Name: the nematode caenorhabditis elegans - a versatile in vivo model to study host-microbe interactions
Uploaded: 2017-10-18T14:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 58 s
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Este trabalho foi realizado no e apoiado pelo Instituto Politécnico de Worcester.

1. preparação de nematódeo crescimento médio (NGM) <ol><li>para 1 L de mídia, combinar agar 20g, fonte de nitrogênio orgânico de 2,5 g (por exemplo, bacto peptona) e 3 g de cloreto de sódio em um frasco de 2 L. 975 ml de água estéril.
	<ol><li>Adicionar em uma barra de agitação estéril. Se usando um dosador automático de mídia, tubulação de autoclave e mídia por 15 min; mídia deve ser autoclavada para mais se for feito um maior volume.</li>
	</ol></li> <li>Conjunto de mídia na placa de agitação e deixe arrefecer.
	<ol><li>Uma vez que a mídia está quente ao toque (aproximadamente 60 ° C) em condições de esterilidade, adicione 1 mL de 1m MgSO 4 &#9679; H 2 O, 1 mL de 1 M CaCl 2, 25ml de KPO 4 e 1 mL de colesterol de 0,5% em etanol.</li>
		<li>Despeje mídia (manualmente ou por bomba automática) sob fluxo laminar em 35 x 10 mm pratos de petri estéril. Deixe para secar sob o capô, por 1-2 dias antes do uso. 
		Nota: As placas devem ser armazenadas a 4 ° C para evitar a contaminação.</li>
	</ol></li></ol> 2. Fazendo um Worm Pick <ol><li>corte um pedaço de 1,5 cm de fio de alumínio. Introduza cuidadosamente cerca de 0,5 cm de comprimento na ponta de uma pipeta Pasteur.
	<ol><li>Usando um bico de Bunsen ou lâmpada de álcool, derreter a ponta da pipeta de vidro, lentamente, girando-o na chama até que o fio é firmemente aderido a pipeta, sem comprometer a forma original da ponta da pipeta.</li>
	</ol></li></ol> 3. Preparação da cultura de e. coli <ol><li>utilizando uma ansa estéril, inocular a colônia única da estirpe de Escherichia coli OP50 em 200 mL de caldo de Luria. Incubar durante uma noite com tremor em 37 ° C.</li>
	<li>a cultura do líquido está pronta para o uso no dia seguinte e podem ser armazenada a 4 ° C, quando não estiver em uso. 
	Nota: A cepa de Escherichia coli, OP50, é usada como fonte de alimento para c. elegans. Esta cultura pode ser utilizada para até vários meses, quando armazenado a 4 ° C.</li>
</ol> 4. Essencial manutenção de c. elegans <ol><li>semente preparado placas de ágar NGM com e. coli manchando aproximadamente 50-100 µ l de cultura líquida de OP50 preparada no centro da placa.</li>
	<li>Placas de cobre e deixe-os secar à temperatura ambiente por 24 h. Depois de seco, coloque as placas a 37 ° C durante a noite para crescimento rápido ou manter à temperatura ambiente, se for desejado crescimento mais lento.</li>
	<li>Adicionar minhocas à placa por qualquer &#34; a fragmentação, &#34; (ver protocolo passo 5 &#34; Chunking e pegando vermes &#34;), pegar vermes individualmente ou colocação worm ovos diretamente sobre a placa (ver protocolo passo 6 &#34; ovo preparação &#34;).</li>
</ol> 5. CHUNKING e pegando vermes Nota: &#34; Chunking, &#34; refere-se a uma prática que é comum em manutenção de c. elegans. Isto envolve cortar uma secção da placa de ágar de NGM que contém vermes e transferir esta peça em um prato novo, assim também transferência de grande quantidade de vermes no processo. Contaminação também pode ser cortada da placa dessa maneira. Ao escolher os vermes, é importante manter a integridade do ágar, pois vermes podem ser perdidos em buracos de agar. Além disso, é importante para permitir que o escolhido para esfriar antes de tocar no prato para evitar derretimento o ágar ou queimando os vermes.
<ol><li>Para transferir rapidamente grandes quantidades de vermes nas novas chapas, corte um pedaço de ágar NGM contendo os sem-fins selecionados usando uma espátula. Retire o pedaço e coloque a cara no chão à beira do gramado de OP50 num prato novo.</li>
	<li>Transferência individualmente conforme descrito abaixo, na etapa de protocolo 8.2, vermes &#34; ensaio de sobrevivência, &#34; usando um verme escolher. Chama o fio no worm escolher até o vermelho. Removê-lo da chama e deixe-a esfriar por alguns segundos.</li>
	<li>Usando o fio sobre a palheta, lixe ligeiramente o gramado da cultura OP50 crescido na placa nova, cobrindo o fio sobre o pick.</li>
	<li>a cultura viscosa cobrindo a ponta do fio faz vermes furar a ponta da palheta, assim suavemente pegar vermes selecionados usando um movimento percorrendo.</li>
	<li>Uma vez selecionados vermes reunidos, colocá-los em um prato novo swiping suavemente a cultura através de agar. Coloque o fio na chama para remover o restante cultura sobre o pick.</li>
</ol> 6. Preparação de ovos <ol><li>Coloque aproximadamente 20 animais adultos (aproximadamente 2-3 dias após a eclosão, quando cultivada a 20 ° C) por escolher ou fragmentação conforme descrito na etapa de protocolo 5, &#34; Chunking e escolhendo Worms, &#34; em um prato, inoculado com 50 µ L da estirpe de Escherichia coli, OP50.</li>
	<li>Para recolher os ovos, inundar a placa com 10 mL de tampão de M9 após 1-2 dias. Usando uma pipeta sorológica de vidro, agite e agite suavemente o conteúdo na placa de ágar para liberar ovos presos OP50 ou animais adultos. Recolher todo o líquido contendo os ovos e adultos.</li>
	<li>Transferência M9 e OP50 solução em um 15ml cónico tubo. Centrifugar o tubo cônico de 15 mL a 2.100 x g por 2 min.</li>
	<li>Aspire aproximadamente 9 mL do sobrenadante sem perturbar o sedimento OP50.</li>
	<li>Resuspenda o pellet em 2 mL de água estéril, 1 mL de água sanitária e 1 mL de NaOH 0,25 de M.</li>
	<li>Misture suavemente por inversão, até que a maioria (aproximadamente 70 por cento) dos animais adultos aparece lisada; normalmente, ovos permanecem intactos durante este tratamento de lixívia curto por causa de seu escudo. Centrifugar o tubo cônico a 990 x g por 2 min.</li>
	<li>Aspirado sobrenadante sem perturbar o sedimento. Ressuspender o pellet em 10 mL de tampão de M9.</li>
	<li>Centrifugar o tubo cônico em 990 x g por 2 min. aspirado sobrenadante sem perturbador da pelota. Ressuspender o sedimento com 200 µ l de tampão de M9. 
	Nota: A preparação do ovo pode exigir vários ensaios. Os ovos podem ser destruídos se eles são expostos para branquear por muito tempo. Se os ovos não eclodem, diminuir a concentração de água sanitária em solução ou diminuir a duração da exposição para branquear.</li>
</ol> 7. Configuração de placa de infecção <ol><li>dispensar 3-5 mL de YPD num tubo de ensaio estéril e inoculá-lo com uma única colônia de Candida albicans utilizando uma ansa estéril.
	<ol><li>Colocar o tubo sobre um tambor rotatórios para aproximadamente 16-18 h em 30 ° C.</li>
	</ol></li> <li>Rótulo um 1,5 mL microcentrífuga tubo para conter a c. albicans e outra para conter OP50. Registrar o peso de cada tubo vazio.
	<ol><li>Lugar 500 µ l de noite cultura de c. albicans em tubo rotulado de c. albicans e 1.500 µ l da cultura OP50 durante a noite (a partir de passo 3.1) no tubo rotulado OP50.</li>
		<li>Centrifugar durante 10 minutos a 16.100 x sobrenadante de g. aspirado sem sedimento perturbador.</li>
		<li>Re-suspender cada pellet com 500 µ l de água estéril. Centrifugar durante 5 min à 16.100 g. x</li>
		<li>Aspirado sobrenadante sem perturbar o sedimento. Gravar o peso final dos tubos de microcentrífuga.</li>
		<li>Determinar o peso de cada pellet subtraindo o peso inicial dos tubos de microcentrífuga do peso final.</li>
	</ol></li> <li>Usando água estéril, Ressuspender o sedimento de c. albicans a 10 mg/mL e a pelota OP50 a 200 mg/mL. Fazer uma infecção mestre mix pela combinação de 7 µ l de água estéril, 2,5 µ l de OP50 cultura, 0,5 µ l de cultura de c. albicans e 10 µ l de uma solução de 50 mg/mL de estreptomicina.
	<ol><li>Para placas de controle, criar uma mistura de mestre, substituindo o volume da cultura de c. albicans com água estéril. Sementes de 20 µ l de mistura de infecção ou solução de controle OP50 nas chapas de centro de NGM usando uma micropipeta. 
		Nota: Aproximadamente 100 minhocas são necessários para determinar a significância estatística durante a análise. Este ensaio é executado normalmente em triplicado. Assim, feita uma 3.2 x mistura de infecção, bem como um 3.2 x solução de controle. Estas misturas são feitas para serem ligeiramente mais de 3 x o original para garantir que um total de 20 µ l é semeada em cada prato, permitindo espaço para erros. Esta mistura de mestre é criada porque a faringe do worm é muito pequena, durante os estágios larvais iniciais (L1-L3) para consumir c. albicans. Para exposição a agentes farmacológicos tais como fluconazol ( Figura 3B), o agente é introduzido à mistura de infecção. A concentração do agente é determinada empiricamente. Por exemplo, na Figura 3B, 50 µM Fluconazole é representada, no entanto 0, 12.5, 25, 50 e 100 µM fluconazol também foram testados usando o mesmo protocolo.</li>
	</ol></li></ol> 8. Análise do fenótipo deformado região Anal (Dar) e sobrevivência do ensaio <ol><li>Visualize o fenótipo de Dar Nota: Dar é melhor visualizado na fase L3 e além. Dar apresenta-se como uma pequena saliência na região anal post do worm ( Figura 2A), que se torna mais proeminente ao longo do tempo.
	<ol><li>Confirmar se um animal tem Dar tocando rapidamente a placa no palco do microscópio dissecação; animais sem Dar vontade de mover para trás imediatamente, enquanto animais com Dar serão necessário repetidas rodadas de escutas para reverter sua direção, ou eles Não vai fazê-lo em tudo.</li>
	</ol></li> <li>Ensaio de sobrevivência <ol><li>preparação de ovo completo conforme descrita anteriormente na etapa de protocolo 6, &#34; ovo preparação &#34;. Conte com o ovo no âmbito de dissecação e diluir a solução de ovo com M9 até que seja alcançada uma concentração de aproximadamente 5-6 ovos saudáveis por µ l. Utilizando uma pipeta, dispensar 20 µ l da amostra contendo aproximadamente 30 ovos na chapa de NGM preparado, na área entre a cultura bacteriana e do lado da placa (ovos e comida de verme, OP50, estão em dois pontos distintos).</li>
		Incubar as placas a 20 ° C, durante 48 h de <li>. Sob um microscópio de dissecação, conte o número de vermes vivos e mortos adultos em cada prato, bem como o número de minhocas com a Dar. Gravar a porcentagem com Dar.</li>
		<li>Considerar um animal morto, se ele não responder a ser batido na cabeça por um fio de alumínio ou toque na placa.</li>
		<li>Todos os dias, transferir germes adultos restantes por colheita conforme descrito na etapa de protocolo 5, &#34; Chunking e escolhendo Worms, &#34; em um prato novo de infecção ou controle. Neste ponto, se necessário, realizar um ensaio de sobrevivência do número de vermes vivos, mortos e desaparecidos de rastreamento de cada dia. 
		Nota: Este ensaio poderá ser executada por duas semanas, começando com a preparação do ovo. Além disso, a solução de ovo não deve ser dispensada para a cultura bacteriana, como a solução pode conter vestígios de água sanitária que pode matar o OP50. A solução também deve ser dispensado de aproximadamente 0,5 cm da borda da placa, como ovos podem ficar preso entre os lados da placa e o ágar-ágar. Além disso, devido à rápida proliferação de vermes, transferência de adultos nas novas chapas é fundamental para separá-los dos seus descendentes.</li>
	</ol></li> <li>Sobrevivência analisar <ol><li>analisar resultados usando software de análise de curva de sobrevivência (consulte a lista de materiais).</li>
		<li>Compare sobrevivência curvas usando o método Grehan-Breslow-Wilcoxon (supondo que os dados dos primeiros tempos de sobrevivência são mais precisos do que tempos mais tarde, peso adequadamente os dados) bem como de ferramentas estatísticas de Logrank 45. 
		Nota: Por exemplo, na Figura 4B -C, a sobrevivência das minhocas tratados com mutante c. albicans é comparada com aqueles tratados com controles de tipo selvagem isogénicas ou complementarystrains.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

Os autores não têm nada para divulgar.

Os métodos para análise do c. elegans infecção e sobrevivência sobre exposição de vida a c. albicans que descrevemos podem ser modificados para testar outro patógeno. Culturas líquidas de outra bactéria ou fungo podem ser feitas e alimentadas a c. elegans de forma semelhante. Além disso, infecções seriais podem ser analisadas primeiro, expondo a larva de um patógeno conforme descrito, e depois transferir os animais para uma nova placa contendo um patógeno separado depois de ating...

C. elegans tem sido usado como um organismo modelo poderoso para mais de 50 anos. Na década de 1960, o biólogo Sul-Africano Sydney Brenner foi pioneira no uso de c. elegans , para estudar o desenvolvimento neuronal, pavimentando o caminho para uma longa linhagem de cientistas para estudar os vários aspectos da biologia celular e animal em nematoides. Esta linhagem inclui Prêmio Nobel laureates Craig Mello e Andrew Fire para o seu trabalho de RNAi1, Robert Horvitz e John Sulston por seu trabalho no desenvolvimento de órgãos e apoptose2,3,4e Martin Chalfie por seu trabalho na proteína fluorescente verde5. Embora este organismo modelo tem sido tradicionalmente usado para estudar a biologia molecular e do desenvolvimento, nos últimos 15 anos, os pesquisadores começaram a usar c. elegans para investigar a biologia de vários patógenos humanos incluindo Pseudomonas aeruginosa, Serratia marcescens, Staphylococcus aureuse Salmonella typhi6,7,8,9,10. Estes estudos revelaram que muitos dos mecanismos envolvidos na interação humano-patógeno são conservados em nematódeos, mas também que existem alguns mecanismos de imunidade que são exclusivos para este organismo de modelo11,12. Na natureza, c. elegans encontra uma variedade de ameaças de patógenos ingeridos presentes no solo e isso proporcionou uma forte pressão seletiva para evoluir e manter um sofisticado sistema imune inato no seu lúmen intestinal. Muitos dos genes e mecanismos envolvidos na proteção do lúmen intestinal são orquestrados por elementos altamente conservada que também existem em maior mamíferos11,13. C. elegans , portanto, representa um grande modelo para estudar a patógenos gastrointestinais como a Salmonella typhi14, Shigella boydii15ou Vibrio cholera16.
Aqui destacamos a versatilidade notável de c. elegans como um host de modelo para o estudo de agentes infecciosos, tais como c. albicans. C. elegans como um anfitrião modelo permite o rastreio de alto rendimento de virulência que é menos caro e demorado do que um modelo do rato, que é comumente usado para estudar a candidíase42.
Neste estudo, mostramos que este modelo e o ensaio de sobrevivência de assosiated podem ser confiável usados para estudar inata efetores hospedeiro imune importantes para combater infecções, determinantes do patógeno que impulsionam a virulência, e compostos farmacológicos que podem intervir na patogênese. Diferentes tipos de ensaios descritos anteriormente, este método fornece um meio de exposição a um agente patogénico a estudar sobre a vida do animal, desde a fase larval para a idade adulta, ao invés de apenas idade adulta a morte de43,44. Em resumo, nosso c. elegans - modelo de c. albicans é uma ferramenta versátil e poderosa que pode ser usada não somente para estudar as bases genéticas que levam a infecção e imunidade, mas também para identificar novos compostos para a intervenção terapêutica.

<table><tbody><tr><td>Agar (granulated, bacterilogical grade)</td><td>Apex BioResearch Products</td><td>20-248</td><td></td></tr><tr><td>Aluminum Wire (95% Pt, 32 Gauge)</td><td>Genesee Scientific</td><td>59-1M32P</td><td></td></tr><tr><td>Axiovision Zeiss Inverted Microscope</td><td>Axiovision Zeiss</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Bacto-Peptone</td><td>Fisher BioReagants</td><td>BP1420-500</td><td></td></tr><tr><td>C. elegans strain Bli-3</td><td>Caenorhabditis Genetics Center</td><td>Bli-3(e767) CB767</td><td></td></tr><tr><td>Calcium Chloride</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP51-250</td><td></td></tr><tr><td>Cholesterol, Sigma Grade, minimum 99%</td><td>Sigma</td><td>C8667-25G</td><td></td></tr><tr><td>Disposable Culture Tubes (20 x 150 mm)</td><td>FIsherBrand</td><td>14-961-33</td><td></td></tr><tr><td>Dissection Microscope (NI-150 High Intensity Illuminator)</td><td>Nikon Instrument Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>E. coli</td><td>Caenorhabditis Genetics Center</td><td>OP50</td><td></td></tr><tr><td>GraphPad Prism (Survival Curve Analysis Software)</td><td>GraphPad Software</td><td></td><td></td></tr><tr><td>LB Broth (Miller&#039;s)</td><td>Apex BioResearch Products</td><td>11-120</td><td></td></tr><tr><td>Magnesium Sulfate</td><td>Fisher Scientific</td><td>10034-99-8</td><td></td></tr><tr><td>Medium Petri Dishes (35 X 10 mm)</td><td>Falcon</td><td>353001</td><td></td></tr><tr><td>Potassium Phosphate monobasic</td><td>Sigma</td><td>P0662-500G</td><td></td></tr><tr><td>Sodium Chloride</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP358-1</td><td></td></tr><tr><td>Sodium Phosphate</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP332-500</td><td></td></tr><tr><td>Wildtype C. albicans SC5314</td><td>ATCC</td><td>SC5314</td><td></td></tr><tr><td>Wildtype C. elegans</td><td>Caenorhabditis Genetics Center</td><td>N2</td><td></td></tr></tbody></table>

the nematode caenorhabditis elegans - a versatile in vivo model to study host-microbe interactions

Vamos demonstrar um método usando Caenorhabditis elegans como um anfitrião modelo para estudar a interação microbiana. Micróbios são introduzidos através da dieta, tornando o intestino o local principal para a doença. O nematoide intestino estrutural e funcionalmente imita os intestinos de mamíferos e é transparente, tornando-se passível de estudo microscópico da colonização. Aqui nós mostramos que patógenos podem causar doenças e morte. Somos capazes de identificar microbianos mutantes que mostram a virulência alterada. Sua resposta inata conservada a estresses bióticos faz c. elegans , um excelente sistema para sondar as facetas de interações imune inata do hospedeiro. Mostramos que hosts com mutações no gene oxidase dual não podem produzir espécies reactivas de oxigénio e são incapazes de resistir insulto microbiano. Vamos demonstrar ainda mais a versatilidade do ensaio apresentado sobrevivência, mostrando que ele pode ser usado para estudar os efeitos de inibidores do crescimento microbiano. Este ensaio também pode ser usado para descobrir os fatores de virulência de fungos como alvos para o desenvolvimento de novos agentes antifúngicos, bem como fornecer uma oportunidade para descobrir novas interações do anfitrião-micróbio. O design deste teste se presta bem para alta taxa de transferência do inteiro-genoma telas, enquanto a capacidade de vermes de crio-preservação para uso futuro torna um modelo todo animal rentável e atraente para estudar.

Um ensaio de patogênese (Figura 1) usando a c. albicans e c. elegans tem sido descrito anteriormente por nosso laboratório17,18 e outros laboratórios19,20. Demonstramos a acessibilidade de usando o c. elegans para estudar a virulência de c. albicans , mostrando que as células de c. albicans sã...

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The Nematode Caenorhabditis Elegans - A Versatile In Vivo Model to Study Host-microbe Interactions

O nemátode Caenorhabditis Elegans - um modelo versátil na Vivo para estudar interações do anfitrião-micróbio

Aqui, apresentamos o nemátodo Caenorhabditis elegans como modelo de acolhimento versátil para estudar a interação microbiana.

We demonstrate a method using Caenorhabditis elegans as a model host to study microbial interaction. Microbes are introduced via the diet making the ...

the-nematode-caenorhabditis-elegans-versatile-vivo-model-to-study

Research

JoVE Journal

Genetics

The Nematode Caenorhabditis Elegans - A Versatile In Vivo Model to Study Host-microbe Interactions

9.3K visualizações.  Worcester Polytechnic Institute. Aqui, apresentamos o nemátodo Caenorhabditis elegans como modelo de acolhimento versátil para estudar a interação microbiana.

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Two Infection Assays to Study Non-Lethal Virulence Phenotypes in C. Albicans using C. Elegans

While pathogens can be deadly to humans, many of them cause a range of infection types with non-lethal phenotypes. Candida albicans, an opportunistic fungal pathogen of humans, is the fourth most common cause of nosocomial infections which results in ~40% mortality. However, other C. albicans infections are less severe and rarely lethal and include vulvovaginal candidiasis, impacting ~75% of women, as well as oropharyngeal candidiasis, predominantly impacting infants, AIDS patients and cancer patients. While murine models are most frequently used to study C. albicans pathogenesis, these models predominantly assess host survival and are costly, time consuming, and limited in replication. Therefore, several mini-model systems, including Drosophila melanogaster, Danio rerio, Galleria mellonella, and Caenorhabditis elegans, have been developed to study C. albicans. These mini-models are well-suited for screening mutant libraries or diverse genetic backgrounds of C. albicans. Here we describe two approaches to study C. albicans infection using C. elegans. The first is a fecundity assay which measures host reproduction and monitors survival of individual hosts. The second is a lineage expansion assay which measures how C. albicans infection affects host population growth over multiple generations. Together, these assays provide a simple, cost-effective way to quickly assess C. albicans virulence.

Two Infection Assays to Study Non-Lethal Virulence Phenotypes in C. Albicans using C. Elegans

Fungal opportunist pathogens can cause life-threatening as well as minor infections, but non-lethal phenotypes are frequently ignored when studying virulence. Therefore, we developed a nematode model that monitors both the survival and reproduction aspects of host to investigate fungal virulence.

While pathogens can be deadly to humans, many of them cause a range of infection types with non-lethal phenotypes. Candida albicans, an opportunistic ...

Genética

Studying Microbial Communities In Vivo: A Model of Host-mediated Interaction Between Candida Albicans and Pseudomonas Aeruginosa in the Airways

Studying host-pathogen interaction enables us to understand the underlying mechanisms of the pathogenicity during microbial infection. The prognosis of the host depends on the involvement of an adapted immune response against the pathogen1. Immune response is complex and results from interaction of the pathogens and several immune or non-immune cellular types2. In vitro studies cannot characterise these interactions and focus on cell-pathogen interactions. Moreover, in the airway3, particularly in patients with suppurative chronic lung disease or in mechanically ventilated patients, polymicrobial communities are present and complicate host-pathogen interaction. Pseudomonas aeruginosa and Candida albicans are both problem pathogens4, frequently isolated from tracheobronchial samples, and associated to severe infections, especially in intensive care unit5. Microbial interactions have been reported between these pathogens in vitro but the clinical impact of these interactions remains unclear6. To study the interactions between C. albicans and P. aeruginosa, a murine model of C. albicans airways colonization, followed by a P. aeruginosa-mediated acute lung infection was performed.

Studying Microbial Communities In Vivo: A Model of Host-mediated Interaction Between Candida Albicans and Pseudomonas Aeruginosa in the Airways

While in vitro study of host-pathogen interactions allow the characterization of specific immune responses, in vivo models are required to observe the effects of complex responses. Using Candida albicans exposure followed by Pseudomonas aeruginosa-mediated lung infection, we established a murine model of microbial interactions involved in ventilator-associated pneumonia pathogenicity.

Estudar comunidades microbianas<em&gt; In Vivo</em&gt;: Um modelo de interação mediada por anfitrião entre<em&gt; Candida Albicans</em&gt; E<em&gt; Pseudomonas aeruginosa</em&gt; Nas Airways

Studying host-pathogen interaction enables us to understand the underlying mechanisms of the pathogenicity during microbial infection. The prognosis of ...

Imunologia e Infecção

Evaluating Virulence and Pathogenesis of Aeromonas Infection in a Caenorhabditis elegans Model

The human pathogen Aeromonas has been clinically shown to cause gastroenteritis, wound infections, septicemia, and urinary tract infections. Most human diseases have been reported to be associated with four species of bacteria: Aeromonas dhakensis, Aeromonas hydrophila, Aeromonas veronii, and Aeromonas caviae. The model organism Caenorhabditis elegans is a bacterivore that provides an excellent infection model by which to study the bacterial pathogenesis of Aeromonas. Here, we introduce three different experiments to study Aeromonas infection using a C. elegans model, including survival, liquid toxicity, and muscle necrosis assays. The results of the three methods determining the virulence of Aeromonas were consistent. A. dhakensis was shown to be the most toxic among the 4 major Aeromonas species causing clinical infections. These methods are shown to be a convenient way to evaluate the toxicity among and within Aeromonas species and contribute to our understanding of the pathogenesis of Aeromonas infection.

Evaluating Virulence and Pathogenesis of Aeromonas Infection in a Caenorhabditis elegans Model

Here, we introduce three different experiments to study Aeromonas infection in C. elegans. Using these convenient methods, it is easy to evaluate the toxicity among and within Aeromonas species.

Avaliando virulência e patogênese da infecção por Aeromonas em um modelo de Caenorhabditis elegans

The human pathogen Aeromonas has been clinically shown to cause gastroenteritis, wound infections, septicemia, and urinary tract infections. Most human ...

Selective Cleaning of Wild Caenorhabditis Nematodes to Enrich for Intestinal Microbiome Bacteria

Caenorhabditis elegans (C. elegans)&#160;has proven to be an excellent model for studying host-microbe interactions and the microbiome, especially in the context of the intestines. Recently, ecological sampling of wild Caenorhabditis nematodes has discovered a diverse array of associated microbes, including bacteria, viruses, fungi, and microsporidia. Many of these microbes have interesting colonization or infection phenotypes that warrant further study, but they are often unculturable. This protocol presents a method to enrich the desired intestinal microbes in C. elegans and related nematodes and reduce the presence of the many contaminating microbes adhering to the cuticle. This protocol involves forcing animals into the dauer stage of development and using a series of antibiotic and detergent washes to remove external contamination. As dauer animals have physiological changes that protect nematodes from harsh environmental conditions, any intestinal microbes will be protected from these conditions. But, for enrichment to work, the microbe of interest must be maintained when animals develop into dauers. When the animals leave the dauer stage, they are singly propagated into individual lines. F1 populations are then selected for desired microbes or infection phenotypes and against visible contamination. These methods will allow researchers to enrich unculturable microbes in the intestinal lumen, which make up part of the natural microbiome of C. elegans and intracellular intestinal pathogens. These microbes can then be studied for colonization or infection phenotypes and their effects on the host fitness.

Selective Cleaning of Wild Caenorhabditis Nematodes to Enrich for Intestinal Microbiome Bacteria

Wild Caenorhabditis nematodes are associated with many microbes, often in the gut lumen or infecting the intestine. This protocol details a method to enrich unculturable microbes colonizing the intestine, taking advantage of the resistance of the dauer cuticle.

Limpeza Seletiva de Nematodes de Caenorhabdite Selvagem para Enriquecer para Bactérias do Microbioma Intestinal

Caenorhabditis elegans (C. elegans)&#160;has proven to be an excellent model for studying host-microbe interactions and the microbiome, especially in the ...

Studying Inherited Immunity in a Caenorhabditis elegans Model of Microsporidia Infection

Inherited immunity describes how some animals can pass on the "memory" of a previous infection to their offspring. This can boost pathogen resistance in their progeny and promote survival. While inherited immunity has been reported in many invertebrates, the mechanisms underlying this epigenetic phenomenon are largely unknown. The infection of Caenorhabditis elegans by the natural microsporidian pathogen Nematocida parisii results in the worms producing offspring that are robustly resistant to microsporidia. The present protocol describes the study of intergenerational immunity in the simple and genetically tractable N. parisii -C. elegans infection model. The current article describes methods for infecting C. elegans and generating immune-primed offspring. Methods are also given for assaying resistance to microsporidia infection by staining for microsporidia and visualizing infection by microscopy. In particular, inherited immunity prevents host cell invasion by microsporidia, and fluorescence in situ hybridization (FISH) can be used to quantify invasion events. The relative amount of microsporidia spores produced in the immune-primed offspring can be quantified by staining the spores with a chitin-binding dye. To date, these methods have shed light on the kinetics and pathogen specificity of inherited immunity, as well as the molecular mechanisms underlying it. These techniques, alongside the extensive tools available for C. elegans research, will enable important discoveries in the field of inherited immunity.

Studying Inherited Immunity in a Caenorhabditis elegans Model of Microsporidia Infection

The infection of Caenorhabditis elegans by the microsporidian parasite Nematocida parisii enables the worms to produce offspring that are highly resistant to the same pathogen. This is an example of inherited immunity, a poorly understood epigenetic phenomenon. The present protocol describes the study of inherited immunity in a genetically tractable worm&#160;model.

Estudando imunidade herdada em um modelo de infecção por microsporidia

Inherited immunity describes how some animals can pass on the "memory" of a previous infection to their offspring. This can boost pathogen resistance in ...

RNA Fluorescence in situ Hybridization (FISH) to Visualize Microbial Colonization and Infection in Caenorhabditis elegans Intestines

The intestines of wild Caenorhabditis nematodes are inhabited by a variety of microorganisms, including gut microbiome bacteria and pathogens, such as microsporidia and viruses. Because of the similarities between Caenorhabditis elegans and mammalian intestinal cells, as well as the power of the C. elegans system, this host has emerged as a model system to study host intestine-microbe interactions in vivo. While it is possible to observe some aspects of these interactions with bright-field microscopy, it is difficult to accurately classify microbes and characterize the extent of colonization or infection without more precise tools. RNA fluorescence in situ hybridization (FISH) can be used as a tool to identify and visualize microbes in nematodes from the wild or to experimentally characterize and quantify infection in nematodes infected with microbes in the lab. FISH probes, labeling the highly abundant small subunit ribosomal RNA, produce a bright signal for bacteria and microsporidian cells. Probes designed to target conserved regions of ribosomal RNA common to many species can detect a broad range of microbes, whereas targeting divergent regions of the ribosomal RNA is useful for narrower detection. Similarly, probes can be designed to label viral RNA. A protocol for RNA FISH staining with either paraformaldehyde (PFA) or acetone fixation is presented. PFA fixation is ideal for nematodes associated with bacteria, microsporidia, and viruses, whereas acetone fixation is necessary for the visualization of microsporida spores. Animals were first washed and fixed in paraformaldehyde or acetone. After fixation, FISH probes were incubated with samples to allow for the hybridization of probes to the desired target. The animals were again washed and then examined on microscope slides or using automated approaches. Overall, this FISH protocol enables detection, identification, and quantification of the microbes that inhabit the C. elegans intestine, including microbes for which there are no genetic tools available.

RNA Fluorescence in situ Hybridization FISH to Visualize Microbial Colonization and Infection in Caenorhabditis elegans Intestines

Intestinal microbes, including extracellular bacteria and intracellular pathogens like the Orsay virus and microsporidia (fungi), are often associated with wild Caenorhabditis nematodes. This article presents a protocol for detecting and quantifying microbes that colonize and/or infect C. elegans nematodes, and for measuring pathogen load after controlled infections in the lab.

Hibridização in situ por fluorescência de RNA (FISH) para visualizar colonização microbiana e infecção em intestinos de Caenorhabditis elegans

The intestines of wild Caenorhabditis nematodes are inhabited by a variety of microorganisms, including gut microbiome bacteria and pathogens, such as ...

High-Throughput Screening of Microbial Isolates with Impact on Caenorhabditis elegans Health

With its small size, short lifespan, and easy genetics, Caenorhabditis elegans offers a convenient platform to study the impact of microbial isolates on host physiology. It also fluoresces in blue when dying, providing a convenient means of pinpointing death. This property has been exploited to develop high-throughput label-free C. elegans survival assays (LFASS). These involve time-lapse fluorescence recording of worm populations set in multiwell plates, from which population median time of death can be derived. The present study adopts the LFASS approach to screen multiple microbial isolates at once for the effects on C. elegans susceptibility to severe heat and oxidative stresses. Such microbial screening pipeline, which can notably be used to prescreen probiotics, using severe stress resistance as a proxy for host health is reported here. The protocol describes how to grow both C. elegans gut microbiota isolate collections and synchronous worm populations in multiwell arrays before combining them for the assays. The example provided covers the testing of 47 bacterial isolates and one control strain on two worm strains, in two stress assays in parallel. However, the approach pipeline is readily scalable and applicable to the screening of many other modalities. Thus, it provides a versatile setup to rapidly survey a multiparametric landscape of biological and biochemical conditions that impact C. elegans health.

High-Throughput Screening of Microbial Isolates with Impact on Caenorhabditis elegans Health

Gut microbes may positively or negatively impact the health of their host via specific or conserved mechanisms. Caenorhabditis elegans is a convenient platform to screen for such microbes. The present protocol describes high-throughput screening of 48 bacterial isolates for impact on nematode stress resistance, used as a proxy for worm health.

Triagem de alto rendimento de isolados microbianos com impacto na saúde de Caenorhabditis elegans

With its small size, short lifespan, and easy genetics, Caenorhabditis elegans offers a convenient platform to study the impact of microbial isolates on ...

Biologia

Using Single-Worm Data to Quantify Heterogeneity in Caenorhabditis elegans-Bacterial Interactions

The nematode Caenorhabditis elegans is a model system for host-microbe and host-microbiome interactions. Many studies to date use batch digests rather than individual worm samples to quantify bacterial load in this organism. Here it is argued that the large inter-individual variability seen in bacterial colonization of the C. elegans intestine is informative, and that batch digest methods discard information that is important for accurate comparison across conditions. As describing the variation inherent to these samples requires large numbers of individuals, a convenient 96-well plate protocol for disruption and colony plating of individual worms is established.

Using Single-Worm Data to Quantify Heterogeneity in Caenorhabditis elegans-Bacterial Interactions

This protocol describes a 96-well disruption of individual bacterially colonized Caenorhabditis elegans following cold paralysis and surface bleaching&#160;to remove external bacteria. The resulting suspension is plated on agar plates to allow accurate, medium-throughput quantification of bacterial load in large numbers of individual worms.

Usando dados de verme único para quantificar a heterogeneidade em Interações elegans-bacterianas de Caenorhabditis

The nematode Caenorhabditis elegans is a model system for host-microbe and host-microbiome interactions. Many studies to date use batch digests rather ...

Isolation and Characterization of the Natural Microbiota of the Model Nematode Caenorhabditis elegans

The nematode Caenorhabditis elegans interacts with a large diversity of microorganisms in nature. In general, C. elegans is commonly found in rotten plant matter, especially rotten fruits like apples or on compost heaps. It is also associated with certain invertebrate hosts such as slugs and woodlice. These habitats are rich in microbes, which serve as food for C. elegans and which can also persistently colonize the nematode gut. To date, the exact diversity and consistency of the native C. elegans microbiota across habitats and geographic locations is not fully understood. Here, we describe a suitable approach for isolating C. elegans from nature and characterizing the microbiota of worms. Nematodes can be easily isolated from compost material, rotting apples, slugs, or attracted by placing apples on compost heaps. The prime time for finding C. elegans in the Northern Hemisphere is from September until November. Worms can be washed out of collected substrate material by immersing the substrate in buffer solution, followed by the collection of nematodes and their transfer onto nematode growth medium or PCR buffer for subsequent analysis. We further illustrate how the samples can be used to isolate and purify the worm-associated microorganisms and to process worms for 16S ribosomal RNA analysis of microbiota community composition. Overall, the described methods may stimulate new research on the characterization of the C. elegans microbiota across habitats and geographic locations, thereby helping to obtain a comprehensive understanding of the diversity and stability of the nematode's microbiota as a basis for future functional research.

Isolation and Characterization of the Natural Microbiota of the Model Nematode Caenorhabditis elegans

Caenorhabditis elegans is one of the main model species in biology, yet almost all research is performed in the absence of its naturally associated microbes. The methods described here will help to improve our understanding of the diversity of associated microbes as a basis for future functional C. elegans research.

Isolamento e Caracterização da Microbiota Natural do Nematoide Modelo Caenorhabditis elegans

The nematode Caenorhabditis elegans interacts with a large diversity of microorganisms in nature. In general, C. elegans is commonly found in rotten plant ...

Compost Microcosms as Microbially Diverse, Natural-like Environments for Microbiome Research in Caenorhabditis elegans

The nematode Caenorhabditis elegans is emerging as a useful model for studying the molecular mechanisms underlying interactions between hosts and their gut microbiomes. While experiments with well-characterized bacteria or defined bacterial communities can facilitate the analysis of molecular mechanisms, studying nematodes in their natural microbial context is essential for exploring the diversity of such mechanisms. At the same time, the isolation of worms from the wild is not always feasible, and, even when possible, sampling from the wild restricts the use of the genetic toolkit otherwise available for C. elegans research. The following protocol describes a method for microbiome studies utilizing compost microcosms for the in-lab&#160;growth in microbially diverse and natural-like environments.
Locally sourced soil can be enriched with produce to diversify the microbial communities in which worms are raised and from which they are harvested, washed, and surface-sterilized for subsequent analyses. Representative experiments demonstrate the ability to modulate the microbial community in a common soil by enriching it with different produce and further demonstrate that worms raised in these distinct environments assemble similar gut microbiomes distinct from their respective environments, supporting the notion of a species-specific core gut microbiome. Overall, compost microcosms provide natural-like in-lab environments for microbiome research as an alternative to synthetic microbial communities or to the isolation of wild nematodes.

Compost Microcosms as Microbially Diverse, Natural-like Environments for Microbiome Research in Caenorhabditis elegans

Compost microcosms bring the microbial diversity found in nature into the laboratory to facilitate microbiome research in Caenorhabditis elegans. Provided here are protocols for setting up microcosm experiments, with the experiments demonstrating the ability to modulate environmental microbial diversity to explore the relationships between environmental microbial diversity and worm gut microbiome composition.

Microcosmos de composto como ambientes microbianamente diversos e naturais para pesquisa de microbioma em Caenorhabditis elegans

The nematode Caenorhabditis elegans is emerging as a useful model for studying the molecular mechanisms underlying interactions between hosts and their ...

O nemátode Caenorhabditis Elegans - um modelo versátil na Vivo para estudar interações do anfitrião-micróbio

Resumo

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Capítulos neste vídeo

Two Infection Assays to Study Non-Lethal Virulence Phenotypes in C. Albicans using C. Elegans

Estudar comunidades microbianas

Avaliando virulência e patogênese da infecção por Aeromonas em um modelo de Caenorhabditis elegans

Limpeza Seletiva de Nematodes de Caenorhabdite Selvagem para Enriquecer para Bactérias do Microbioma Intestinal

Estudando imunidade herdada em um modelo de infecção por microsporidia

Hibridização in situ por fluorescência de RNA (FISH) para visualizar colonização microbiana e infecção em intestinos de Caenorhabditis elegans

Triagem de alto rendimento de isolados microbianos com impacto na saúde de Caenorhabditis elegans

Usando dados de verme único para quantificar a heterogeneidade em Interações elegans-bacterianas de Caenorhabditis

Isolamento e Caracterização da Microbiota Natural do Nematoide Modelo Caenorhabditis elegans

Microcosmos de composto como ambientes microbianamente diversos e naturais para pesquisa de microbioma em Caenorhabditis elegans