WikiDer > Бесплодное животное

Germ-free animal
Бесплодные мыши часто используются в научных исследованиях.

Организмы без микробов многоклеточные организмы, не имеющие микроорганизмы живущие в них или на них. Такие организмы выращиваются с использованием различных методов, чтобы контролировать их воздействие. популярный, бактериальный или же паразитический агенты.[1] Когда известно микробиота вводятся в стерильный организм, его обычно называют гнотобиотический организмоднако, технически говоря, свободные от микробов организмы также являются гнотобиотами, поскольку статус их микробного сообщества известен.[2] Из-за отсутствия микробиома многие организмы, свободные от микробов, имеют проблемы со здоровьем, такие как дефекты иммунной системы и трудности с получением энергии.[3][4] Обычно стерильные организмы используются в исследовании микробиома, где требуется тщательный контроль внешних загрязнителей.[5]

Генерация и выращивание

Свободные от микробов организмы создаются множеством различных способов, но общая практика, которую разделяют многие из них, - это некоторая форма стерилизация шаг, за которым следует уединение от окружающей среды для предотвращения загрязнение.  

Домашняя птица

Птица, очищенная от зародышей, обычно проходит несколько этапов стерилизации еще на стадии яйцеклетки. Это может включать мытье яйца отбеливателем или раствором антибиотика для поверхностной стерилизации яйца. Затем яйца переносятся в стерильный инкубатор, где они выращиваются до вылупления. После вылупления они получают стерилизованную воду и корм, облученный гамма-излучением. Это предотвращает попадание чужеродных микробов в их кишечник. Инкубаторы и отходы животных постоянно контролируются на предмет возможного загрязнения. Обычно при использовании в экспериментах известный микробиом вводится животным в возрасте нескольких дней. Загрязнение по-прежнему отслеживается и контролируется после этого момента, но ожидается присутствие микробов.[6][7][8]

мышей

Мыши подвергаются несколько иному процессу из-за отсутствия стадии жизни яйца. Чтобы создать мышь без микробов, эмбрион создается с помощью in vitro оплодотворение а затем пересаживают стерильной матери. Если этот метод недоступен, мышь может родиться через кесарево сечение рождения, но это связано с более высоким риском заражения. В этом процессе используется небезопасная мать, которую приносят в жертву и стерилизуют перед рождением детенышей. После кесарева сечения детенышей необходимо перевести в стерильный инкубатор с стерильной матерью для кормления и роста.[9][10] Эти методы необходимы только для создания линии мышей, свободных от микробов. Как только линия будет создана, все потомство будет стерильным, если не будет заражено. Затем это потомство можно использовать для экспериментов. Обычно для экспериментов каждую мышь содержат отдельно в стерильном изолятор для предотвращения перекрестного заражения между мышами. Мышам предоставляют стерилизованный корм и воду для предотвращения заражения. Методы стерилизации могут варьироваться в зависимости от эксперимента из-за различных диет или лекарств, которым подвергаются мыши. Изоляторы и отходы постоянно контролируются на предмет возможного загрязнения, чтобы гарантировать полную стерильность. Как и в случае с домашней птицей, в организм животных может быть введен известный микробиом, но загрязнение все еще отслеживается.[11][12][13]

Нематоды

Нематод также можно выращивать без микробов. Бесплодное потомство нематоды C. elegans, который используется в исследованиях, может быть произведен путем разрыва взрослых червей для высвобождения яиц. Стандартный метод для этого - ввести популяцию взрослых червей в раствор отбеливателя. Этот раствор отбеливателя разрывает взрослых червей, разрушая их, одновременно высвобождая и стерилизуя все яйца. Стерилизованные яйца промывают и переносят на тарелку с агаром, содержащую корм для червей. C. elegans потребляет бактерии, поэтому, прежде чем яйца можно будет переложить на тарелку, пища должна быть уничтожена нагреванием или облучением. Этот метод создания нематод, свободных от микробов, имеет дополнительное преимущество в виде синхронизации возраста червей, так что все они имеют одинаковый возраст по мере роста. Как правило, червей необходимо перенести на новую тарелку, поскольку они потребляют всю пищу с текущей тарелки, причем каждая тарелка также обрабатывается теплом или излучением. Пластины можно защитить от внешнего загрязнения, накрыв их и изолировав от возможных источников загрязнения.[14]

Растения

Поверхность семян стерилизуют химическими веществами, такими как этанол или раствор антибиотика, чтобы получить растение, свободное от микробов. Затем семена выращивают в воде или другой среде до прорастания. После прорастания семена переносят либо в стерильную почву, либо в почву с определенной микробиотой для использования в экспериментах. Семена также можно перенести прямо в почву и дать им прорасти. Если растения переносятся в стерильную почву, обычно существует два типа выращивания. В первом случае стерильным остается все растение, а во втором - только корневая система. Метод выбирается исходя из требований к эксперименту. Растения выращивают в изоляторах, которые часто проверяются на загрязнение вместе с почвой, в которой они растут.[15][16]

Влияние на здоровье на организм

Из-за отсутствия здорового микробиома многие организмы, свободные от микробов, имеют серьезные проблемы со здоровьем. Методы, используемые для получения стерильных организмов, также могут иметь отрицательные побочные эффекты на организм. Снижение показателей вылупления наблюдалось в куриных яйцах, инкубированных с хлоридом ртути, тогда как обработка перуксусной кислотой не оказывала значительного влияния на показатели вылупления.[8] У цыплят также наблюдались дефекты роста и здоровья тонкой кишки.[6] Было показано, что у мышей без зародышей наблюдаются дефекты иммунной системы и поглощения энергии из-за отсутствия здорового микробиома.[3][4] Есть также убедительные доказательства взаимодействия между микробиомом мыши и ее развитием и здоровьем мозга.[13][17][18] У незаращенных растений наблюдаются серьезные дефекты роста из-за отсутствия симбионтов, которые обеспечивают им необходимые питательные вещества.[16][19]

Использует

Исследование

Незащищенные от микробов организмы часто находят применение в исследованиях различных микробиомов. Отсутствие микробиома дает представление о том, какой вклад микробиом вносит в организм хозяина. Это делается путем сравнения «нормального» хозяина с хозяином без микробов. Любые различия между ними можно понять как связанные с микробиомом. Этот тип исследования не дает много информации о том, что на самом деле делает микробиом, и не дает информации о конкретных микробах в сообществе. Чтобы обойти это, хозяину можно ввести известный микробиом, чтобы увидеть эффекты этого конкретного микробиома. Изменяя состав микробиома, например исключая один вид, можно обнаружить видоспецифичные эффекты. Это также позволяет идентифицировать ключевые породы внутри микробного сообщества.[7][11][15]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Завод без зародышей для мышей». Университет Мичигана. Архивировано из оригинал 30 октября 2015 г.
  2. ^ Рейнерс Дж. А. (1959). «Бесплодные позвоночные: современное состояние». Летопись Нью-Йоркской академии наук. 78 (1): 3. Дои:10.1111 / j.1749-6632.1959.tb53091.x.
  3. ^ а б Boulangé CL, Neves AL, Chilloux J, Nicholson JK, Dumas ME (апрель 2016 г.). «Влияние микробиоты кишечника на воспаление, ожирение и нарушение обмена веществ». Геномная медицина. 8 (1): 42. Дои:10.1186 / s13073-016-0303-2. ЧВК 4839080. PMID 27098727.
  4. ^ а б Round JL, Мазманян СК (май 2009 г.). «Микробиота кишечника формирует иммунные реакции кишечника во время здоровья и болезни». Обзоры природы. Иммунология. 9 (5): 313–23. Дои:10.1038 / nri2515. ЧВК 4095778. PMID 19343057.
  5. ^ Armbrecht J (2 августа 2000 г.). «О пробиотиках и возможностях». Отделение бактериологии Университета Висконсин-Мэдисон. Архивировано из оригинал 11 марта 2007 г.
  6. ^ а б Cheled-Shoval, S.L .; Гамейдж, Н. С. Витана; Amit-Romach, E .; Forder, R .; Marshal, J .; Ван Кессель, А .; Уни, З. (2014-03-01). «Различия в динамике кишечного муцина между стерильными и выращенными традиционным способом цыплятами после добавления маннанолигосахарида». Птицеводство. 93 (3): 636–644. Дои:10.3382 / пс.2013-03362. ISSN 0032-5791. PMID 24604857.
  7. ^ а б Томас, Милтон; Вонгкуна, Супапит; Гимире, Судип; Кумар, Рошан; Антоний, Линто; Doerner, Kinchel C .; Singery, Аарон; Нельсон, Эрик; Военго, Тофуко; Чанкхамхаенгдеча, Суранг; Джанвилисри, Таван (24 апреля 2019 г.). «Динамика кишечных микробов во время обработки цыплят без зародышей». мСфера. 4 (2). Дои:10,1128 / мСфера.00035-19. ISSN 2379-5042. ЧВК 6437271. PMID 30918057.
  8. ^ а б Харрисон, Дж. 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, Taconic. «Что такое мыши без зародышей и откуда они берутся?». www.taconic.com. Получено 2019-11-29.
  10. ^ Арвидссон, Карина и Халлен, Анна и Бэкхед, Фредрик. (2012). Создание и анализ мышей без зародышей. 10.1002 / 9780470942390.mo120064.
  11. ^ а б Cash, Heather L .; Whitham, Cecilia V .; Behrendt, Cassie L .; Хупер, Лора В. (25 августа 2006 г.). «Симбиотические бактерии, прямая экспрессия кишечного бактерицидного лектина». Наука. 313 (5790): 1126–1130. Bibcode:2006Sci ... 313.1126C. Дои:10.1126 / science.1127119. ISSN 0036-8075. ЧВК 2716667. PMID 16931762.
  12. ^ Duerkop, Breck A .; Clements, Charmaine V .; Роллинз, Дарси; Родригес, Хорхе Л. М .; Хупер, Лора В. (2012-10-23). «Составной бактериофаг изменяет колонизацию кишечной комменсальной бактерией». Труды Национальной академии наук. 109 (43): 17621–17626. Bibcode:2012PNAS..10917621D. Дои:10.1073 / pnas.1206136109. ISSN 0027-8424. ЧВК 3491505. PMID 23045666.
  13. ^ а б Heijtz, Rochellys Diaz; Ван, Шугуй; Ануар, Фархана; Цянь, Ю; Бьоркхольм, Бритта; Самуэльссон, Анника; Hibberd, Martin L .; Форссберг, Ганс; Петтерссон, Свен (15 февраля 2011 г.). «Нормальная микробиота кишечника регулирует развитие и поведение мозга». Труды Национальной академии наук. 108 (7): 3047–3052. Bibcode:2011PNAS..108.3047H. Дои:10.1073 / pnas.1010529108. ISSN 0027-8424. ЧВК 3041077. PMID 21282636.
  14. ^ Стирнагл, Т. Техническое обслуживание C. elegans (11 февраля 2006 г.), WormBook, изд. В C. elegans Исследовательское сообщество, WormBook, doi / 10.1895 / wormbook.1.101.1, http://www.wormbook.org.
  15. ^ а б Ниу, Бен; Полсон, Джозеф Натаниэль; Чжэн, Сяоци; Кольтер, Роберто (2017-03-21). «Упрощенное и репрезентативное бактериальное сообщество корней кукурузы». Труды Национальной академии наук. 114 (12): E2450 – E2459. Дои:10.1073 / pnas.1616148114. ISSN 0027-8424. ЧВК 5373366. PMID 28275097.
  16. ^ а б Стриссел, Джерри Фред, «Бестактериальные растения сои» (1970). Ретроспективные диссертации и диссертации. 4800. https://lib.dr.iastate.edu/rtd/4800
  17. ^ Парк, A J; Коллинз, Дж; Blennerhassett, PA; Ghia, JE; Verdu, E F; Bercik, P; 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. ЧВК 3912902. PMID 23773726.
  18. ^ Mayer, Emeran A .; Тиллиш, Кирстен; Гупта, Арпана (02.03.2015). «Ось кишечника / мозга и микробиота». Журнал клинических исследований. 125 (3): 926–938. Дои:10.1172 / JCI76304. ISSN 0021-9738. ЧВК 4362231. PMID 25689247.
  19. ^ Кучера, Ульрих; Кханна, Раджниш (2016-12-01). «Гнотобиология растений: эпифитные микробы и устойчивое сельское хозяйство». Сигнализация и поведение растений. 11 (12): e1256529. Дои:10.1080/15592324.2016.1256529. ЧВК 5225935. PMID 27830978.