Gnotobiose

Een gnotobiotisch dier is een dier waarin alleen bepaalde bekende stammen van bacteriën en andere micro-organismen aanwezig zijn. Technisch gezien omvat de term ook kiemvrije dieren, aangezien de status van hun microbiële gemeenschappen ook bekend is. De term gnotobiotisch wordt echter vaak ten onrechte gecontrasteerd met kiemvrij.

Gnotobiotische dieren (ook “gnotobiotes” of “gnotobionts”) worden onder aseptische omstandigheden geboren, wat kan inhouden dat zij door middel van een keizersnede bij de moeder worden weggehaald en onmiddellijk worden overgebracht naar een isolator waar alle binnenkomende lucht, voedsel en water wordt gesteriliseerd. Dergelijke dieren worden normaliter gekweekt in een steriele of microbieel gecontroleerde laboratoriumomgeving, en zij worden alleen blootgesteld aan die micro-organismen die de onderzoekers in het dier aanwezig willen hebben. Deze gnotobiotes worden gebruikt om de symbiotische relaties te bestuderen tussen een dier en een of meer van de micro-organismen die in zijn lichaam kunnen voorkomen. Deze techniek is belangrijk voor microbiologen, omdat het hen in staat stelt slechts een select aantal symbiotische interacties tegelijk te bestuderen (zie Wetenschappelijke controle), terwijl dieren die zich onder normale omstandigheden ontwikkelen al snel een microbiota kunnen opbouwen die honderden of duizenden unieke organismen omvat.

Dieren die in een gnotobiotische kolonie worden grootgebracht, hebben vaak een slecht ontwikkeld immuunsysteem, een lager hartminuutvolume, dunne darmwanden en een grote vatbaarheid voor besmettelijke ziekteverwekkers.

Zulke dieren kunnen ook worden gebruikt in de dierlijke productie, vooral bij het fokken van varkens. Na de keizersnede worden deze dieren stapsgewijs geïntroduceerd aan hun natuurlijke microflora. Dit voorkomt ongewenste infecties en leidt tot een snellere groei.

Gnotobiotische vissenEdit

Vissen hebben een groot aantal voordelen als modelorganismen voor gnotobiotisch onderzoek. In het algemeen hebben vissen een aanzienlijk hoger aantal nakomelingen per reproductieve gebeurtenis dan zoogdieren. Dit kan oplopen tot duizenden eitjes, die elk in een beschermend buitenmembraan zitten, het chorion. Dankzij dit chorionmembraan kunnen de eitjes gemakkelijk worden ontsmet vóór de kweek in een gnotobiotische omgeving, zodat geen invasieve operaties zoals een keizersnede hoeven te worden uitgevoerd. Een ander voordeel is dat viseieren zich snel ontwikkelen, waardoor studies over meerdere generaties gemakkelijk mogelijk zijn. Net als bij zoogdieren worden de microbiota van vissen toegeschreven aan de vertering van voedingsstoffen, de stimulering van het immuunsysteem, de ontwikkeling van de darmen en andere belangrijke fysiologische processen. Zo kunnen vissen opgegroeid in een gnotobiotische omgeving talrijke fysiologische veranderingen vertonen in vergelijking met die blootgesteld aan normale omgevingsmicro-organismen.

Historisch werden gnotobiotische vissen gebruikt voor menselijk onderzoek omwille van hun belang als modelorganisme. Echter, met de toegenomen prevalentie van aquacultuur voor duurzame voedselproductie, worden gnotobiotische studies gericht op het maximaliseren van de productie en het handhaven van gezonde populaties in gevangenschap steeds belangrijker. Hoewel deze studies steeds belangrijker worden voor hun implicaties op het dieet en de immunologische processen van gekweekte vis, wordt het meeste onderzoek nog steeds uitgevoerd op slechts enkele vissoorten, zoals de zebravis. Aangezien er momenteel vele soorten vis worden gekweekt in de aquacultuur, is het kleine aantal vissoorten dat wordt gebruikt in gnotobiotisch onderzoek nog steeds een bekende beperking voor dit groeiende veld.