WikiDer > Гнотобиоз

Gnotobiosis

Гнотобиоз (из Греческий корни гностики "известные" и биос «жизнь») - это состояние, в котором все формы жизни присутствуют в организм можно объяснить. Обычно гнотобиотические организмы без микробов или же гнотофорический (имеющий только один загрязнитель).

История

Первое обсуждение концепции гнотобиотиков обычно приписывают постулатам Луи Пастер в конце 19 века, в котором он сомневался, могут ли животные выжить без микробов. С конца 1890-х до 1920-х годов многочисленные ученые с ограниченным успехом пытались провести эксперименты с гнотобиотиками. Успех этих экспериментов был ограничен в основном из-за отсутствия знаний о питании и биохимических последствиях стерилизации продуктов паром, которые могут разлагать основные витамины. Основные достижения в области гнотобиотики в первые годы (1930-1950-е гг.) Исходили прежде всего от Университет Нотр-Дам, The Лундский университет, и Нагойский университет.[1][2]

В Лаборатории бактериологии, Университет Нотр-Дам (известный как LOBUND), основанный Джеймс РейнерсЦитируется за то, что он добился некоторых из наиболее заметных достижений в области исследования гнотобиотиков, проведя более обширные тесты на некоторых из первых стерильных крыс в 1939 году и снизив стоимость изоляторов. [1][2] Ранние изоляторы представляли собой громоздкие и дорогостоящие стальные контейнеры, которые были разработаны, чтобы выдерживать методы стерилизации паром под высоким давлением. Усовершенствованные методы стерилизации и производственные изменения от LOBUND значительно снизили размер и стоимость изоляторов, сделав исследования гнотобиотиков более доступными.[1][2]

Несмотря на многочисленные достижения в исследованиях и технологиях гнотобиотиков, создание и содержание исследовательского центра по гнотобиотикам остается относительно дорогостоящим. В 2015 году расходы на содержание клеток для мышей с гнотобиотиками были более чем в 4 раза выше затрат на выращивание мышей, не являющихся гнотобиотиками. Эта повышенная стоимость остается проблемой для запуска и эксплуатации лабораторий гнотобиотиков, особенно если основным источником финансирования являются федеральные гранты от таких организаций, как Национальные институты здравоохранения США.[1]

Гнотобиотические животные

А гнотобиотическое животное это животное, у которого только некоторые известные штаммы бактерии и другие микроорганизмы присутствуют. Технически термин также включает без микробов животных, так как состояние их микробных сообществ также известен.[3] Однако срок гнотобиотик часто неправильно противопоставляется без микробов.

Животные-гнотобиоты (также «гнотобиоты» или «гнотобионты») рождаются в асептический условия, которые могут включать изъятие от матери кесарево сечение и немедленный перевод новорожденного в изолятор, где весь поступающий воздух, пища и вода стерилизуются.[4] Такие животные обычно выращиваются в стерильных или контролируемых микробами лабораторных условиях, и они подвергаются воздействию только тех микроорганизмов, которые, по мнению исследователей, должны присутствовать в животном. Эти гнотобиоты используются для изучения симбиотический отношения между животным и одним или несколькими микроорганизмами, которые могут населять его тело. Этот метод важен для микробиологов, потому что он позволяет им изучать только несколько избранных симбиотических взаимодействий одновременно (см. Научный контроль), тогда как животные, которые развиваются в нормальных условиях, могут быстро приобрести микробиота это включает сотни или тысячи уникальных организмов.

Животные, выращенные в гнотобиотической колонии, часто имеют слаборазвитую иммунную систему, низкий сердечный выброс, тонкие стенки кишечника и высокая восприимчивость к инфекционным заболеваниям. патогены.[4]

Такие животные также могут использоваться в животноводстве, особенно в разведении свиней. После кесарева сечения этих животных поэтапно знакомят с их естественной микрофлорой. Это позволяет избежать нежелательных инфекций и приводит к более быстрому росту.

Гнотобиотическая рыба

Рыбы обладают многочисленными преимуществами в качестве модельных организмов для исследований гнотобиотиков. В целом рыбы обычно имеют значительно большее количество потомков на один репродуктивный случай по сравнению с млекопитающими. Это может быть более тысячи яиц, каждое из которых содержится в защитной внешней мембране, т.е. хорион. Эта хорионная мембрана позволяет легко дезинфицировать яйца перед выращиванием в гнотобиотической среде, устраняя необходимость в проведении инвазивных операций, таких как кесарево сечение. Еще одно преимущество заключается в том, что икра рыб быстро развивается, что позволяет легко проводить исследования на нескольких поколениях. Как и у млекопитающих, микробиота рыбы связаны с перевариванием питательных веществ, стимуляцией иммунной системы, развитием кишечника и другими важными физиологическими процессами. Таким образом, рыба, выращенная в гнотобиотической среде, может демонстрировать многочисленные физиологические изменения по сравнению с рыбами, подвергающимися воздействию нормальных экологических микроорганизмов.[1][5]

Исторически рыбы-гнотобиоты использовались для исследований на людях из-за их важности как модельный организм. Однако с увеличением распространенности аквакультура Для устойчивого производства продуктов питания все большее распространение получают исследования гнотобиотиков, направленные на максимальное увеличение производства и поддержание здоровья содержащихся в неволе популяций. Хотя эти исследования приобретают все большее значение с точки зрения их влияния на диетические и иммунологические процессы выращиваемых на фермах рыб, большинство исследований все еще проводится только на нескольких видах рыб, таких как зебра. Поскольку в настоящее время в аквакультуре выращивается множество видов рыб, небольшое количество видов рыб, используемых в исследованиях гнотобиотиков, все еще является известным ограничением для этой области выращивания.[1][5]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж Гнотобиотики. Schoeb, Трентон Р. ,, Итон, Кэтрин А. Лондон. 11 августа 2017. ISBN 978-0-12-804583-1. OCLC 1015915010.CS1 maint: другие (связь)
  2. ^ а б c Ваулс, Крисс Дж. (5 января 2016 г.). Технология мыши-гнотобиотика: иллюстрированное руководство. Андерсон, Натали Э. ,, Итон, Кэтрин А. Бока Ратон. ISBN 978-1-4987-3633-6. OCLC 924714283.
  3. ^ 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. S2CID 84048961.
  4. ^ а б Фостер, Джон В .; Слончевский, Джоан Л. (2009). Микробиология, развивающаяся наука. W. W. Norton. п. 871. ISBN 978-0-393-93447-2.
  5. ^ а б Чжан, Мэйлин; Шань, Чэнцзе; Тан, Клык; Лимбу, Самвел Мчеле; Чен, Лицяо; Ду, Чжэнь-Ю (февраль 2020 г.). «Гнотобиотические модели: мощные инструменты для глубокого понимания взаимодействия кишечной микробиоты с хозяином в аквакультуре». Аквакультура. 517: 734800. Дои:10.1016 / j.aquaculture.2019.734800. ISSN 0044-8486.