Gnotobios

Ett gnotobiotiskt djur är ett djur där endast vissa kända stammar av bakterier och andra mikroorganismer förekommer. Tekniskt sett omfattar begreppet även bakteriefria djur, eftersom statusen för deras mikrobiella samhällen också är känd. Termen gnotobiotisk kontrasteras dock ofta felaktigt mot bakteriefri.

Gnotobiotiska djur (även ”gnotobiotes” eller ”gnotobionts”) föds under aseptiska förhållanden, vilket kan inbegripa avlägsnande från modern genom kejsarsnitt och omedelbar överföring av det nyfödda djuret till en isoleringsanläggning där all inkommande luft, mat och vatten är steriliserat. Sådana djur föds normalt upp i en steril eller mikrobiellt kontrollerad laboratoriemiljö, och de utsätts endast för de mikroorganismer som forskarna vill ha i djuret. Dessa gnotobioter används för att studera de symbiotiska förhållandena mellan ett djur och en eller flera av de mikroorganismer som kan finnas i dess kropp. Denna teknik är viktig för mikrobiologer eftersom den gör det möjligt för dem att studera endast ett fåtal utvalda symbiotiska interaktioner åt gången (se Vetenskaplig kontroll), medan djur som utvecklas under normala förhållanden snabbt kan skaffa sig en mikrobiota som innehåller hundratals eller tusentals unika organismer.

Djur som föds upp i en gnotobiotisk koloni har ofta ett dåligt utvecklat immunförsvar, lägre hjärtminutvolym, tunna tarmväggar och hög känslighet för infektiösa patogener.

Dessa djur kan också användas inom animalieproduktionen, särskilt vid uppfödning av grisar. Efter kejsarsnittsfödseln introduceras dessa djur stegvis till sin naturliga mikroflora. Detta undviker oönskade infektioner och leder till snabbare tillväxt.

Gnotobiotisk fiskEdit

Fiskar har ett flertal fördelar som modellorganismer för gnotobiotisk forskning. Totalt sett har fiskar generellt sett ett betydligt högre antal avkommor per reproduktionstillfälle jämfört med däggdjur. Det kan röra sig om uppåt tusentals ägg, varav vart och ett är inneslutet i ett skyddande yttre membran, chorion. Detta chorionmembran gör att äggen lätt kan saneras före uppfödning i en gnotobiotisk miljö, vilket gör att man slipper invasiva operationer som kejsarsnitt. En annan fördel är att fiskens ägg utvecklas snabbt, vilket gör det lätt att genomföra flergenerationsstudier. Liksom hos däggdjur har fiskens mikrobiota tillskrivits betydelse för matsmältning av näringsämnen, stimulering av immunförsvaret, tarmutveckling och andra viktiga fysiologiska processer. Fiskar som föds upp i en gnotobiotisk miljö kan således uppvisa många fysiologiska förändringar jämfört med fiskar som utsätts för normala mikroorganismer i miljön .

Historiskt sett har gnotobiotiska fiskar använts för forskning på människor på grund av deras betydelse som modellorganism. Med den ökade förekomsten av vattenbruk för hållbar livsmedelsproduktion blir dock gnotobiotiska studier med fokus på att maximera produktionen och upprätthålla friska populationer i fångenskap allt vanligare. Även om dessa studier blir allt viktigare på grund av deras konsekvenser för kost och immunologiska processer hos odlade fiskar, utförs majoriteten av forskningen fortfarande bara på ett fåtal fiskarter, t.ex. zebrafiskar. Eftersom det finns många fiskarter som för närvarande odlas i vattenbruk är det lilla antalet fiskarter som används i gnotobiotisk forskning fortfarande en känd begränsning för detta växande område.