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Ein Ei-in-Wurm (EIW)-Assay ist eine nützliche Methode, um Eiablageverhalten quantifizieren. Änderungen in Eiablage kann eine Verhaltensreaktion des Modells Organismus Caenorhabditis elegans Potenziell schädlichen Umwelteinflüssen Substanzen wie diejenigen, die durch pathogene Bakterien.
C. elegans Eiablage Verhalten wird durch Umweltreize wie Osmolarität 1 und Vibrationen 2 betroffen. In dem völligen Fehlen von Lebensmitteln C. elegans auch aufhören Eiablage und behalten befruchteten Eizellen in ihre Gebärmutter 3. Jedoch ist die Wirkung der verschiedenen Quellen für Lebensmittel, insbesondere pathogenen Bakterien und insbesondere Enterococcus faecalis, auf Eiablageverhalten nicht gut charakterisiert. Das Ei-in-Wurm (EIW) Assay ist ein nützliches Werkzeug, um die Auswirkungen der verschiedenen Arten von Bakterien zu quantifizieren, in diesem Fall E. faecalis auf Eiablageverhalten.
EIW Assays beinhalten Zählen der Anzahl der Eier in die Gebärmutter der C gehalten elegans 4. Der Test umfasst EIW Bleichen inszeniert, schwangeren Erwachsenen C. elegans zur Entfernung der Nagelhaut und trennen Sie die beibehalten Eier aus dem Tier. Vor dem Bleichen, sind Würmer, Bakterien (oder jede Art von Umwelt-Cue ausgesetzt) Für eine feste Zeitspanne. Nach dem Bleichen ist eine sehr leicht in der Lage, die Anzahl der Eier in der Gebärmutter der Würmer gehalten zählen. In diesem Test wurde eine messbare Erhöhung der Ei-Retention nach E. faecalis Belichtung kann leicht gemessen werden. Die EIW Assay ein Assay, der Verhaltens verwendet werden, um potentiell pathogenen Bakterien oder dem Vorhandensein von Umweltgiften screenen kann. Darüber hinaus kann die EIW Assay ein Werkzeug zum Auffinden von Wirkstoffen, die Neurotransmitter beeinflussen Signalisierung seit Eiablageverhalten moduliert von Neurotransmittern wie Serotonin und Acetylcholin 5-9 sein.
Caenorhabditis elegans, ein mikroskopisch, frei lebende Fadenwurm ist ein Modellorganismus traditionell genutzt, um Entwicklungs-und Zell-Signal-Prozesse wegen seiner transparenten Anatomie, gut charakterisierten Entwicklung, vollständig sequenzierten Genom, kurz-Generation Zeit und genetische Homologie zu Menschen studieren . In jüngerer Zeit C. elegans hat sich zu einem Modellorganismus im Bereich der Umwelt-Toxikologie und angeborenen Immunität 10, 11.
Diese Selbstversorger-Düngung Zwitter Würmer geschlechtsreif werden innerhalb von zwei bis drei Tagen nach dem Schlüpfen aus dem Ei. Während seines Lebenszyklus, C. elegans durchläuft vier Larvenstadien (L1-L4), vor Erreichen des Erwachsenenalters. Eine isolierte Zwitter erzeugen kann, im Durchschnitt 300 Nachkommen innerhalb von drei Tagen von Peak Fruchtbarkeit. In Geschlechtsreife C. elegans Hermaphroditen sind befruchtete Eizellen in der Gebärmutter für mehrere Stunden vor der Verlegung beibehalten. Dienormale Anzahl von Eiern in der Gebärmutter zu einem beliebigen Zeitpunkt gespeichert werden (während der Spitzenzeiten Fruchtbarkeit) zwischen zehn und fünfzehn 12. Die Zahl der Eier in der Gebärmutter ist eine Funktion sowohl die Rate der Ei-Produktion und die Rate der Eiablage. Befruchteten Eier werden von der Gebärmutter durch die Kontraktion der Muskeln sechzehn vulval um die Öffnung der Vulva 13 angeordnet vertrieben. Zwitter-spezifische Motoneuronen (HSN) und VC Motoneuronen Synapse auf Vulva Muskeln beeinflussen Muskelkontraktion und damit Eiablageverhalten 5,7,13,14. Vertreibung von Eiern aus der Gebärmutter tritt aufgrund koordinierte Aktivität von Nervenzellen und Muskeln.
Lab Kulturen von C. elegans sind in der Regel auf eine Diät von pathogenen Escherichia coli OP50 angehoben. In der natürlichen Umwelt, C. elegans kommen in Kontakt mit einer Vielzahl von Nahrungsquellen, wie pathogene Bakterien, die potenziell schädlich. Wenn schädliche Stoffe in exponiertendie Umwelt, C. elegans behalten Eier, bis die Umwelt günstiger wird. Vermutlich Ei Vorratsdatenspeicherung ist eine Anstrengung, um ihre Nachkommen zu schützen.
In diesem Ei in Wurm (EIW)-Assay, C. elegans mit den potentiell pathogenen Bakterien Enterococcus faecalis, die in der Umwelt ausgesetzt ist. Die Exposition gegenüber pathogenen Formen von E. faecalis kann anhaltende Darm-Infektion und sogar den Tod in C. elegans 15. Die Exposition gegenüber anderen Formen von pathogenen Bakterien wurde gezeigt, dass Ei Retention 16,17 beeinflussen, aber die Wirkung war nicht quantifiziert. Darüber hinaus belastet die Wirkung einer leicht pathogene E. faecalis hat Stämme, die nicht sofort tödlich, auf Eiablageverhalten nicht untersucht worden.
EIW Assays beinhalten Zählen der Anzahl der Eier in die Gebärmutter der C gehalten elegans 4. Obwohl C. eleganstransparent sind, können Eier der sich in der Gebärmutter schwierig sein, in einer intakten Tier quantifizieren. Der Test umfasst EIW Bleichen schwangeren Erwachsenen C. elegans, die Bakterien für eine bestimmte Zeit ausgesetzt waren. Die Bleichmittel-Lösung löst sich die äußere Schuppenschicht verlassen die Eier hinter. Die Eier sind Brechungsindex der Auswirkungen der Bleiche durch die Gegenwart eines schützenden Eierschale. Nach dem Bleichen ist eine sehr leicht in der Lage, die Zahl der Eier aus dem Uterus der Würmer auf Bleichen freigegeben zählen.
Der beschriebene Test ist eine einfache, preiswerte und schnelle Methode, um die Anzahl der Eier im Uterus auf einmal zu quantifizieren, und somit die Quantifizierung der Effekte von E. faecalis auf Ei Retention. Dieser Test kann verwendet werden, um die Wirkung von anderen Arten von Bakterien, Umweltgifte oder Drogen auf Ei Retention zu quantifizieren. Dieser Test hat auch das Potenzial, um als Bildschirm für die bakterielle Pathogenität verwendet werden.
1) Herstellung der Nematode Wachstumsmedien (NGM)
2) Herstellung von B Broth E. coli Medien
3) C. Seeding elegans Wartung Plates
4) Die Aufrechterhaltung C. elegans Stämme
5) Herstellung von CASO-Agar (TSA) E. faecalis Kultur Medien
6) Herstellung von CASO-Bouillon (TSB) E. faecalis Kultur Medien
7) Herstellung von Brain Heart Infusion (BHI) Medium mit Streptomycin, für E. faecalis Kultur
8) Die Aufrechterhaltung E. faecalis Stämme
9) vorbereiten E. faecalis Platten für EIW Assay
10) E. Vorbereitung coli Platten für EIW Assay (Control-Platten)
11) in Egg Worm Assay
Dieser Assay ermöglicht es, die Anzahl der Eier im C gehalten quantifizieren elegans nach Einwirkung von E. faecalis. L4 inszeniert Würmer (gekennzeichnet durch transparente offenen Raum über ihre Vulva, Abbildung 1), um E. ausgesetzt wurden faecalis bis ins Erwachsenenalter. Nach 40 Stunden der Exposition gegenüber E. faecalis wurde Bleichen durchgeführt. Da die Kutikula zerfiel in der Bleiche Tröpfchen, wurden die Eier noch deutlicher (Abbildung 2). Die Zahl der Eier gehalten wurde leicht durch Zählen beim Betrachten unter Binokular quantifiziert.
Weitere Eier wurden in Gegenwart von E. beibehalten faecalis-Stämmen, um E. Vergleich coli OP50 Kontrollen (Abbildung 3). Es gibt einige Unterschiede in der Wirkung von einem Stamm von E. faecalis auf einzelne Würmer, wie aus den Fehlerbalken gesehen. Allerdings ist die Wirkung von Stämmen von E. faecalis auf Ei Retention imeine Bevölkerung von Würmern nicht signifikant von den Kontrollen unterscheiden. Der Grad der Ei Retention hervorgerufen durch verschiedene Stämme von E. faecalis geprüften kann ebenfalls variieren. Diese unterschiedlichen Effekt kann durch die Expression verschiedener Virulenzfaktoren in jedem Stamm.
Abbildung 1. Identifizieren L4 inszeniert C. elegans. A. L4-Stadium C. elegans Larven sind die größten Larven vorhanden auf Platten-nur geringfügig kürzer als erwachsenen Würmer. L4s sind dünner als bei Erwachsenen als auch, aufgrund der Abwesenheit von zurückbehaltenen Eier (die erwachsenen Würmer machen etwas breiter). B. Nach der Identifizierung der Larven, die etwas kürzer sind als Erwachsene, L4-Stadium C. elegans werden weiter durch die leichtere Halbmond Ort in der sich identifiziertMitte ihres Körpers (schwarze Pfeilspitzen). Dieser Fleck ist sichtbar kleiner Larven (L2 und L3 Stufen), ist aber in den Erwachsenen fehlt. Alle Bilder wurden von Würmern auf NGM-Platten gemacht, mit einer Kamera montiert, um einem Binokular (40x und 50-facher Vergrößerung für A bzw. B). Klicken Sie hier für eine größere Ansicht .
Abbildung 2. Bleach Lösung löst das C. elegans Kutikula über die Zeit. A inszeniert erwachsenen Wurm in einem Tropfen Bleichmittel-Lösung gelegt wird (A). Mehr als fünf bis zehn Minuten beginnt die Kutikula der Wurm, sich aufzulösen (BF). Da die meisten der Kutikula gelöst ist, werden die Eier sichtbar (F schwarze Pfeile). Fettreserven innerhalb der Wurm ALS o langsam auflösen in Bleichmittel, und bleiben sichtbar (F, graue Pfeile). Alle Bilder wurden von Würmern auf NGM-Platten gemacht, mit einer Kamera montiert, um einem Binokular (40x). Klicken Sie hier für eine größere Ansicht .
Abbildung 3. Einige E. faecalis Stämme verursachen erhöhte Ei Retention nach 40 Stunden Exposition. Worms ausgesetzt zu zwei der sechs E. faecalis Stämme (orange Balken) zeigten ein erhöhtes Maß an Ei Retention im Vergleich zu Würmern gefüttert die E. coli (OP50) Kontrolle Stamm (blaue Balken). Zehn Würmer wurden jeden Bakterienstamm in jedem Versuch zugeführt. Die Versuche wurden in dreifacher Ausfertigung an verschiedenen Tagen durchgeführt. * Bezeichnet p <0,05 (Student-t-Test)."> Klicken Sie hier, um ein größeres Bild zu sehen.
Die wichtigsten Schritte bei der erfolgreichen Durchführung dieses Tests sind: 1) mit wohlgenährt Bestände von C. elegans, 2) Kultivieren einzelne Arten von Bakterien auf der Assay-Platte, 3) genau identifiziert inszeniert L4 Würmer für die Exposition gegenüber E. faecalis, 4) halten Belichtungszeit auf E. faecalis konsistent über alle Studien und 5) Bleichen Zeit sollte nicht mehr als zehn Minuten, um Ei Zerfall zu verhindern.
Für diesen Test ist es wichtig, gesunde, gut genährte Würmer holen. Mütterliche Hunger beeinflussen kann Fruchtbarkeit und das Wachstum der Nachkommen 19,20, daher ist es wichtig, dass Würmer wurden sehr gut für mehrere Generationen vor der Durchführung dieses Tests zugeführt. Ein gut gefüttert werden stock von Würmern wird einfach durch die Übertragung ein paar erwachsenen Würmer auf eine neue Platte ausgesät NGM alle 2-3 Tage gehalten. Zwei Tage vor dem Test sollte erwachsenen Würmern auf einem frischen Rasen OP50 platziert werden, um eine ausreichende L4 Nachkommen für den Assay haben.
Es ist auch wichtig, dass EIW Assayplatten das Wachstum von nur einer einzigen Art von Bakterien zu fördern. E. faecalis Stämme wurden auf BHI-Platten gezüchtet. Streptomycin wurde zu den Platten gegeben, um gegen E. wählen coli OP50, die mit den L4 Würmer übertragen, wie sie von der Wartung NGM-Platten auf die Testplatten übertragen werden. OP50 wächst auch auf BHI-Platten. Wenn nicht gegen, C. ausgewählt elegans würde auf zwei Arten von Bakterien (E. coli und E. faecalis), während auf den Platten BHI zuzuführen. Die Stämme von E. faecalis in diesem Test verwendet werden, sind gegen Streptomycin. Wenn verschiedene Arten von Bakterien für diesen Test, einem anderen Antibiotikum, und vielleicht verschiedene Nährmedien verwendet wurden, sollten verwendet werden, um für die Bakterien der Wahl wählen und gegen E. coli OP50.
Präzise Auswahl inszeniert Würmer für diesen Test ist von entscheidender Bedeutung aus mehreren Gründen. Zunächst ist es wichtig, Ei Retention während t zählen er Zeit von Ei-Produktion / Verlegung in die Selbst-Düngung C. elegans. Eierproduktion tritt nur in den ersten fünf Tagen nach C. elegans Erwachsenenalter (Höchststand rund 40 Stunden nach der L4) und schnell sinkt danach 4,21. Erwachsene Würmer leben im Durchschnitt zwei bis drei Wochen, so leben viele erwachsene Würmer für mindestens eine Woche, während nicht befruchtete Eier produzieren. Daher ist es wichtig, sicherzustellen, dass die EIW Assay nicht auf unstaged erwachsenen Würmer unbekannten Alters durchgeführt.
Der zweite Grund ist es wichtig, zu bedienen inszeniert Tiere im EIW Assay ist so, dass die Zeit in der Entwicklung, bei der Würmer zu den Bakterien ausgesetzt waren, Toxin oder Drogen fest gesteuert wird. Kulturen von C. elegans sind in der Regel auf das Ei, L1 oder L4 Stadien synchronisiert. Die L4-Stadium wurde für diesen Test wegen der Besorgnis eingesetzt, dass längere Exposition gegenüber E. faecalis würde Letalität führen vor Würmern wurde schwangeren Erwachsenen.
Zelt "> Die Dauer der Zeit Würmer sind in der Bleich-Lösung übrig bleibt, ist auch wichtig, zu überwachen. Worms sollte in der Regel in weniger als zehn auflösen Minuten obwohl diesmal von Wurm Wurm variieren nicht. befruchteten Eier schließlich durch Bleichmittel gelöst, aber der Prozess langsamer ist als die Kutikula durch das Vorhandensein einer schützenden Eierschale. Die Eierschale beginnen, durch die Bleiche aufgelöst werden, wenn in der Lösung mehr als 10-15 min verlassen.Egg Retention spiegelt das Gleichgewicht zwischen Ei-Produktion und Eiablage. Die EIW Test allein nicht unterscheiden, ob die Anzahl der Eier im Uterus zurückgehalten aufgrund von Veränderungen der Legeleistung oder Eiablage ist. Dies ist insbesondere ein Problem, wenn Viren mit einem Bakterienstamm oder Toxin behandelt weniger Eier als die in der Kontrollgruppe erhalten. In diesen Fällen vor allem, sollte ein Follow-up Brutgröße Test durchgeführt werden. Brood Größe Assays quantifiziert die Anzahl der Eier des Wurms über reproduktive Lebensdauer 4 festgelegten . Wenn die Brut Größe der Würmer in den Versuchs-und Kontrollgruppen gleich sind, dann Unterschiede in Ei Zurückbehaltungsrecht kann zu Unterschieden in Eiablageverhalten zugeschrieben werden. Da es unwahrscheinlich ist, dass schwach pathogene Bakterienstämme wie E. faecalis handeln würde die Eierproduktion zu erhöhen, ist es vernünftig anzunehmen, dass eine Erhöhung der Ei-Retention nach Exposition gegenüber E. faecalis (wie in 3 zu sehen) ist eine Folge der verminderten Eiablage Verhalten.
Die EIW Assay auch nicht bestimmen, durch welchen Mechanismus Bakterien Ei Retention verändern können. Es ist möglich, dass C. elegans kann Eier behalten, weil die pathogenen Bakterien wirkt Fütterung durch Kolonisierung in und die Blockierung der Mundöffnung oder weil es eine schlechte Nahrungsquelle ist. Es ist auch möglich, dass die Bakterien besiedeln und blockieren die Vulva Öffnung oder Einfluss auf die Funktion von Zellen in der Eiablage System. Eine weitere Analyse erforderlich ist, um den Mechanismus, durch whi bestimmench Ei Retention verändert wird.
Diese EIW Test kann leicht geändert werden, um die Auswirkungen von vielen Arten von Verbindungen auf Ei Retention zu bestimmen. Außerdem ist dieser Test einfach, dass es in ein Bild aufgenommen werden könnte, um Gene zu identifizieren, in entweder dem Host (C. elegans) oder Pathogens (E. faecalis), um den Effekt des Erregers erforderlich. Die EIW Assay kann auch zum Screening auf Gene zur Regulierung Eiablage selbst erforderlich sind. C. elegans Eiablageverhalten moduliert wird durch Neurotransmitter wie Serotonin und Acetylcholin 5-9 und erfordert die koordinierte Aktivität von Neuronen und mehrere Muskelgruppen 12. EIW Assays wurden und weiterhin verwendet werden, um Gene wichtig für Neurotransmitter-Signalisierung und / oder Muskel-Aktivität zu identifizieren. EIW Assays bieten quantitative statt qualitative Analyse eines wichtigen C. elegans Verhalten.
Die Autoren möchten bis Juni Middleton zur Versorgung E. danken faecalis Stämme und zur Führung mit Bakterienkultur. C. elegans wurden von der CGC, die durch NIH Office of Research Infrastructure Programme (P40 OD010440) finanziert wird, zur Verfügung gestellt.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Agar, ultrapure | Affymetrix | 10906 | |
Bacto Peptone | Becton Dickinson | 211677 | |
Bacto Tryptone | Becton Dickinson | 211705 | |
Brain Heart Infusion dehydrated medium | Carolina Biological Supply | 781781 | |
C. elegans, N2 strain | Caenorhabditis Genetics Center | http://www.cbs.umn.edu/cgc | |
Cholesterol | Alfa Aesar | A11470 | |
Culture plates for C. elegans | Tritech Research Inc. | T3308 | |
Culture plates for E. faecalis | Fisher Scientific-Fisherbrand | 875713 | |
E. coli (OP50) | Caenorhabditis Genetics Center | http://www.cbs.umn.edu/cgc | |
E. faecalis strains | provided by J. Middleton. All isolates were confirmed as enterococci | ||
by observing growth on enterococcosel agar (BBL) and in 6% NaCl broth; | |||
all strains grew at 44.5 ºC and were catalase negative and hydrolyzed esculin. A simplified dichotomous key based on pigmentation and fermentation reactions for six sugars (arabinose, mannitol, methyl-α-D-glucopyranoside (MGP), ribose, sorbose and sorbitol) allowed presumptive identification of all E. faecalis strains (Efs lacks pigmentation and is arabinose, MGP and sorbose negative and sorbitol, mannitol and ribose positive). All presumptive Efs strains were confirmed using the API 20 STREP system (Biomerieux). | |||
Microscope | Motic | SMZ 168B | any microscope with transmitted illumination and 50X magnification should be sufficient |
Streptomycin sulfate | Fisher BioReagents | BP910-50 | |
Tryptic Soy Agar (Soybean-Casein Digest Agar Medium), Difco | Becton Dickinson | 236950 | |
Trypticase Soy Broth (Soybean-Casein Digest Medium), BBL | Becton Dickinson | 211768 | |
Yeast extract | Acros | 61180-1000 |
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