Jump to content

Животное без микробов

, свободных от микробов, Мышей часто используют в научных исследованиях.

Безмикробные организмы — это многоклеточные организмы не живут микроорганизмы , в которых или на них . Такие организмы выращиваются с использованием различных методов для контроля воздействия на них вирусных , бактериальных или паразитарных агентов. [ 1 ] Когда известную микробиоту вводят в свободный от микробов организм, его обычно называют гнотобиотическим организмом статус их микробного сообщества , однако технически говоря, свободные от микробов организмы также являются гнотобиотическими, поскольку известен . [ 2 ] Из-за отсутствия микробиома многие свободные от микробов организмы имеют проблемы со здоровьем, такие как дефекты иммунной системы и трудности с получением энергии. [ 3 ] [ 4 ] Обычно свободные от микробов организмы используются при изучении микробиома, где требуется тщательный контроль внешних загрязнителей. [ 5 ]

Генерация и выращивание

[ редактировать ]

Свободные от микробов организмы создаются различными способами, но общей практикой, которую разделяют многие из них, является та или иная форма стерилизации с последующей изоляцией от окружающей среды для предотвращения загрязнения

Безмикробная домашняя птица обычно проходит несколько стадий стерилизации еще на стадии развития яйца. Это может включать в себя промывание яйца отбеливателем или раствором антибиотика для поверхностной стерилизации яйца. Затем яйца переносят в стерильный инкубатор, где они выращиваются до вылупления. После вылупления им дают стерилизованную воду и корм, обработанный гамма-облучением. Это предотвращает попадание чужеродных микробов в их кишечный тракт. Инкубаторы и отходы жизнедеятельности животных постоянно контролируются на предмет возможного загрязнения. Обычно при использовании в экспериментах животным в возрасте нескольких дней вводят известный микробиом. После этого момента загрязнение по-прежнему отслеживается и контролируется, но присутствие микробов ожидается. [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]

У мышей происходит несколько иной процесс из-за отсутствия стадии развития яйца. Чтобы создать мышь, свободную от микробов, эмбрион создается путем экстракорпорального оплодотворения , а затем трансплантируется матери, свободной от микробов. Если этот метод недоступен, мышь может родиться посредством кесарева сечения, но это сопряжено с более высоким риском заражения. В этом процессе используется незащищенная от микробов мать, которую приносят в жертву и стерилизуют перед рождением щенков. После кесарева сечения щенков необходимо перевести в стерильный инкубатор с стерильной матерью для кормления и роста. [ 9 ] [ 10 ] Эти методы необходимы только для создания стерильной линии мышей. После создания линии все потомство будет свободным от микробов, если только оно не заражено. Затем это потомство можно будет использовать для экспериментов. Обычно для экспериментов каждую мышь помещают отдельно в стерильный изолятор, чтобы предотвратить перекрестное заражение между мышами. Мышам обеспечивают стерилизованную пищу и воду во избежание заражения. Методы стерилизации могут различаться в зависимости от эксперимента из-за разных диет или лекарств, которым подвергаются мыши. Изоляторы и отходы постоянно контролируются на предмет возможного загрязнения для обеспечения полной стерильности. Как и в случае с домашней птицей, животным можно ввести известный микробиом, но загрязнение все равно будет контролироваться. [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]

Нематоды

[ редактировать ]

Нематоды также можно выращивать без микробов. Безмикробное потомство нематоды C. elegans , которое используется в исследованиях, может быть получено путем разрыва взрослых червей с выделением яиц. Стандартный метод — поместить популяцию взрослых червей в раствор отбеливателя. Этот раствор отбеливателя разрывает взрослых червей, разрушая их, одновременно освобождая и стерилизуя поверхность яиц. Стерилизованные яйца промывают и перекладывают на тарелку с агаром, содержащим корм для червей. C. elegans потребляет бактерии, поэтому, прежде чем яйца можно будет перенести на тарелку, пища должна быть уничтожена либо нагреванием, либо облучением. Этот метод создания незараженных нематод имеет дополнительное преимущество, заключающееся в синхронизации возраста червей, так что по мере роста они все одного возраста. Обычно червей необходимо переложить на новую тарелку, поскольку они съедают всю пищу на текущей тарелке, при этом каждая тарелка также подвергается термической или радиационной обработке. Пластины можно защитить от внешнего загрязнения, накрыв их и изолировав от возможных источников загрязнения. [ 14 ]

Растения

[ редактировать ]

Семена подвергают поверхностной стерилизации химическими веществами, такими как этанол или раствор антибиотика, чтобы получить растение, свободное от микробов. Затем семена выращивают в воде или других средах до прорастания. После прорастания семена переносят либо в стерильную почву, либо в почву со специфической микробиотой для использования в экспериментах. Семена также можно переносить непосредственно в почву и дать им прорасти. Если растения переносят в стерильную почву, обычно существует два типа методов выращивания. В первом случае стерильно все растение, а во втором стерильной остается только корневая система. Метод выбирается исходя из требований к эксперименту. Растения выращивают в изоляторах, которые часто проверяют на предмет загрязнения вместе с почвой, в которой растут растения. [ 15 ] [ 16 ]

Фруктовые мушки

[ редактировать ]

Плодовые мушки, особенно виды Drosophila , были одними из наиболее часто используемых модельных организмов . Виды дрозофилы в основном используются в области генетики . Существует два основных метода получения гнотобиотических или аксенических мух. Один из них — собрать яйца и дехорионировать их. Хорион это внешняя оболочка вокруг эмбриона. В асептических условиях яйца промывают дважды по 2,5 мин в 0,6% растворе гипохлорита натрия. Затем их помещают вместе с чашкой для образцов в 90 мл отбеливателя. После этого их трижды промывают в стерильной воде. Затем дехорионированные яйца помещают во флаконы со стерильным кормом. [ 17 ]

Второй метод заключается в использовании антибиотиков . Среды, такие как стандартная дрожжево-кукурузная диета, дополняются стрептомицином или комбинацией антибиотиков. Концентрация антибиотика составляет 400 мкг/мл. После остывания дрожжево-кукурузной диеты на литр корма добавляют 4 мл раствора, содержащего 10 г стрептомицина, растворенного в 100 мл этанола. Затем среду разливают во флаконы, и во флаконы переносят свежесобранные яйца. [ 18 ]

Влияние на здоровье организма

[ редактировать ]

Из-за отсутствия здорового микробиома многие микроорганизмы, свободные от микробов, испытывают серьезные проблемы со здоровьем. Методы, используемые для получения стерильных организмов, также могут иметь негативные побочные эффекты на организм. Снижение вылупления наблюдалось у куриных яиц, инкубированных с хлоридом сулемы , тогда как обработка надуксусной кислотой не оказывала существенного влияния на вылупление. [ 8 ] У цыплят также наблюдались дефекты роста и здоровья тонкого кишечника. [ 6 ] Было показано, что у мышей, свободных от микробов, имеются дефекты иммунной системы и энергопоглощения из-за отсутствия здорового микробиома. [ 3 ] [ 4 ] Существуют также убедительные доказательства взаимодействия между микробиомом мыши и развитием и здоровьем ее мозга . [ 13 ] [ 19 ] [ 20 ] Растения, свободные от микробов, демонстрируют серьезные дефекты роста из-за отсутствия симбионтов, которые обеспечивают их необходимыми питательными веществами. [ 16 ] [ 21 ]

Использование

[ редактировать ]

Исследование микробиома

[ редактировать ]

Животных, свободных от микробов, обычно используют для установления причинно-следственной связи при исследованиях микробиома. [ 22 ] [ 23 ] Это делается путем сравнения животных со стандартным комменсальным микробиомом кишечника с свободными от микробов или путем колонизации свободного от микробов животного интересующим организмом. Микробиота кишечника может различаться в зависимости от исследовательских учреждений, что может мешать экспериментам и быть причиной отсутствия воспроизводимости результатов. [ 24 ] Было разработано несколько контрольных микробиомов, которые корректируют основные дефекты здоровья, обычно присутствующие у животных, свободных от микробов, и могут действовать как воспроизводимое контрольное сообщество. [ 25 ] [ 26 ] Животные, свободные от микробов, использовались для демонстрации причинной роли кишечного микробиома в различных условиях, таких как развитие нервной системы , [ 27 ] долголетие, [ 28 ] иммунотерапия рака, [ 29 ] и множество других контекстов, связанных со здоровьем. [ 30 ]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ «Завод по производству мышей без микробов» . Мичиганский университет. Архивировано из оригинала 30 октября 2015 года.
  2. ^ Рейньерс Дж. А. (1959). «Безбактериальные позвоночные: современное состояние». Анналы Нью-Йоркской академии наук . 78 (1): 3. doi : 10.1111/j.1749-6632.1959.tb53091.x . S2CID   84048961 .
  3. ^ Перейти обратно: а б Буланже К.Л., Невес А.Л., Шиллу Дж., Николсон Дж.К., Дюма М.Е. (апрель 2016 г.). «Влияние микробиоты кишечника на воспаление, ожирение и метаболические заболевания» . Геномная медицина . 8 (1): 42. дои : 10.1186/s13073-016-0303-2 . ПМК   4839080 . ПМИД   27098727 .
  4. ^ Перейти обратно: а б Раунд JL, Мазманян СК (май 2009 г.). «Микробиота кишечника формирует иммунные реакции кишечника во время здоровья и болезней» . Обзоры природы. Иммунология . 9 (5): 313–23. дои : 10.1038/nri2515 . ПМК   4095778 . ПМИД   19343057 .
  5. ^ Армбрехт Дж. (2 августа 2000 г.). «О пробиотиках и возможностях» . Кафедра бактериологии Университета Висконсин-Мэдисон . Архивировано из оригинала 11 марта 2007 года.
  6. ^ Перейти обратно: а б Челед-Шовал, СЛ; Гамаге, Н. С. Витана; Амит-Ромах, Э.; Фордер, Р.; Маршал, Дж.; Ван Кессель, А.; Юни, З. (01 марта 2014 г.). «Различия в динамике кишечного муцина между стерильными и традиционно выращенными цыплятами после добавления маннанолигосахарида» . Птицеводство . 93 (3): 636–644. дои : 10.3382/ps.2013-03362 . ISSN   0032-5791 . ПМИД   24604857 .
  7. ^ Томас, Милтон; Вонгкуна, Супапит; Гимире, Судип; Кумар, Рошан; Энтони, Линто; Дорнер, Кинчель К.; Сингери, Аарон; Нельсон, Эрик; Войенго, Тофуко; Чанкхамхенгдеча, Суранг; Джанвилисри, Таван (24 апреля 2019 г.). «Динамика кишечной микрофлоры во время конвенционализации стерильной курицы» . мСфера . 4 (2). дои : 10.1128/mSphere.00035-19 . ISSN   2379-5042 . ПМК   6437271 . ПМИД   30918057 .
  8. ^ Перейти обратно: а б Харрисон, Г.Ф. (апрель 1969 г.). «Производство стерильных цыплят: сравнение выводимости яиц, стерилизованных снаружи разными методами» . Лабораторные животные . 3 (1): 51–59. дои : 10.1258/002367769781071871 . ISSN   0023-6772 .
  9. ^ Биологические науки, Таконик. «Что такое безмикробные мыши и как их получить?» . www.taconic.com . Проверено 29 ноября 2019 г.
  10. ^ Арвидссон, Карина и Халлен, Анна и Бекхед, Фредрик. (2012). Создание и анализ мышей, свободных от микробов. 10.1002/9780470942390.mo120064.
  11. ^ Кэш, Хизер Л.; Уизем, Сесилия В.; Берендт, Кэсси Л.; Хупер, Лора В. (25 августа 2006 г.). «Симбиотические бактерии, прямая экспрессия кишечного бактерицидного лектина» . Наука . 313 (5790): 1126–1130. Бибкод : 2006Sci...313.1126C . дои : 10.1126/science.1127119 . ISSN   0036-8075 . ПМК   2716667 . ПМИД   16931762 .
  12. ^ Дуеркоп, Брек А.; Клементс, Чармейн В.; Роллинз, Дарси; Родригес, Хорхе Л.М.; Хупер, Лора В. (23 октября 2012 г.). «Композитный бактериофаг изменяет колонизацию кишечной комменсальной бактерией» . Труды Национальной академии наук . 109 (43): 17621–17626. Бибкод : 2012PNAS..10917621D . дои : 10.1073/pnas.1206136109 . ISSN   0027-8424 . ПМЦ   3491505 . ПМИД   23045666 .
  13. ^ Перейти обратно: а б Хейц, Рошельс Диас; Ван, Шугуй; Ануар, Фархана; Цянь, Ю; Бьёркхольм, Бритта; Самуэльссон, Анника; Хибберд, Мартин Л.; Форссберг, Ганс; Петтерссон, Свен (15 февраля 2011 г.). «Нормальная кишечная микробиота модулирует развитие и поведение мозга» . Труды Национальной академии наук . 108 (7): 3047–3052. Бибкод : 2011PNAS..108.3047H . дои : 10.1073/pnas.1010529108 . ISSN   0027-8424 . ПМК   3041077 . ПМИД   21282636 .
  14. ^ Стирнагл, Т. Содержание C. elegans (11 февраля 2006 г.), WormBook , изд. Исследовательское сообщество C. elegans , WormBook, doi/10.1895/wormbook.1.101.1, http://www.wormbook.org .
  15. ^ Ню, Бен; Полсон, Джозеф Натаниэль; Чжэн, Сяоци; Колтер, Роберто (21 марта 2017 г.). «Упрощенное и репрезентативное бактериальное сообщество корней кукурузы» . Труды Национальной академии наук . 114 (12): Е2450–Е2459. Бибкод : 2017PNAS..114E2450N . дои : 10.1073/pnas.1616148114 . ISSN   0027-8424 . ПМЦ   5373366 . ПМИД   28275097 .
  16. ^ Перейти обратно: а б Стриссель, Джерри Фред, «Растения сои без бактерий» (1970). Ретроспективные тезисы и диссертации . 4800. https://lib.dr.iastate.edu/rtd/4800 .
  17. ^ Койл, Мелинда Л.; Велоз, Мэдлин; Джадд, Алек М.; Вонг, Адам К.-Н.; Ньюэлл, Питер Д.; Дуглас, Анджела Э.; Частон, Джон М. (30 июля 2016 г.). «Выращивание плодовой мухи Drosophila melanogaster в аксенических и гнотобиотических условиях» . Журнал визуализированных экспериментов (113): 54219. doi : 10.3791/54219 . ISSN   1940-087X . ПМК   5091700 . ПМИД   27500374 .
  18. ^ Привет, Хлоя; Лизе, Энн; Блоу, Фрэнсис; Уайт, Льюис; Дарби, Алистер; Льюис, Зенобия Дж. (26 марта 2018 г.). «Эффект элиминации кишечной микробиоты у Drosophila melanogaster: практическое руководство для исследований микробиоты хозяина» . Экология и эволюция . 8 (8): 4150–4161. дои : 10.1002/ece3.3991 . ISSN   2045-7758 . ПМЦ   5916298 . ПМИД   29721287 .
  19. ^ Парк, Эй Джей; Коллинз, Дж; Бленнерхассетт, Пенсильвания; Гиа, Дж. Э.; Верду, EF; Берчик, П; Коллинз, С.М. (сентябрь 2013 г.). «Измененная функция толстой кишки и профиль микробиоты на мышиной модели хронической депрессии» . Нейрогастроэнтерология и моторика . 25 (9): 733–e575. дои : 10.1111/nmo.12153 . ISSN   1350-1925 . ПМЦ   3912902 . ПМИД   23773726 .
  20. ^ Майер, Эмеран А.; Тиллиш, Кирстен; Гупта, Арпана (2 марта 2015 г.). «Ось кишечника/мозга и микробиота» . Журнал клинических исследований . 125 (3): 926–938. дои : 10.1172/JCI76304 . ISSN   0021-9738 . ПМЦ   4362231 . ПМИД   25689247 .
  21. ^ Кучера, Ульрих; Ханна, Раджниш (01 декабря 2016 г.). «Гнотобиология растений: эпифитные микробы и устойчивое сельское хозяйство» . Сигнализация и поведение растений . 11 (12): e1256529. дои : 10.1080/15592324.2016.1256529 . ПМК   5225935 . ПМИД   27830978 .
  22. ^ Жерар, Филипп (ноябрь 2017 г.). «Кишечный микробиом и ожирение. Как доказать причинно-следственную связь?» . Анналы Американского торакального общества . 14 (Дополнение_5): S354–S356. doi : 10.1513/AnnalsATS.201702-117AW . ISSN   2325-6621 . ПМИД   29161082 .
  23. ^ Фриц, Жоэль В.; Десаи, Махеш С.; Шах, Пранжул; Шнайдер, Йохен Г.; Уилмс, Пол (3 мая 2013 г.). «От метаомики к причинности: экспериментальные модели исследования микробиома человека» . Микробиом . 1 (1): 14. дои : 10.1186/2049-2618-1-14 . ISSN   2049-2618 . ПМЦ   3971605 . ПМИД   24450613 .
  24. ^ Рауш, Филипп; Базис, Марияна; Батра, Арвинд; Бишофф, Стефан С.; Блаут, Майкл; Клавель, Томас; Гласнер, Иоахим; Гопалакришнан, Шрея; Грассль, Гунтрам А.; Гюнтер, Клаудия; Халлер, Дирк (август 2016 г.). «Анализ факторов, способствующих вариациям фекальной микробиоты C57BL/6J на фермах по выращиванию животных в Германии» . Международный журнал медицинской микробиологии . 306 (5): 343–355. дои : 10.1016/j.ijmm.2016.03.004 . hdl : 11858/00-001M-0000-002B-7B28-4 . ISSN   1618-0607 . ПМИД   27053239 . S2CID   36454231 .
  25. ^ Эберл, Клаудия; Кольцо, Диана; Мюнх, Филипп К.; Бойтлер, Маркус; Базис, Марияна; Слэк, Эмма Кэролайн; Шварцер, Мартин; Сруткова, Дагмар; Ланге, Анна; Фрик, Джулия С.; Блайх, Андре (10 января 2020 г.). «Воспроизводимая колонизация безмикробных мышей олиго-мышиной-микробиотой в различных помещениях для содержания животных» . Границы микробиологии . 10 :2999. doi : 10.3389/fmicb.2019.02999 . ISSN   1664-302X . ПМК   6965490 . ПМИД   31998276 .
  26. ^ Дарно, Марион; Де Ваддер, Филипе; Богеат, Паскалин; Бусинья, Лилия; Бюльто, Анн-Лора; Бунеску, Андрей; Кутюрье, Селин; Дельгадо, Ана; Дугуа, Элен; Эли, Селин; Матье, Альбан (18 ноября 2021 г.). «Стандартизированная модель гнотобиотических мышей, содержащая минимальную микробиоту кишечника мыши из 15 членов, воспроизводит фенотипы SOPF/SPF» . Природные коммуникации . 12 (1): 6686. Бибкод : 2021NatCo..12.6686D . дои : 10.1038/s41467-021-26963-9 . ISSN   2041-1723 . ПМЦ   8602333 . ПМИД   34795236 .
  27. ^ Хобан, А.Е.; Стиллинг, Р.М.; Райан, Ф.Дж.; Шанахан, Ф; Динан, Т.Г.; Классон, MJ; Кларк, Дж; Крайан, Дж. Ф. (апрель 2016 г.). «Регуляция миелинизации префронтальной коры микробиотой» . Трансляционная психиатрия . 6 (4): е774. дои : 10.1038/tp.2016.42 . ISSN   2158-3188 . ПМК   4872400 . ПМИД   27045844 .
  28. ^ Линн, Мириам А.; Иден, Джорджина; Райан, Фергал Дж.; Бенсалем, Жюльен; Ван, Сюэмин; Блейк, Стивен Дж.; Чу, Джоселин М.; Черн, Йи Ти; Срибная, Анастасия; Джеймс, Джейн; Бенсон, Сирша К. (24 августа 2021 г.). «Состав кишечной микробиоты после воздействия антибиотиков в раннем возрасте влияет на здоровье и продолжительность жизни хозяина в дальнейшей жизни» . Отчеты по ячейкам . 36 (8): 109564. doi : 10.1016/j.celrep.2021.109564 . ISSN   2211-1247 . ПМИД   34433065 . S2CID   237306510 .
  29. ^ Блейк, Стивен Дж.; Джеймс, Джейн; Райан, Фергал Дж.; Капаррос-Мартин, Хосе; Иден, Джорджина Л.; Ти, Йи К.; Саламон, Джон Р.; Бенсон, Сирша К.; Тьюмс, Дэймон Дж.; Срибная, Анастасия; Стивенс, Натали Э. (21 декабря 2021 г.). «Имунотоксичность, но не противоопухолевая эффективность иммунотерапии анти-CD40 и анти-CD137 зависит от микробиоты кишечника» . Отчеты по ячейкам. Лекарство . 2 (12): 100464. doi : 10.1016/j.xcrm.2021.100464 . ISSN   2666-3791 . ПМЦ   8714857 . ПМИД   35028606 .
  30. ^ Раунд, Джун Л.; Палм, Ной В. (9 февраля 2018 г.). «Причинное влияние микробиоты на иммуноопосредованные заболевания» . Наука Иммунология . 3 (20): eaao1603. doi : 10.1126/sciimmunol.aao1603 . ISSN   2470-9468 . ПМИД   29440265 . S2CID   3268605 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 43f0e71f1c1123907409c988c4798eeb__1723032240
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/43/eb/43f0e71f1c1123907409c988c4798eeb.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Germ-free animal - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)