekrose score 3; umfangreiche konfluierende Nekrose, Note 4. Entzündliche Zelle eindringen: fehlt, score 0; Paar und fokale Infiltrationen, Tor 1; multifokale Infiltration oder Infiltrationen mit Bildung von Aggregaten, score 2; bis zu drei Aggregate Tor 3; und mehr als vier Aggregate, Note 4.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Gottschalk, M., Xu, J., Calzas, C., Segura, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Streptococcus+suis:+a+new+emerging+or+an+old+neglected+zoonotic+pathogen?.">Streptococcus suis: a new emerging or an old neglected zoonotic pathogen?.</a> Future Microbiology. 5, 371-391 (2010).</li><li>Goyette-Desjardins, G., Auger, J. P., Xu, J., Segura, M., Gottschalk, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Streptococcus+suis,+an+important+pig+pathogen+and+emerging+zoonotic+agent-an+update+on+the+worldwide+distribution+based+on+serotyping+and+sequence+typing.">Streptococcus suis, an important pig pathogen and emerging zoonotic agent-an update on the worldwide distribution based on serotyping and sequence typing.</a> Emerging Microbes &amp; Infections. 3 (6), e45 (2014).</li><li>Kerdsin, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Emergence+of+Streptococcus+suis+serotype+9+infection+in+humans.">Emergence of Streptococcus suis serotype 9 infection in humans.</a> Journal of Microbiology, Immunology and Infection. 50 (4), 545-546 (2017).</li><li>Hatrongjit, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=First+human+case+report+of+sepsis+due+to+infection+with+Streptococcus+suis+serotype+31+in+Thailand.">First human case report of sepsis due to infection with Streptococcus suis serotype 31 in Thailand.</a> BMC Infect Diseases. 15, 392 (2015).</li><li>Fittipaldi, N., Segura, M., Grenier, D., Gottschalk, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Virulence+factors+involved+in+the+pathogenesis+of+the+infection+caused+by+the+swine+pathogen+and+zoonotic+agent+Streptococcus+suis.">Virulence factors involved in the pathogenesis of the infection caused by the swine pathogen and zoonotic agent Streptococcus suis.</a> Future Microbiology. 7 (2), 259-279 (2012).</li><li>Hall-Stoodley, L., Costerton, J. W., Stoodley, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bacterial+biofilms:+from+the+natural+environment+to+infectious+diseases.">Bacterial biofilms: from the natural environment to infectious diseases.</a> Nature Reviews Microbiology. 2 (2), 95-108 (2004).</li><li>Fuxman Bass, J. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extracellular+DNA:+a+major+proinflammatory+component+of+Pseudomonas+aeruginosa+biofilms.">Extracellular DNA: a major proinflammatory component of Pseudomonas aeruginosa biofilms.</a> Journal of Immunology. 184 (11), 6386-6395 (2010).</li><li>Isiaku, A. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biofilm+is+associated+with+chronic+streptococcal+meningoencephalitis+in+fish.">Biofilm is associated with chronic streptococcal meningoencephalitis in fish.</a> Microbial Pathogenesis. 102, 59-68 (2017).</li><li>Oggioni, M. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Switch+from+planktonic+to+sessile+life:+a+major+event+in+pneumococcal+pathogenesis.">Switch from planktonic to sessile life: a major event in pneumococcal pathogenesis.</a> Molecular Microbiology. 61 (5), 1196-1210 (2006).</li><li>Xiao, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Streptococcus+suis+small+RNA+rss04+contributes+to+the+induction+of+meningitis+by+regulating+capsule+synthesis+and+by+inducing+biofilm+formation+in+a+mouse+infection+model.">Streptococcus suis small RNA rss04 contributes to the induction of meningitis by regulating capsule synthesis and by inducing biofilm formation in a mouse infection model.</a> Veterinary Microbiology. 199, 111-119 (2017).</li><li>Dominguez-Punaro, M. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Streptococcus+suis+serotype+2,+an+important+swine+and+human+pathogen,+induces+strong+systemic+and+cerebral+inflammatory+responses+in+a+mouse+model+of+infection.">Streptococcus suis serotype 2, an important swine and human pathogen, induces strong systemic and cerebral inflammatory responses in a mouse model of infection.</a> Journal of Immunology. 179 (3), 1842-1854 (2007).</li><li>Seitz, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+intranasal+mouse+model+for+mucosal+colonization+by+Streptococcus+suis+serotype+2.">A novel intranasal mouse model for mucosal colonization by Streptococcus suis serotype 2.</a> Journal of Medical Microbiology. 61 (Pt 9), 1311-1318 (2012).</li><li>Busque, P., Higgins, R., Caya, F., Quessy, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Immunization+of+pigs+against+Streptococcus+suis+serotype+2+infection+using+a+live+avirulent+strain.">Immunization of pigs against Streptococcus suis serotype 2 infection using a live avirulent strain.</a> Canadian Journal of Veterinary Research. 61 (4), 275-279 (1997).</li><li>Williams, A. E., Blakemore, W. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pathology+of+Streptococcal+meningitis+following+intravenous+intracisternal+and+natural+routes+of+infection.">Pathology of Streptococcal meningitis following intravenous intracisternal and natural routes of infection.</a> Neuropathology and Applied Neurobiology. 4 (4), 345-356 (1990).</li><li>Dominguez-Punaro, M. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Severe+cochlear+inflammation+and+vestibular+syndrome+in+an+experimental+model+of+Streptococcus+suis+infection+in+mice.">Severe cochlear inflammation and vestibular syndrome in an experimental model of Streptococcus suis infection in mice.</a> European Journal of Clinical Microbiology &amp; Infectious Diseases. 31 (9), 2391-2400 (2012).</li><li>Auger, J. P., Fittipaldi, N., Benoit-Biancamano, M. O., Segura, M., Gottschalk, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Virulence+Studies+of+Different+Sequence+Types+and+Geographical+Origins+of+Streptococcus+suis+Serotype+2+in+a+Mouse+Model+of+Infection.">Virulence Studies of Different Sequence Types and Geographical Origins of Streptococcus suis Serotype 2 in a Mouse Model of Infection.</a> Pathogens. 5 (3), (2016).</li><li>Chiavolini, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Method+for+inducing+experimental+pneumococcal+meningitis+in+outbred+mice.">Method for inducing experimental pneumococcal meningitis in outbred mice.</a> BMC Microbiology. 4, 36 (2004).</li><li>Madsen, L. W., Svensmark, B., Elvestad, K., Jensen, H. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Otitis+interna+is+a+frequent+sequela+to+Streptococcus+suis+meningitis+in+pigs.">Otitis interna is a frequent sequela to Streptococcus suis meningitis in pigs.</a> Veterinary Pathology. 38 (2), 190-195 (2001).</li><li>Holden, M. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+evolution+of+virulence+and+drug+resistance+in+the+emerging+zoonotic+pathogen+Streptococcus+suis.">Rapid evolution of virulence and drug resistance in the emerging zoonotic pathogen Streptococcus suis.</a> PLoS One. 4 (7), e6072 (2009).</li><li>Dominguez-Punaro Mde, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+characterization+of+the+microglial+inflammatory+response+to+Streptococcus+suis,+an+important+emerging+zoonotic+agent+of+meningitis.">In vitro characterization of the microglial inflammatory response to Streptococcus suis, an important emerging zoonotic agent of meningitis.</a> Infection and Immunity. 78 (12), 5074-5085 (2010).</li><li>Hassan, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+different+detection+methods+of+biofilm+formation+in+the+clinical+isolates.">Evaluation of different detection methods of biofilm formation in the clinical isolates.</a> Brazilian Journal of Infectious Diseases. 15 (4), 305-311 (2011).</li><li>Vanier, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+putative+virulence+factors+of+Streptococcus+suis+involved+in+invasion+of+porcine+brain+microvascular+endothelial+cells.">New putative virulence factors of Streptococcus suis involved in invasion of porcine brain microvascular endothelial cells.</a> Microbial Pathogenesis. 46 (1), 13-20 (2009).</li><li>Takeuchi, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+contribution+of+suilysin+to+the+pathogenesis+of+Streptococcus+suis+meningitis.">The contribution of suilysin to the pathogenesis of Streptococcus suis meningitis.</a> Journal of Infectious Diseases. 209 (10), 1509-1519 (2014).</li><li>Tenenbaum, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polar+bacterial+invasion+and+translocation+of+Streptococcus+suis+across+the+blood-cerebrospinal+fluid+barrier+in+vitro.">Polar bacterial invasion and translocation of Streptococcus suis across the blood-cerebrospinal fluid barrier in vitro.</a> Cellular Microbiology. 11 (2), 323-336 (2009).</li></ol>

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Die intrakranielle Subarachnoidal-Route der Infektion, die hier beschriebenen hat offensichtliche Vorteile gegenüber anderen Wege der Infektion. Es ermöglicht Ermittler zu studieren, die Host-Bakterium-Interaktion und die Wirkung von bakteriellen Komponenten auf Host Immune Antworten direkt im Gehirn, die bakterielle Eingang in das zentrale Nervensystem zu imitieren. Diese Route der Infektion kann so erweitert werden, für die Untersuchung der Mechanismen der Meningitis verursacht durch andere Bakterien. Darüber hinau...

Streptococcus suis (S. Suis) ist eine große bakterielle Erreger von Schweinen weltweit, verursacht schwere Krankheiten wie Meningitis, Lungenentzündung, Blutvergiftung, Endokarditis und Arthritis1. Es ist auch ein emerging zoonotische Agent. Bisher wurde berichtet, dass neun Serotypen Infektion beim Menschen, darunter Serotypen 2, 4, 5, 9, 14, 16, 21, 24 und 312,3,4auslösen können. Bei Menschen und Schweinen ist Meningitis eine der wichtigsten klinischen Zeichen von S. Suis Infektionen. S. Suis ist in Vietnam und Thailand die wichtigste Ursache der Meningitis bei Erwachsenen5. Mikrobielle Biofilme sind Mikroorganismen, die zueinander halten und an einer Schnittstelle konzentriert sind; Sie sind unerlässlich für bakterielle Virulenz, Überleben in verschiedenen Umgebungen und Antibiotika-Resistenz-5. Biofilme sind in der Regel eine extrazelluläre Matrix umgeben, die in der Regel Polysaccharide, Proteine und DNA-6 enthält. Letzteres ist in der Lage, Host Entzündungsreaktionen und Cytokine Produktion7zu entlocken. Biofilmbildung wurde berichtet, an Streptokokken Meningitis in früheren Studien zu beteiligen. Biofilme tragen Streptococcus Agalactiae Meningitis in einem Tilapia-Fisch-Modell und Biofilmbildung im Hirngewebe aufgedeckt worden und um meningealen Oberflächen in Vivo durch intra-abdominalen Impfung8. Bei Meningitis Streptococcus Pneumoniae ist in einem Biofilm-ähnlichen Zustand und Bakterien in einem solchen Biofilm Zustand waren effektiver bei der Induktion von Meningitis in einem Maus-Infektion Modell9. Darüber hinaus in unserem früheren untersuchen, der Biofilm Zustand zugeordnet S. Suis im Gehirn der Maus trägt zur bakteriellen Virulenz von überleben Analyse10. Direkte Beweise für Biofilm Beteiligung an S. Suis Meningitis Bedarf jedoch weiterer Untersuchungen.
Tiermodelle der S. Suis Infektionen wurden bei Mäusen mit der intraperitonealen (i.p.)11, intranasale (i.n.)12, intravenös (i.v.)13und die Intracisternal (i.c) Wege der Infektion14, entwickelt 15 , 16. jedoch die i.p., i.n. und i.v. Infektionswege sind nicht geeignet für die Rollen von S. Suis Bauteilen in Meningitis direkt im Gehirn zu studieren. Dazu gehören die extrazellulären Matrix von Biofilmen. Obwohl die i.c-Impfung für S. Suis Infektion verwendet wurde, wurde die genaue Einstichstelle nicht in diesen Papieren beschrieben. Im Gegensatz dazu der stereotaktischen Koordinaten der Injektionsstelle intrakranielle Subarachnoidal Impfung ist eindeutig in einer früheren Studie17beschrieben worden. Dies erlaubt leichte Erkennbarkeit von der Impfung und weitere vereinfachende experimentelles Protokoll. Darüber hinaus imitiert die intrakranielle Subarachnoidal-Route der Infektion bakterielle Eingang in das zentrale Nervensystem aus die Nasennebenhöhlen oder das Mittelohr17und die Beziehung zwischen dem Mittelohr und Meningitis verursacht durch S. suis Madsen Et al.18nachgewiesen wurde. Darüber hinaus haben wir durch die Anwendung der intrakraniellen Subarachnoidal-Route der Infektion bei Mäusen, gezeigt, dass kleine RNA-rss04 S. Suis Meningitis in unserem vorherigen Studie10trägt.
In der vorliegenden Studie, die intrakranielle Subarachnoidal-Route der Infektion wurde bei Mäusen verwendet, um die Rollen von Biofilmen in S. Suis Meningitis zu untersuchen. Mäuse wurden mit planktonischen Zellen oder Biofilm Zustand von S. Suis auf diesem Weg der Infektion angesteckt. Histopathologische Analyse und erhöhte mRNA Expression von TLR2 und Zytokine aus Hirngewebe von Mäusen injiziert mit Biofilm Zustand Zellen deutlich erklärt, dass S. Suis Biofilm zur Meningitis beiträgt.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:828px;" width="827">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr>
			<td height="46">Todd Hewitt Broth(THB)</td>
			<td style="width:225px;">Becton, Dickinson and Company</td>
			<td style="width:115px;">DF0492078</td>
			<td style="width:304px;">Dissolve 30 g of the powder in 1 L of purified water. Autoclave at 121&#176; for 15 min.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agar</td>
			<td style="width:225px;">DSBIO</td>
			<td style="width:115px;">16C0050</td>
			<td style="width:304px;">Dissolve 15 g of the powder in 1 L of THB. Autoclave at 121&#176; for 15 min.</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:184px;">Milli-Q Reference Water Purification System</td>
			<td style="width:225px;">Merck KGaA</td>
			<td style="width:115px;">Z00QSVCUS</td>
			<td style="width:304px;">Without Dnase/ Rnase</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td>NaCl</td>
			<td style="width:225px;">Tianjin Kemiou Chemical Reagent Co., Ltd</td>
			<td style="width:115px;">10019318</td>
			<td style="width:304px;">Dissolve 8 g NaCl, 0.2 g KCl, 1.42 g Na2HPO3 , 0.27 g KH2PO4 in 1 L of purified water. Autoclave at 121&#176; for 15 min. Use KOH to adjust pH to 7.4.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td>Na2HPO3</td>
			<td style="width:225px;">Xilong Scientific Co., Ltd</td>
			<td style="width:115px;">9009012-01-09</td>
			<td style="width:304px;">Dissolve 8 g NaCl, 0.2 g KCl, 1.42 g Na2HPO3 , 0.27 g KH2PO4 in 1 L of purified water. Autoclave at 121&#176; for 15 min. Use KOH to adjust pH to 7.4.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td>KCl</td>
			<td style="width:225px;">Xilong Scientific Co., Ltd</td>
			<td style="width:115px;">9009017-01-09</td>
			<td style="width:304px;">Dissolve 8 g NaCl, 0.2 g KCl, 1.42 g Na2HPO3 , 0.27 g KH2PO4 in 1 L of purified water. Autoclave at 121&#176; for 15 min. Use KOH to adjust pH to 7.4.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td>KH2PO4</td>
			<td style="width:225px;">Xilong Scientific Co., Ltd</td>
			<td style="width:115px;">9009019-01-09</td>
			<td style="width:304px;">Dissolve 8 g NaCl, 0.2 g KCl, 1.42 g Na2HPO3 , 0.27 g KH2PO4 in 1 L of purified water. Autoclave at 121&#176; for 15 min. Use KOH to adjust pH to 7.4.</td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td>KOH</td>
			<td style="width:225px;">Xilong Scientific Co., Ltd</td>
			<td style="width:115px;">9009014-01-09</td>
			<td style="width:304px;">Dissolve 8 g NaCl, 0.2 g KCl, 1.42 g Na2HPO3 , 0.27 g KH2PO4 in 1 L of purified water. Autoclave at 121&#176; for 15 min. Use KOH to adjust pH to 7.4.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td>Glycerol</td>
			<td style="width:225px;">Sionpharm Chemical Reagent Co., Ltd</td>
			<td style="width:115px;">10010618</td>
			<td style="width:304px;">Diluted with equal volumu of purified water, autoclave at 121&#176; for 15 min</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:184px;">4% paraformaldehyde</td>
			<td style="width:225px;">Sionpharm Chemical Reagent Co., Ltd</td>
			<td style="width:115px;">80096675</td>
			<td style="width:304px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:184px;">25% Glutaraldehyde</td>
			<td style="width:225px;">Sionpharm Chemical Reagent Co., Ltd</td>
			<td style="width:115px;">30092436</td>
			<td style="width:304px;">10-fold diluted with purified water for fixation.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:184px;">Ethanol</td>
			<td style="width:225px;">Sionpharm Chemical Reagent Co., Ltd</td>
			<td style="width:115px;">10009218</td>
			<td style="width:304px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Chloroform</td>
			<td style="width:225px;">Sionpharm Chemical Reagent Co., Ltd</td>
			<td style="width:115px;">10006818</td>
			<td style="width:304px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Spctrophotometre</td>
			<td style="width:225px;">DeNovix Inc.</td>
			<td style="width:115px;">DS-11+</td>
			<td style="width:304px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:184px;">Ultrasound cell crusher</td>
			<td style="width:225px;">NingBo Scientz Biotechnology Co.,Ltd</td>
			<td style="width:115px;">JY96-IIN</td>
			<td style="width:304px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:184px;">Centrifuge</td>
			<td style="width:225px;">Hitachi Koki Co., Ltd</td>
			<td style="width:115px;">CT15RE</td>
			<td style="width:304px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:184px;">Refrigerator</td>
			<td style="width:225px;">Aucma Co., Ltd</td>
			<td style="width:115px;">DW-86L500</td>
			<td style="width:304px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:184px;">Scanning electron microscope</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td style="width:115px;">EVO-LS10</td>
			<td style="width:304px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">FastRNA Pro Green Kit</td>
			<td>MP Biomedicals</td>
			<td style="width:115px;">#6045-050</td>
			<td style="width:304px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">FastPrep-24 Instrument</td>
			<td>MP Biomedicals</td>
			<td style="width:115px;">116005500</td>
			<td style="width:304px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:184px;">Instrument for PCR</td>
			<td style="width:225px;">SensoQuest GmbH</td>
			<td style="width:115px;">1124310110</td>
			<td style="width:304px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">QuantStudio 6 Flex</td>
			<td style="width:225px;">Thermo Fisher Scientific</td>
			<td style="width:115px;">4485689</td>
			<td style="width:304px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:184px;">SYBR Premix Ex Taq II</td>
			<td style="width:225px;">Takara Biomedical Technology (Beijing) Co., Ltd</td>
			<td style="width:115px;">RR820A</td>
			<td style="width:304px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:184px;">PrimeScript RT reagent kit with gDNA Eraser</td>
			<td style="width:225px;">Takara Biomedical Technology (Beijing) Co., Ltd</td>
			<td style="width:115px;">RR047A</td>
			<td style="width:304px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:184px;">Fully Enclosed Tissue Processor</td>
			<td style="width:225px;">Leica Biosystems Nussloch GmbH</td>
			<td style="width:115px;">ASP200S</td>
			<td style="width:304px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:184px;">Heated Paraffin Embedding Module</td>
			<td style="width:225px;">Leica Biosystems Nussloch GmbH</td>
			<td style="width:115px;">EG1150H</td>
			<td style="width:304px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:184px;">Semi-Automated Rotary Microtome</td>
			<td style="width:225px;">Leica Biosystems Nussloch GmbH</td>
			<td style="width:115px;">RM2245</td>
			<td style="width:304px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:184px;">Water bath for paraffin sections</td>
			<td style="width:225px;">Leica Biosystems Nussloch GmbH</td>
			<td style="width:115px;">HI1210</td>
			<td style="width:304px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:184px;">Autostainer XL</td>
			<td style="width:225px;">Leica Biosystems Nussloch GmbH</td>
			<td style="width:115px;">ST5010</td>
			<td style="width:304px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:184px;">Agilent 2100</td>
			<td style="width:225px;">Agilent Technologies</td>
			<td style="width:115px;">G2939A</td>
			<td style="width:304px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:184px;">Optical microscope</td>
			<td style="width:225px;">Olympus</td>
			<td style="width:115px;">BX51</td>
			<td style="width:304px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

intracranial subarachnoidal route of infection for investigating roles of streptococcus suis biofilms in meningitis in a mouse infection model

Streptococcus Suis ist nicht nur eine große bakterielle Erreger von Schweinen weltweit, sondern auch ein emerging zoonotische Agent. Bei Menschen und Schweinen ist Meningitis eine wichtige Manifestation des S. Suis Infektionen. Eine geeignete Infektionsmodell ist ein wichtiges Instrument zum Verständnis der Mechanismen von Krankheiten durch Krankheitserreger verursacht. Mehrere Wege der Infektion bei Mäusen wurden entwickelt, um die Pathogenese der Infektion S. Suis zu studieren. Die intraperitoneal, intranasale und intravenösem Wege der Infektion sind jedoch nicht geeignet für die Rollen von S. Suis Bauteilen in Meningitis direkt im Gehirn, wie z. B. die extrazelluläre Matrix von Biofilmen zu studieren. Obwohl Intracisternal Impfung für S. Suis Infektion verwendet worden ist, ist die genaue Einstichstelle nicht beschrieben worden. Hier wurde die intrakranielle Subarachnoidal-Route der Infektion in einem Mausmodell zu untersuchen, die Rollen von Biofilmen in S. Suis Meningitis beschrieben. S. Suis planktonischen Zellen oder Biofilm Staat wurden direkt in den Subarachnoidalraum von Mäusen durch die Einstichstelle befindet sich 3,5 mm von der Bregma rostral injiziert. Histopathologische Analyse und erhöhte mRNA Expression von TLR2 und Zytokine des Hirngewebes von Mäusen injiziert mit Biofilm Zustand Zellen deutlich gezeigt, dass S. Suis Biofilm in S. Suis Meningitis definitive Rollen spielt. Diese Route der Infektion hat offensichtliche Vorteile gegenüber anderen Wege der Infektion, so dass die Studie der Interaktion Host-Bakterium. Darüber hinaus erlaubt es die Wirkung von bakteriellen Komponenten auf Host Immune Antworten direkt in das Gehirn zu beurteilenden und imitiert bakterielle Eingang in das zentrale Nervensystem. Diese Route der Infektion kann erweitert werden, für die Untersuchung der Mechanismen der Meningitis verursacht durch andere Bakterien. Darüber hinaus können auch verwendet werden, um die Wirksamkeit von Medikamenten gegen bakterielle Meningitis zu testen.

SEM-Analyse wurde durchgeführt, um Biofilmbildung unter den experimentellen Bedingungen zu untersuchen. Wie in Abbildung 1dargestellt, gibt es ein signifikanten Unterschied in der Biofilmbildung zwischen planktonischen Zellen (Abb. 1A) und Biofilm Zustand (Abbildung 1B). SEM-Analyse zeigte, dass Biofilm Bakterien in Klumpen und mehrere Ebenen, und sie in die extraze...

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Intracranial Subarachnoidal Route of Infection for Investigating Roles of Streptococcus suis Biofilms in Meningitis in a Mouse Infection Model

Hier beschreiben wir die intrakranielle Subarachnoidal-Route der Infektion bei Mäusen, Rollen von Biofilmen in Streptococcus Suis Meningitis zu studieren. Diese Infektionsmodell eignet sich auch für die Untersuchung der Pathogenese der anderen bakteriellen Meningitis und die Wirksamkeit neuer Medikamente gegen bakterielle Meningitis.

Intrakranielle Subarachnoidal Route der Infektion für die Untersuchung Rollen von Streptococcus Suis Biofilmen in Meningitis in einem Mausmodell der Infektion

Streptococcus suis is not only a major bacterial pathogen of pigs worldwide but also an emerging zoonotic agent. In humans and pigs, meningitis is a major ...

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Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

Intracranial Subarachnoidal Route of Infection for Investigating Roles of Streptococcus suis Biofilms in Meningitis in a Mouse Infection Model

7.2K Aufrufe.  Nanjing Agricultural University. Hier beschreiben wir die intrakranielle Subarachnoidal-Route der Infektion bei Mäusen, Rollen von Biofilmen in Streptococcus Suis Meningitis zu studieren. Diese Infektionsmodell eignet sich auch für die Untersuchung der Pathogenese der anderen bakteriellen Meningitis und die Wirksamkeit neuer Medikamente gegen bakterielle Meningitis.

Serie: Intracranial Subarachnoidal Route of Infection for Investigating Roles of Streptococcus suis Biofilms in Meningitis in a Mouse Infection Model

Genotypic Inference of HIV-1 Tropism Using Population-based Sequencing of V3

Background: Prior to receiving a drug from CCR5-antagonist class in HIV therapy, a patient must undergo an HIV tropism test to confirm that his or her viral population uses the CCR5 coreceptor for cellular entry, and not an alternative coreceptor. One approach to tropism testing is to examine the sequence of the V3 region of the HIV envelope, which interacts with the coreceptor.
Methods: Viral RNA is extracted from blood plasma. The V3 region is amplified in triplicate with nested reverse transcriptase-PCR. The amplifications are then sequenced and analyzed using the software, RE_Call. Sequences are then submitted to a bioinformatic algorithm such as geno2pheno to infer viral tropism from the V3 region. Sequences are inferred to be non-R5 if their geno2pheno false positive rate falls below 5.75%. If any one of the three sequences from a sample is inferred to be non-R5, the patient is unlikely to respond to a CCR5-antagonist.

HIV tropism can be inferred from the V3 region of the viral envelope. V3 is PCR amplified in triplicate using nested RT-PCR, sequenced, and interpreted using bioinformatic software. Samples with with 1 or more sequence(s) with low g2P scores are classified as non-R5 virus.

Genotypische Inference von HIV-1 Tropismus mit Populations-basierte Sequenzierung von V3

Background: Prior to receiving a drug from CCR5-antagonist class in HIV therapy, a patient must undergo an HIV tropism test to confirm that his or her ...

Forschung

Immunologie und Infektion

Introducing Shear Stress in the Study of Bacterial Adhesion

During bacterial infections a sequence of interactions occur between the pathogen and its host. Bacterial adhesion to the host cell surface is often the initial and determining step of the pathogenesis. Although experimentally adhesion is mostly studied in static conditions adhesion actually takes place in the presence of flowing liquid. First encounters between bacteria and their host often occur at the mucosal level, mouth, lung, gut, eye, etc. where mucus flows along the surface of epithelial cells. Later in infection, pathogens occasionally access the blood circulation causing life-threatening illnesses such as septicemia, sepsis and meningitis. A defining feature of these infections is the ability of these pathogens to interact with endothelial cells in presence of circulating blood. The presence of flowing liquid, mucus or blood for instance, determines adhesion because it generates a mechanical force on the pathogen. To characterize the effect of flowing liquid one usually refers to the notion of shear stress, which is the tangential force exerted per unit area by a fluid moving near a stationary wall, expressed in dynes/cm2. Intensities of shear stress vary widely according to the different vessels type, size, organ, location etc. (0-100 dynes/cm2). Circulation in capillaries can reach very low shear stress values and even temporarily stop during periods ranging between a few seconds to several minutes 1. On the other end of the spectrum shear stress in arterioles can reach 100 dynes/cm2 2. The impact of shear stress on different biological processes has been clearly demonstrated as for instance during the interaction of leukocytes with the endothelium 3. To take into account this mechanical parameter in the process of bacterial adhesion we took advantage of an experimental procedure based on the use of a disposable flow chamber 4. Host cells are grown in the flow chamber and fluorescent bacteria are introduced in the flow controlled by a syringe pump. We initially focused our investigations on the bacterial pathogen Neisseria meningitidis, a Gram-negative bacterium responsible for septicemia and meningitis. The procedure described here allowed us to study the impact of shear stress on the ability of the bacteria to: adhere to cells 1, to proliferate on the cell surface 5and to detach to colonize new sites 6 (Figure 1). Complementary technical information can be found in reference 7. Shear stress values presented here were chosen based on our previous experience1 and to represent values found in the literature. The protocol should be applicable to a wide range of pathogens with specific adjustments depending on the objectives of the study.

During the infection process, a key step is the adhesion of pathogens with host cells. In most instances this adhesion step occurs in the presence of mechanical stress generated by flowing liquid. We describe a technique that introduces shear stress as an important parameter in the study of bacterial adhesion.

Introducing Schubspannung in der Studie der bakteriellen Adhäsion

During bacterial infections a sequence of interactions occur between the pathogen and its host. Bacterial adhesion to the host cell surface is often the ...

Single-cell Analysis of Bacillus subtilis Biofilms Using Fluorescence Microscopy and Flow Cytometry

Biofilm formation is a general attribute to almost all bacteria 1-6. When bacteria form biofilms, cells are encased in extracellular matrix that is mostly constituted by proteins and exopolysaccharides, among other factors 7-10. The microbial community encased within the biofilm often shows the differentiation of distinct subpopulation of specialized cells 11-17. These subpopulations coexist and often show spatial and temporal organization within the biofilm 18-21.
Biofilm formation in the model organism Bacillus subtilis requires the differentiation of distinct subpopulations of specialized cells. Among them, the subpopulation of matrix producers, responsible to produce and secrete the extracellular matrix of the biofilm is essential for biofilm formation 11,19. Hence, differentiation of matrix producers is a hallmark of biofilm formation in B. subtilis.
We have used fluorescent reporters to visualize and quantify the subpopulation of matrix producers in biofilms of B. subtilis 15,19,22-24. Concretely, we have observed that the subpopulation of matrix producers differentiates in response to the presence of self-produced extracellular signal surfactin 25. Interestingly, surfactin is produced by a subpopulation of specialized cells different from the subpopulation of matrix producers 15.
We have detailed in this report the technical approach necessary to visualize and quantify the subpopulation of matrix producers and surfactin producers within the biofilms of B. subtilis. To do this, fluorescent reporters of genes required for matrix production and surfactin production are inserted into the chromosome of B. subtilis. Reporters are expressed only in a subpopulation of specialized cells. Then, the subpopulations can be monitored using fluorescence microscopy and flow cytometry (See Fig 1).
The fact that different subpopulations of specialized cells coexist within multicellular communities of bacteria gives us a different perspective about the regulation of gene expression in prokaryotes. This protocol addresses this phenomenon experimentally and it can be easily adapted to any other working model, to elucidate the molecular mechanisms underlying phenotypic heterogeneity within a microbial community.

Single-cell Analysis of Bacillus subtilis Biofilms Using Fluorescence Microscopy and Flow Cytometry

Microbial biofilms are generally constituted by distinct subpopulations of specialized cells. Single-cell analysis of these subpopulations requires the use of fluorescent reporters. Here we describe a protocol to visualize and monitor several subpopulationswithin B. subtilis biofilms using fluorescence microscopy and flow cytometry.

Einzel-Zell-Analyse Bacillus subtilis Biofilme mittels Fluoreszenzmikroskopie und Durchflusszytometrie

Biofilm formation is a general attribute to almost all bacteria 1-6. When bacteria form biofilms, cells are encased in extracellular matrix that is mostly ...

Total Protein Extraction and 2-D Gel Electrophoresis Methods for Burkholderia Species

The investigation of the intracellular protein levels of bacterial species is of importance to understanding the pathogenic mechanisms of diseases caused by these organisms. Here we describe a procedure for protein extraction from Burkholderia species based on mechanical lysis using glass beads in the presence of ethylenediamine tetraacetic acid and phenylmethylsulfonyl fluoride in phosphate buffered saline. This method can be used for different Burkholderia species, for different growth conditions, and it is likely suitable for the use in proteomic studies of other bacteria. Following protein extraction, a two-dimensional (2-D) gel electrophoresis proteomic technique is described to study global changes in the proteomes of these organisms. This method consists of the separation of proteins according to their isoelectric point by isoelectric focusing in the first dimension, followed by separation on the basis of molecular weight by acrylamide gel electrophoresis in the second dimension. Visualization of separated proteins is carried out by silver staining.

Total Protein Extraction and 2-D Gel Electrophoresis Methods for Burkholderia Species

Members of the Burkholderia genus are pathogens of clinical importance. We describe a method for total bacterial protein extraction, using mechanical disruption, and 2-D gel electrophoresis for subsequent proteomic analysis.

Gesamtproteinextraktion und 2-D Gelelektrophorese-Methoden für<em&gt; Burkholderia</em&gt; Arten

The investigation of  the intracellular protein levels of bacterial species is of importance to  understanding the pathogenic mechanisms of diseases ...

Monitoring Changes in Membrane Polarity, Membrane Integrity, and Intracellular Ion Concentrations in Streptococcus pneumoniae Using Fluorescent Dyes

Membrane depolarization and ion fluxes are events that have been studied extensively in biological systems due to their ability to profoundly impact cellular functions, including energetics and signal transductions. While both fluorescent and electrophysiological methods, including electrode usage and patch-clamping, have been well developed for measuring these events in eukaryotic cells, methodology for measuring similar events in microorganisms have proven more challenging to develop given their small size in combination with the more complex outer surface of bacteria shielding the membrane. During our studies of death-initiation in Streptococcus pneumoniae (pneumococcus), we wanted to elucidate the role of membrane events, including changes in polarity, integrity, and intracellular ion concentrations. Searching the literature, we found that very few studies exist. Other investigators had monitored radioisotope uptake or equilibrium to measure ion fluxes and membrane potential and a limited number of studies, mostly in Gram-negative organisms, had seen some success using carbocyanine or oxonol fluorescent dyes to measure membrane potential, or loading bacteria with cell-permeant acetoxymethyl (AM) ester versions of ion-sensitive fluorescent indicator dyes. We therefore established and optimized protocols for measuring membrane potential, rupture, and ion-transport in the Gram-positive organism S. pneumoniae. We developed protocols using the bis-oxonol dye DiBAC4(3) and the cell-impermeant dye propidium iodide to measure membrane depolarization and rupture, respectively, as well as methods to optimally load the pneumococci with the AM esters of the ratiometric dyes Fura-2, PBFI, and BCECF to detect changes in intracellular concentrations of Ca2+, K+, and H+, respectively, using a fluorescence-detection plate reader. These protocols are the first of their kind for the pneumococcus and the majority of these dyes have not been used in any other bacterial species. Though our protocols have been optimized for S. pneumoniae, we believe these approaches should form an excellent starting-point for similar studies in other bacterial species.

Monitoring Changes in Membrane Polarity, Membrane Integrity, and Intracellular Ion Concentrations in Streptococcus pneumoniae Using Fluorescent Dyes

Unlike that seen for eukaryotes, there is a paucity of studies that detail membrane depolarization and ion concentration changes in bacteria, primarily as their small size makes conventional methods of measurement difficult. Here, we detail protocols for monitoring such events in the significant Gram-positive pathogen Streptococcus pneumoniae utilizing fluorescence techniques.

Überwachen von Änderungen in Membran-Polarity, Membrane Integrity und intrazelluläre Ionenkonzentrationen in<em&gt; Streptococcus pneumoniae</em&gt; Verwenden von Fluoreszenzfarbstoffen

Membrane depolarization and ion fluxes are events that have been studied extensively in biological systems due to their ability to profoundly impact ...

Capsular Serotyping of Streptococcus pneumoniae by Latex Agglutination

Latex agglutination reagents are widely used in microbial diagnosis, identification and serotyping. Streptococcus pneumoniae (the pneumococcus) is a major cause of morbidity and mortality world-wide. Current vaccines target the pneumococcal capsule, and there are over 90 capsular serotypes. Serotyping pneumococcal isolates is therefore important for assessing the impact of vaccination programs and for epidemiological purposes. The World Health Organization has recommended latex agglutination as an alternative method to the &#8216;gold standard&#8217; Quellung test for serotyping pneumococci. Latex agglutination is a relatively simple, quick and inexpensive method; and is therefore suitable for resource-poor settings as well as laboratories with high-volume workloads. Latex agglutination reagents can be prepared in-house utilizing commercially-sourced antibodies that are passively attached to latex particles. This manuscript describes a method of production and quality control of latex agglutination reagents, and details a sequential testing approach which is time- and cost-effective. 
This method of production and quality control may also be suitable for other testing purposes.

Capsular Serotyping of Streptococcus pneumoniae by Latex Agglutination

Latex agglutination testing is a simple, rapid and inexpensive method for serotyping Streptococcus pneumoniae, and has also been widely applied in diagnostic microbiology. This manuscript describes the in-house production of latex agglutination reagents, quality control procedures and the application of this technique to pneumococcal serotyping.

Kapsel Serotypisierung<em&gt; Streptococcus pneumoniae</em&gt; Durch Latexagglutination

Latex agglutination reagents are widely used in microbial diagnosis, identification and serotyping. Streptococcus pneumoniae (the pneumococcus) is a major ...

Non-invasive Imaging of the Innate Immune Response in a Zebrafish Larval Model of Streptococcus iniae Infection

The aquatic pathogen, Streptococcus iniae, is responsible for over 100 million dollars in annual losses for the aquaculture industry and is capable of causing systemic disease in both fish and humans. A better understanding of S. iniae disease pathogenesis requires an appropriate model system. The genetic tractability and the optical transparency of the early developmental stages of zebrafish allow for the generation and non-invasive imaging of transgenic lines with fluorescently tagged immune cells. The adaptive immune system is not fully functional until several weeks post fertilization, but zebrafish larvae have a conserved vertebrate innate immune system with both neutrophils and macrophages. Thus, the generation of a larval infection model allows the study of the specific contribution of innate immunity in controlling S. iniae infection.
The site of microinjection will determine whether an infection is systemic or initially localized. Here, we present our protocols for otic vesicle injection of zebrafish aged 2-3 days post fertilization as well as our techniques for fluorescent confocal imaging of infection. A localized infection site allows observation of initial microbe invasion, recruitment of host cells and dissemination of infection. Our findings using the zebrafish larval model of S. iniae infection indicate that zebrafish can be used to examine the differing contributions of host neutrophils and macrophages in localized bacterial infections. In addition, we describe how photolabeling of immune cells can be used to track individual host cell fate during the course of infection.

Non-invasive Imaging of the Innate Immune Response in a Zebrafish Larval Model of Streptococcus iniae Infection

Here, we present a protocol for the generation and imaging of a localized bacterial infection in the zebrafish otic vesicle.

Nicht-invasive Bildgebung von der angeborenen Immunantwort in einem Zebrafisch-Larven Modell<em&gt; Streptococcus iniae</em&gt; Infektions

The aquatic pathogen, Streptococcus iniae, is responsible for over 100 million dollars in annual losses for the aquaculture industry and is capable of ...

A Murine Model of Group B Streptococcus Vaginal Colonization

Streptococcus agalactiae (group B Streptococcus, GBS), is a Gram-positive, asymptomatic colonizer of the human gastrointestinal tract and vaginal tract of 10 - 30% of adults. In immune-compromised individuals, including neonates, pregnant women, and the elderly, GBS may switch to an invasive pathogen causing sepsis, arthritis, pneumonia, and meningitis. Because GBS is a leading bacterial pathogen of neonates, current prophylaxis is comprised of late gestation screening for GBS vaginal colonization and subsequent peripartum antibiotic treatment of GBS-positive mothers. Heavy GBS vaginal burden is a risk factor for both neonatal disease and colonization. Unfortunately, little is known about the host and bacterial factors that promote or permit GBS vaginal colonization. This protocol describes a technique for establishing persistent GBS vaginal colonization using a single &#946;-estradiol pre-treatment and daily sampling to determine bacterial load. It further details methods to administer additional therapies or reagents of interest and to collect vaginal lavage fluid and reproductive tract tissues. This mouse model will further the understanding of the GBS-host interaction within the vaginal environment, which will lead to potential therapeutic targets to control maternal vaginal colonization during pregnancy and to prevent transmission to the vulnerable newborn. It will also be of interest to increase our understanding of general bacterial-host interactions in the female vaginal tract.

A Murine Model of Group B Streptococcus Vaginal Colonization

The purpose of this protocol is to imitate human group B Streptococcus (GBS) vaginal colonization in a murine model. This method may be used to investigate host immune responses and bacterial factors contributing to GBS vaginal persistence, as well as to test therapeutic strategies.

Ein Mausmodell der Gruppe B<em&gt; Streptococcus</em&gt; Vaginal Colonization

Streptococcus agalactiae (group B Streptococcus, GBS), is a Gram-positive, asymptomatic colonizer of the human gastrointestinal tract and vaginal tract of ...

Influenza A Virus Studies in a Mouse Model of Infection

Influenza viruses cause over 500,000 deaths worldwide1 and are associated with an annual cost of 12 - 14 billion USD in the United States alone considering direct medical and hospitalization expenses and work absenteeism2. Animal models are crucial in Influenza A virus (IAV) studies to evaluate viral pathogenesis, host-pathogen interactions, immune responses, and the efficacy of current and/or novel vaccine approaches as well as antivirals. Mice are an advantageous small animal model because their immune system is evolutionarily similar to that found in humans, they are available from commercial vendors as genetically identical subjects, there are multiple strains that can be exploited to evaluate the genetic basis of infections, and they are relatively inexpensive and easy to manipulate. To recapitulate IAV infection in humans via the airways, mice are first anesthetized prior to intranasal inoculation with infectious IAVs under proper biosafety containment. After infection, the pathogenesis of IAVs is determined by monitoring daily the morbidity (body weight loss) and mortality (survival) rate. In addition, viral pathogenesis can also be evaluated by assessing virus replication in the upper (nasal mucosa) or lower (lungs) respiratory tract of infected mice. Humoral responses upon IAV infection can be rapidly evaluated by non-invasive bleeding and secondary antibody detection assays aimed at detecting the presence of total or neutralizing antibodies. Here, we describe the common methods used to infect mice intranasally (i.n) with IAV and evaluate pathogenesis, humoral immune responses and protection efficacy.

Influenza A viruses (IAVs) are important human respiratory pathogens. To understand the pathogenicity of IAVs and to perform preclinical testing of novel vaccine approaches, animal models mimicking human physiology are required. Here, we describe techniques to evaluate IAV pathogenesis, humoral responses and vaccine efficacy using a mouse model of infection.

Influenza-A-Virus-Studien in einem Mausmodell der Infektion

Influenza viruses cause over 500,000 deaths worldwide1 and are associated with an annual cost of 12 - 14 billion USD in the United States alone ...

Constructing Mutants in Serotype 1 Streptococcus pneumoniae strain 519/43

Streptococcus pneumoniae serotype 1 remains a huge problem in low-and-middle income countries, particularly in sub-Saharan Africa. Despite its importance, studies in this serotype have been hindered by the lack of genetic tools to modify it. In this study, we describe a method to genetically modify a serotype 1 clinical isolate (strain 519/43). Interestingly, this was achieved by exploiting the Pneumococcus&#8217; ability to naturally acquire DNA. However, unlike most pneumococci, the use of linear DNA was not successful; to mutate this important strain, a suicide plasmid had to be used. This methodology has provided the means for a deeper understanding of this elusive serotype, both in terms of its biology and pathogenicity. To validate the method, the major known pneumococcal toxin, pneumolysin, was mutated because it has a well-known and easy to follow phenotype. We showed that the mutant, as expected, lost its ability to lyse red blood cells. By being able to mutate an important gene in the serotype of interest, we were able to observe different phenotypes for loss of function mutants upon intraperitoneal and intranasal infections from the ones observed for other serotypes. In summary, this study proves that strain 519/43 (serotype 1) can be genetically modified.

Constructing Mutants in Serotype 1 Streptococcus pneumoniae strain 519/43

Here, we describe a S. pneumoniae serotype 1 strain 519/43 that can be genetically modified by using its ability to naturally acquire DNA and a suicide-plasmid. As proof of principle, an isogenic mutant in the pneumolysin (ply) gene was made.

Konstruktion von Mutanten im Serotyp 1 Streptococcus pneumoniae Stamm 519/43

Streptococcus pneumoniae serotype 1 remains a huge problem in low-and-middle income countries, particularly in sub-Saharan Africa. Despite its importance, ...