Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Burada sunulan, çeşitli kene yaşam aşamalarının kısmi veya tam olarak engorgementine izin vermek için yapay bir membran sistemi aracılığıyla keneleri in vitro olarak kan beslemek için bir yöntemdir.
Keneler ve bunlarla ilişkili hastalıklar, halk sağlığı ve veterinerlik yükü nedeniyle önemli bir çalışma konusudur. Bununla birlikte, hem çalışma hem de yetiştirme sırasında kenelerin beslenme gereksinimleri, deneysel soruları veya laboratuvarların keneleri ve bunlarla ilişkili patojenleri araştırma yeteneğini sınırlayabilir. Yapay bir membran besleme sistemi bu sorunları azaltabilir ve geleneksel hayvan besleme sistemleriyle mümkün olmayabilecek yeni araştırma yolları açabilir. Bu çalışmada, tüm Ixodes skapularis yaşam evreleri için beslenme ve engorgement başarısı için rafine edilmiş yapay bir membran besleme sistemi açıklanmaktadır. Ayrıca, bu çalışmada açıklanan yapay membran besleme sistemi, istenen membran kalınlığının basit bir şekilde iyileştirilmesi yoluyla diğer kene türleriyle kullanılmak üzere değiştirilebilir. Yapay membran besleme sisteminin faydaları, sistemin emek yoğunluğu, besleme başarısını etkileyebilecek ek çevresel faktörler ve kenelerin her yeni türü ve yaşam aşaması için tekniğin rafine edilmesi ihtiyacı ile dengelenir.
Kene kaynaklı hastalıklar, 2004'ten 2016'ya kadar ABD'deki tüm vektörle ilişkili hastalıkların üçte ikisinden fazlasından sorumlu olarak, dünyadaki insan ve hayvanların sağlığını güçlü bir şekilde etkilemektedir1. Ek olarak, vaka sayıları son yıllarda artmakta, daha fazla insan ve hayvancılık keneler ve bunlarla ilişkili hastalıklardan etkilenmektedir 2,3. Vaka sayılarındaki artış eğiliminin çok sayıda nedeni olsa da, değişen iklim önemli bir faktördür 3,4. Kene kaynaklı hastalık vakalarının sayısında öngörülen devam eden artış, keneler ve ilettikleri patojenler arasındaki ilişkileri araştırmak için yeni araçlar geliştirme ihtiyacının altını çizmektedir.
Kenelerin beslenme sırasında fizyoloji ve gen ekspresyonunda değişikliklere uğradığı ve bu değişikliklerin patojen iletiminde rol oynadığı bilinmektedir 5,6. Özellikle kemirgen modellerinin belirli bir patojen tarafından enfeksiyona duyarlı olmadığı durumlarda, hayvan modellerini kullanarak tam ve kısmi beslenmenin patojen iletimi ve edinimi üzerindeki etkilerini inceleyen çalışmalar yapmak zor olabilir. Örneğin, Anaplasma phagocytophilum Variant-1 suşu doğal olarak Ixodes scapularis ve geyik arasında bulaşır, ancak fareleri enfekte edemez ve laboratuarda kene enfeksiyonunu karmaşıklaştırır7. Yapay besleme sistemleri, Borrelia burgdorferi gibi patojenlerin, iletimi veya enfeksiyonu engelleyen gen delesyonlarına sahip transgenik mutantların kullanımı yoluyla incelenmesine yardımcı olmak için de uygulanabilir8. Yapay bir besleme sistemi kullanmak, araştırmacıların enfeksiyon veya bulaşmanın yalnızca kene tarafında gerçekleşmesine izin vererek genlerin rolünü izole etmelerine yardımcı olur, böylece bu tür çalışmaları karıştırabilecek herhangi bir konakçı tepkisini izole eder.
Benzer şekilde, hastalık ve hayvan bulaşmasında rol oynayan kenelerin bazı yaşam aşamaları, ortak laboratuvar modeli türleriyle beslenmeye teşvik edilemeyebilir. Örneğin, Ixodes scapularis dişileri, daha büyük hayvanlarla, tipik olarak tavşanlarla beslenmelidir9. Laboratuvar deneyleri için genellikle erişilebilir olsa da, tavşan kullanmanın idari ve hayvancılık gereksinimleri küçük kemirgenlerinkini aşmaktadır ve bazı laboratuvarlar için engelleyici olabilir. Diğer kene türleri, özellikle veterinerlikle ilgili olanlar, çoğu laboratuvarda kullanımı pratik olmayan sığırlar veya diğer büyük hayvanlarla beslenmelidir. Yapay membran besleme gibi in vitro besleme ve enfeksiyon yöntemleri, büyük veya egzotik konakçı hayvanların kullanımına alternatifler sunar.
Ek olarak, yapay bir besleme sisteminin kullanılması, geleneksel hayvan besleme yöntemleriyle mümkün olmayabilecek bazı analizlere izin verir. Böyle bir örnek, kan kaynağını beslenme mekanizmasından ayırarak, farklı konakçıların kanının B. burgdorferi iletiminde sahip olabileceği rolün incelenmesinin mümkün olmasıdır10. Konakçı kanın ve konakçı immün yanıtının yokluğunda kanın kendisinin oynadığı rolün incelenmesi, patojen bulaşma döngülerini anlayabilmede önemli bir faktördür ve yapay beslenme sistemlerinin11'i cevaplamaya yardımcı olabileceği bir faktördür. Ayrıca,bir yem sırasında bir patojenin kesin bulaşma sayılarını ölçmek sadece bulaşma başarısını ve bir konakçıdaki 8,12'deki kuruluşu incelemek yerine mümkün hale gelir.
Sert keneler için yapılan ilk yapay besleme zarlarından bazıları, 1950'lerde ve 1960'larda hayvan derilerinden veya hayvan kaynaklı zarlardan yapılmıştır13,14. Bu membranların biyolojik doğası nedeniyle, hem yeni membranların üretiminde hem de raf ömründe sorunlar yaşanmıştır. 1990'larda, silikon emprenye15,16 ile ağ, kağıt veya kumaş desteğini kullanan tamamen yapay membranlar geliştirildi. Silikon, fiziksel özellikleri cildin gerginliğini ve hafif yapışkanlığını ve biyo-doğal doğasıyla birlikte taklit ettiği için idealdi. Buna dayanarak, bu tekniğin çalışmalarına dayanan Krober ve Guerin, I. ricinus17'nin yapay beslenmesi için silikon emdirilmiş bir rayon membranı besleme tekniğini tanımladılar.
Yakından ilişkili bir tür olan I. skapulalis için yöntemlerin iyileştirilmesi, membran emprenyesinde kullanılan silikonun sertliğinde, membran üretim reçetesinde, odanın boyutlarında ve ataşman uyarıcısında dikkate değer farklılıklara yol açmıştır. Bu çalışmada bildirilen iyileştirmeler, I. scapularis'te kullanılmak üzere Krober ve Guerin'e dayanan silikon bazlı bir membran geliştiren Andrade ve ark. tarafından bildirilenlerle benzer membran özelliklerine neden olsa da, silikon emprenye adımlarında, I. scapularis15'in olgunlaşmamış yaşam aşamaları için bu protokolü kullanma esnekliğine izin veren bir fark vardır. 18. Bu çalışmada ayrıca, bu yöntemin tekrar tekrar kullanılmasına, başarılı bir beslemeyle sonuçlanan en iyi uygulamalara ve ortaya çıkabilecek sorunların giderilmesine dayanan eklemeler ve teknik değişiklikler açıklanmaktadır. Bu yöntem, tüm aktif yaşam aşamalarını beslemek, keneleri patojenik bakterilerle enfekte etmek ve keneleri çoklu antibiyotik dozlarına maruz bırakmak için kullanılmıştır19,20. Gösterilen yapay membran besleme yöntemi I. skapulalis için olsa da, bu yöntem membran kalınlığında küçük değişikliklerle diğer kene türlerine kolayca adapte olabilir.
1. Kene zarı odasının hazırlanması
2. Kene beslemesini ayarlama
3. Her 12 saatte bir kanı değiştirerek beslenme kenelerini korumak
4. Antifungal tedavi
NOT: Sadece membranda mantar büyümesi görüldüğünde gerçekleştirin. Beslenmenin yeterli süreli olması durumunda mantarın zarın kan tarafında oluşması muhtemeldir. Mantar kontaminasyonunun ilk belirtisi, zarda görülebilen küçük (1-3 mm) pıhtılaşmış kan pullarıdır. Mantar kontaminasyonu not edildiğinde, antifungal tedaviler deneyin süresini uzatabilir ve engorgement başarısını artırabilir.
5. Müstakil membranların siyanoakrilat tutkal ile yeniden yapıştırılması
NOT: Yalnızca membran sökümü fark edildiğinde gerçekleştirin.
6. Fagostimülan yapmak
NOT: Bir beslemenin sonunda veya bir membran beslemesi başlamadan önce gerçekleştirin.
Başarılı bir beslenme, kısmi veya tam bir engorgementin istenip istenmediğine bağlıdır. Başarıyla beslenen I. skapularis yetişkinler için gunmetal grisinin bir tonunu çevirir ve zardan kendi başlarına ayrılır. Bununla birlikte, en azından bezelye büyüklüğündeyse, beslemeyi bitirirken zardan ayrılabilirler. I. scapularis'in olgunlaşmamış aşamaları için, tamamen engorged kenelerin büyüklüğü değişir ve yetişkinlerin aksine, renk değişikliği göstermedikleri için, a...
Kenelerin yapay membran beslenmesi, çeşitli deneysel prosedürler için yararlı bir araç sağlar, ancak tüm uygulamalar için hayvan beslemenin yerini alması muhtemel değildir. Hayvan besleme olmadan tüm yaşam aşamalarında büyük kene kolonilerinin korunması genellikle savunulamaz. Bunun yerine, yapay besleme sistemi, keneleri model konakçılar tarafından desteklenmeyen patojenlerle enfekte etmek, kontrollü bileşik veya mikroorganizma dozajlarının basitleştirilmiş bir beslenme ortamında keneler üze...
Name | Company | Catalog Number | Comments |
00-10 Hardness Silicone | Smooth-On | Ecoflex 00-10 | Trial size from Smooth-On Store |
00-50 Hardness Silicone | Smooth-On | Ecoflex 00-50 | Trial size from Smooth-On Store |
30 Hardness Silicone | Smooth-On | Mold Star 30 | Trial size from Smooth-On Store |
6-well cell culture plates | Corning Incorporated | 3516 | |
Adenosine triphosphate (ATP) | Millipore Sigma | A1852-1VL | Used to make an aqueous solution of 3 mM ATP that has been filter sterlized via 0.2 micometer filter |
Bovine blood | HemoStat | DBB500 | Mechanically defibrinated; 500 mL is usually sufficient for one experiment |
Clingwrap | Fisherbrand | 22-305654 | |
Filter Paper | Fisherbrand | 09-790-2C | Autoclave and let cool before using. Can use Fine quality instead of medium too |
Fluon (aqueous polytetrafluoroethylene) | Bioquip | 2871 | Available from other sources such as https://canada-ant-colony.com/products/fluon-ptfe-10ml |
Glucose | Millipore Sigma | G8270-100G | |
Hexane | Millipore Sigma | 139386-100ML | |
Lens paper | Fisherbrand | 11-995 | 100% rayon |
Nystatin | Gold Biotechnology | N-750-10 | |
Parafilm | Fisherbrand | S37440 | |
Penicillin/streptomycin/fungizone | Gibco | 15240-096 | Or equivalent generic with concentration as follows (10,000 units/mL of penicillin, 10,000 µg/mL of streptomycin, and 25 µg/mL of Amphotericin B) |
Phagostimulant | Made in House | Collected from prior tick feeds | |
Polycarbonate Pipe | McMaster-Carr | 8585K204 | Cut to 45 mm length, 1.25 inch outer diameter, 1 inch inner diameter. Cutting requires a chop saw grinding wheel. |
Rubber O-rings | McMaster-Carr | 9452K38 | 5 mm thick, 1.25 inch inner diameter |
Soft touch forceps | VWR | 470315-238 | |
Super glue | cyanoacrylate glue | ||
Unryu paper | Art supply stores | mulberry fiber 10 g/m2. Purchased at Wet Paint art supply store, St. Paul, MN, USA |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır