حقن ليبوبوليساكتشاريدي في الفئران لتقليد دخول المنتجات المستمدة من الجراثيم بعد خرق جدار الأمعاء
Summary
ويرد هنا بروتوكولا لتقليد مدخل المركبات المشتقة من البكتيريا بعد خرق جدار الأمعاء. كان حقن جرعة منخفضة المقاسة من lipopolysaccharide النظامية في الفئران، التي رصدت للحقن بعد 24 ساعة. تم تحديد التعبير عن السيتوكينات الموالية التحريضية في العديد من النقاط الزمنية في الطحال والكبد، والقولون.
Abstract
يفصل الجدار الظهارية المعوية المضيف من الحجمية هو عادة التسامح أو تجاهله. نتائج الإخلال بهذا الحاجز في مدخل البكتيريا أو المنتجات المشتقة من البكتيريا في البلد المضيف، والوصول إلى تداول المضيفة وأجهزة الداخلية مما يؤدي إلى الالتهاب غير المنضبط وكما لوحظ في المرضى الذين يعانون من مرض التهاب الأمعاء (بنك التنمية بين الأمريكتين)، التي تتميز زيادة نفاذية الظهارية معوية.
لتقليد مدخل المركبات المشتقة من البكتيريا في البلد المضيف، قد اعتمد في التي lipopolysaccharide (LPS)، عنصرا من عناصر خلية الجدار الخارجي للبكتيريا سلبية الغرام نموذج اندوتوكسيميا، تم حقن الفئران. في هذه الدراسة، تم حقن جرعة المقاسة من لبس إينترابيريتونيلي وفي وقت لاحق تم رصد الفئران ح 8 باستخدام درجة مرض. وعلاوة على ذلك، التعبير تم تحليل مستويات السيتوكينات الالتهابية Il6، Il1b، و تنفا في الطحال والكبد والقولون قبكر في نقاط زمنية مختلفة بعد حقن لبس. هذا النموذج يمكن أن يكون مفيداً للدراسات المتعلقة بتحقيق استجابات المناعية بعد الغزو من الكائنات المجهرية أو المنتجات المشتقة من البكتيريا الناجمة عن خرق حاجز من أسطح الجسم.
Introduction
هو استعمار الأمعاء البشرية مع مجموعة كبيرة من الكائنات الحية الدقيقة التي تشكل الحجمية، الذي أقام علاقة متبادلة مع المضيف أثناء التطور. المضيف في هذه العلاقة، يوفر مكاناً أمنا الحجمية، بينما يوفر الحجمية الفيتامينات والمغذيات الهضم والحماية من مسببات الأمراض إلى المضيف، حيث يتواجد الحجمية1. عندما يتم تضطرب هذه العلاقة المفيدة بين البلد المضيف والحجمية، يمكن وضع الأمراض، مثل مرض التهاب الأمعاء (بنك التنمية بين الأمريكتين). بنك التنمية بين الأمريكتين هو مرض التهاب مزمن المتعددة العوامل الأمعاء الناجمة عن العوامل الوراثية والبيئية التي تحدث في شكلين الرئيسية، المرض (CD) كرون والتهاب القولون التقرحي (UC). وعلى الرغم من أوجه التشابه بين هذين الشكلين بنك التنمية بين الأمريكتين، تتسم ببعض الاختلافات في موقع وطبيعة التعديلات التحريضية. مؤتمر نزع السلاح هو اضطراب تحريضية transmural النكس يمكن أن يحتمل أن تمتد إلى أي جزء من الجهاز الهضمي، بينما تفرد غير ترانسمورال، ويقتصر على القولون. وعلاوة على ذلك، حدوث طفرات في النوكليوتيدات ملزمة أوليجوميريزاتيون التي تحتوي على المجال البروتين 2 (NOD2)، مستقبلات اعتراف بنمط (بر) تسلم موراميل dipeptide (الديمقراطي)، مكون من جدار الخلية البكتيريا الأكثر إيجابية والسلبيه، المرتبطة مع القرص المضغوط2. وعلاوة على ذلك، الإشريكيّة القولونية ()، الليستيريا و العقديّات ومنتجاتها جميع عثر داخل الضامة في المرضى مؤتمر نزع السلاح التي دخلت البلد المضيف بعد خرق حاجز3. عندما تدخل البكتيريا أو منتجاتها المضيف أثناء وضع مؤتمر نزع السلاح، يطور المناعي استجابة مما يؤدي إلى إنتاج أجسام مضادة للبكتيريا4تعميم. ربما، والأدلة الأكثر إقناعاً لدور الحجمية في الآلية المرضية لبنك التنمية بين الأمريكتين ينبع من نماذج الماوس. عند الحيوانات تعامل مع المضادات الحيوية، أو عندما يتم الاحتفاظ الفئران في ظروف خالية من جرثومة (GF)، يتم تقليل شدة المرض في معظم النماذج التهاب القولون، مثل في إيل-10-/–الفئران التي لا تتطور التهاب القولون في فرنك غيني مرافق5،6. وعلاوة على ذلك، التهاب القولون تزعج أيضا تكوين الحجمية، الذي يتميز تركيبة غير متوازنة وخفض ثراء تسمى ديسبيوسيس7. يمكن أن يكون نتيجة لبنك التنمية بين الأمريكتين زيادة نفاذية معوية التي يمكن أن تؤدي إلى مدخل للمنتجات المستمدة من الجراثيم والميكروبات في البلد المضيف.
في الحيوانات، والحث على التطبيق من كبريتات الصوديوم ديكستران (DSS) خرق الظهارية معوية مما يؤدي إلى زيادة نفاذية الحاجز الظهارية8. المدخل لبس تركيزات مرتفعة في الحيوانات ب التهاب القولون DSS9. من المثير للاهتمام، الحيوانات تفتقر ج نوع يكتين مستقبلات الالتصاق داخل الخلايا المحددة الجزيء-3 الاستيلاء على نونينتيجرين المتصلة هومولوج 1 (تسجيل-R1) محمية من مفاجآت التهاب القولون والمستحثه بلبس اندوتوكسيميا10. للتوسع في نشر في البلد المضيف، أن البكتيريا أو منتجات البكتيريا تستمد اجتياز الحاجز الأوعية الدموية11، التجويف الصفاقى، الذي يوجد الأمعاء الصغيرة والكبيرة والليمفاوية المساريقي العلوي و/أو الكبد12. لتقليل تعقيد هذا النظام، تم استخدام مركب معرفة المستمدة من البكتيريا. لبس، الذي يسبب اندوتوكسيميا بعد داخل (القائمة) أو في الوريد (رابعا) حقن13 تم حقن الفئران، لدراسة التعبير عن interleukins Il6 و إيلب وسيتوكين تنفا استجابة للبس.
لبس هو المرتبطة بالعوامل الممرضة جزيئية نمط (بمب) أعرب كمكون جدار خلية من البكتيريا سلبية الغرام، يتكون من الدهن A (بمب الرئيسية في الهيكل للبس)، oligosaccharide أساسية ويا جانب سلسلة14. تسلم مستقبلات مثل عدد القتلى 4 (TLR4) عن طريق الخلايا الجذعية والضامة، والخلايا الظهارية لبس15، يتطلب مستقبلات المشارك للربط المناسبة. المرحلة الحادة البروتين ملزمة لبس البروتين (ليرة لبنانية) يربط لبس لتشكيل مجمع نقل لبس لكتلة التمايز 14 (CD14)، بروتين غشائي مرتبط جليكوسيلفوسفاتيديلينوسيتول. CD14 كذلك المكوكات لبس مستضد لمفاويات 96 أو يعرف أيضا باسم MD-2، الذي يرتبط بالمجال خارج الخلية من TLR4. ييسر ربط لبس للعضو المنتدب-2 ثنائي TLR4/MD-2 للحث على التغييرات conformational تجنيد الجزيئات داخل الخلايا محول لتنشيط المصب مما يشير إلى مسار14، الذي يشمل المرحلة الابتدائية التمايز النقوي استجابة الجينات 88 (MyD88)-تعتمد المسار وفي النقل الدولي البري المحتوية على المجال الذي يحفز محول الانترفيرون-بيتا (طريف)-مسار يعتمد16. ثم الاعتراف بلبس من TLR4 ينشط في مسار NF-κB والحث على التعبير عن السيتوكينات proinflammatory، مثل TNFα، وايل-6، وايل-1β17.
على وجه الخصوص، عندما يتم حقن لبس في الحيوانات، وتركيز لبس نظراً للحيوانات، وقد الخلفية الوراثية للحيوانات والغذاء النظر. تركيزات عالية من لبس ويؤدي إلى صدمة التفسخ، تتميز بانخفاض ضغط الدم وفشل الجهاز متعددة، وأخيراً إلى وفاة18. الفئران أقل حساسية للبس مقارنة بالبشر، وقادرة على حمل عاصفة سيتوكين19فيها تركيزات لبس بين 2-4 نانوغرام/كيلوغرام من وزن الجسم (الأسلحة البيولوجية). للفئران، الجرعة القاتلة (LD50)، الذي يؤدي إلى الموت في نصف عدد النطاقات الفئران من 10-25 مغ/كغ وزن الجسم20 اعتماداً على سلالة الماوس المستخدمة. بالنسبة الجرعة المميتة 50 في المائة (LD50) سلالات الماوس استخداماً، C57Bl/6 وبالب/ج، 10 مغ/كغ وزن الجسم. وفي المقابل، محمية سلالات C3H/HeJ و C57BL/10ScCr من لبس الناجم عن اندوتوكسيميا، الذي سبب الطفرات في Tlr421. ونتيجة لذلك، الفئران التي تفتقر إلى Tlr4 هيبوريسبونسيفي للحقن مع لبس22. خطوط الماوس المعدلة وراثيا الأخرى، مثل PARP1/الفئران23 مقاومة للصدمة السمية التي يسببها لبس.
هنا يستخدم نموذج الماوس ووصف جرعة المقاسة من لبس تدار النظامية لتقليد المترتبة على نشر لبس بعد خرق حاجز من الأسطح في الجسم. عدم حمل تركيز لبس المختارة (2 مغ/كغ وزن الجسم) وفيات في الفئران C56Bl/6، ولكن إطلاق سراح المستحث السيتوكينات الموالية التحريضية.
Protocol
Representative Results
Discussion
هذا البروتوكول يحاكي العمليات المناعية التي تحدث بعد الغزو بالمنتجات المشتقة من الجراثيم. الخطوات الحاسمة في إطار البروتوكول يتم اختيار السطر الماوس، وحالة النظافة الفئران، الجرعة من لبس، مراقبة الحيوانات لحدوث اندوتوكسيميا، ونقطة وقت إنهاء التجربة. الأهم من ذلك، قد الخلفية الجينية لس…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
جن معتمد من قبل “المؤسسة الوطنية السويسرية” (سنسف 310030_146290).
Materials
| DreamTaq Green PCR Master Mix (2x) | Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA | K1081 | |
| High Capacity cDNA Reverse Transcription Kit, | Applied Biosystems, Foster City, CA, USA | 4368813 | |
| RNase-Free DNase Set, | Qiagen, Hilden, Germany | 79254 | |
| LPS Escherichia coli O111:B4 | Invivogen, San Diego, CA, USA. | tlrl-eblps | |
| Omnican 50 Single-use insulin syringe | B. Braun Melsungen, Melsungen, Germany | 9151125 | |
| Bioanalyzer 2100 | Agilent Technologie, Santa Clara, USA | not applicable | |
| Centrifuge 5430 | Eppendorf, Hamburg, Germany | not applicable | |
| Centrifuge Mikro 220R | Hettich, Kirchlengern, Germany | not applicable | |
| Dissection tools | Aesculap, Tuttlingen, Germany | not applicable | |
| Fast-Prep-24 5G Sample Preparation System | M.P. Biomedicals, Santa Ana, CA, USA | not applicable | |
| NanoDrop ND-1000 | NanoDrop Products, Wilmington, DE, USA | not applicable | |
| TRI Reagent | Zymo Research, Irvine, CA, USA | R2050-1 |
References
- Backhed, F., Ley, R. E., Sonnenburg, J. L., Peterson, D. A., Gordon, J. I. Host-bacterial mutualism in the human intestine. Science. 307, 1915-1920 (2005).
- Abreu, M. T., et al. Mutations in NOD2 are associated with fibrostenosing disease in patients with Crohn’s disease. Gastroenterology. 123, 679-688 (2002).
- Liu, Y., et al. Immunocytochemical evidence of Listeria, Escherichia coli, and Streptococcus antigens in Crohn’s disease. Gastroenterology. 108, 1396-1404 (1995).
- Schaffer, T., et al. Anti-Saccharomyces cerevisiae mannan antibodies (ASCA) of Crohn’s patients crossreact with mannan from other yeast strains, and murine ASCA IgM can be experimentally induced with Candida albicans. Inflamm Bowel Dis. 13, 1339-1346 (2007).
- Sellon, R. K., et al. Resident enteric bacteria are necessary for development of spontaneous colitis and immune system activation in interleukin-10-deficient mice. Infect Immun. 66, 5224-5231 (1998).
- Gkouskou, K. K., Deligianni, C., Tsatsanis, C., Eliopoulos, A. G. The gut microbiota in mouse models of inflammatory bowel disease. Front Cell Infect Microbiol. 4, 28 (2014).
- Schaubeck, M., et al. Dysbiotic gut microbiota causes transmissible Crohn’s disease-like ileitis independent of failure in antimicrobial defence. Gut. 65, 225-237 (2016).
- Steinert, A., et al. The Stimulation of Macrophages with TLR Ligands Supports Increased IL-19 Expression in Inflammatory Bowel Disease Patients and in Colitis Models. J Immunol. 199, 2570-2584 (2017).
- Gabele, E., et al. DSS induced colitis increases portal LPS levels and enhances hepatic inflammation and fibrogenesis in experimental NASH. J Hepatol. 55, 1391-1399 (2011).
- Saunders, S. P., et al. C-type lectin SIGN-R1 has a role in experimental colitis and responsiveness to lipopolysaccharide. J Immunol. 184, 2627-2637 (2010).
- Spadoni, I., et al. A gut-vascular barrier controls the systemic dissemination of bacteria. Science. 350, 830-834 (2015).
- Balmer, M. L., et al. The liver may act as a firewall mediating mutualism between the host and its gut commensal microbiota. Sci Transl Med. 6, 237ra266 (2014).
- Maier, R. V., Mathison, J. C., Ulevitch, R. J. Interactions of bacterial lipopolysaccharides with tissue macrophages and plasma lipoproteins. Prog Clin Biol Res. 62, 133-155 (1981).
- Lu, Y. C., Yeh, W. C., Ohashi, P. S. LPS/TLR4 signal transduction pathway. Cytokine. 42, 145-151 (2008).
- Deng, M., et al. Lipopolysaccharide clearance, bacterial clearance, and systemic inflammatory responses are regulated by cell type-specific functions of TLR4 during sepsis. J Immunol. 190, 5152-5160 (2013).
- Kagan, J. C., et al. TRAM couples endocytosis of Toll-like receptor 4 to the induction of interferon-beta. Nat Immunol. 9, 361-368 (2008).
- Akira, S., Uematsu, S., Takeuchi, O. Pathogen recognition and innate immunity. Cell. 124, 783-801 (2006).
- Cohen, J. The immunopathogenesis of sepsis. Nature. 420, 885-891 (2002).
- Suffredini, A. F., et al. Effects of recombinant dimeric TNF receptor on human inflammatory responses following intravenous endotoxin administration. J Immunol. 155, 5038-5045 (1995).
- Fink, M. P. Animal models of sepsis. Virulence. 5, 143-153 (2014).
- Poltorak, A., et al. Defective LPS signaling in C3H/HeJ and C57BL/10ScCr mice: mutations in Tlr4 gene. Science. 282, 2085-2088 (1998).
- Hoshino, K., et al. Cutting edge: Toll-like receptor 4 (TLR4)-deficient mice are hyporesponsive to lipopolysaccharide: evidence for TLR4 as the Lps gene product. J Immunol. 162, 3749-3752 (1999).
- Corral, J., et al. Role of lipopolysaccharide and cecal ligation and puncture on blood coagulation and inflammation in sensitive and resistant mice models. Am J Pathol. 166, 1089-1098 (2005).
- Shrum, B., et al. A robust scoring system to evaluate sepsis severity in an animal model. BMC Res Notes. 7, 233 (2014).
- Brandwein, S. L., et al. Spontaneously colitic C3H/HeJBir mice demonstrate selective antibody reactivity to antigens of the enteric bacterial flora. J Immunol. 159, 44-52 (1997).
- Macpherson, A. J., McCoy, K. D. Standardised animal models of host microbial mutualism. Mucosal Immunol. 8, 476-486 (2015).
- Masopust, D., Sivula, C. P., Jameson, S. C. Of Mice, Dirty Mice, and Men: Using Mice To Understand Human Immunology. J Immunol. 199, 383-388 (2017).
- Wirtz, S., et al. Protection from lethal septic peritonitis by neutralizing the biological function of interleukin 27. J Exp Med. 203, 1875-1881 (2006).
