モデル昆虫の細菌感染：Photorhabdus luminescensとManduca sexta

昆虫を含む無脊椎動物は、細菌毒性の研究のためのモデルシステムとして開発されています。しかし、細菌と特定の無脊椎動物組織または免疫系との相互作用についてはほとんど理解していません。その線虫類似物によって昆虫の血液系に直接放出されるPhotorhabdusの感染モデルを確立するために、Manduca Sextaの感染中に見つかった回収可能な細菌の数と場所を文書化します。昆虫の幼虫に注射した後、P。luminescensは中腸とヘモリンパの両方に増加し、後に脂肪体と死体の残りの組織に植民地化しました。細菌は、in vitroで成長した血球を介した食作用と培養上清を抑制することによって持続し、感染した昆虫からの血漿は、P。luminescensの食作用を抑制します。GFP標識細菌を使用して、腸のコロニー形成が中腸の前方から始まり、後方に進行することを示します。中腸内では、P。luminescensは、折り畳まれた中腸上皮の細胞外マトリックスと基底膜（椎弓骨）の間に特定のニッチを占めています。ここでは、細菌は腸の活性毒素複合体A（TCA）とRTX様のメタロプロテアーゼPRTAを発現します。細菌と腸のこの密接な関連性、および毒素とプロテアーゼの産生は、中腸上皮の大規模なプログラム細胞死を引き起こします。

Invertebrates, including insects, are being developed as model systems for the study of bacterial virulence. However, we understand little of the interaction between bacteria and specific invertebrate tissues or the immune system. To establish an infection model for Photorhabdus, which is released directly into the insect blood system by its nematode symbiont, we document the number and location of recoverable bacteria found during infection of Manduca sexta. After injection into the insect larva, P. luminescens multiplies in both the midgut and haemolymph, only later colonizing the fat body and the remaining tissues of the cadaver. Bacteria persist by suppressing haemocyte-mediated phagocytosis and culture supernatants grown in vitro, as well as plasma from infected insects, suppress phagocytosis of P. luminescens. Using GFP-labelled bacteria, we show that colonization of the gut begins at the anterior of the midgut and proceeds posteriorly. Within the midgut, P. luminescens occupies a specific niche between the extracellular matrix and basal membrane (lamina) of the folded midgut epithelium. Here, the bacteria express the gut-active Toxin complex A (Tca) and an RTX-like metalloprotease PrtA. This close association of the bacteria with the gut, and the production of toxins and protease, triggers a massive programmed cell death of the midgut epithelium.