Een In Vitro Model van een Parallel-plaat perfusie-systeem te bestuderen van de naleving van de bacteriële om te enten van weefsels
Summary
We beschrijven een in-house ontworpen in vitro flow kamer model, waardoor het onderzoek naar bacteriële aanhankelijkheid aan het enten van de weefsels.
Abstract
Verschillende ventielen leidingen en kleppen stent gemonteerde worden gebruikt voor de vervanging van de klep van rechts-ventriculaire uitstroom tractus (RVOT) bij patiënten met aangeboren hartafwijkingen. Wanneer using prothetische materialen toch, zijn deze protheses gevoelig voor bacteriële infecties en verschillende antwoorden van de gastheer.
Identificatie van bacteriële en gastheer factoren die een vitale rol in de endovasculaire hechting van micro-organismen spelen is van belang om de pathofysiologie van het intreden van infecties zoals infectieuze endocarditis (IE) beter te begrijpen en om preventieve strategieën. Daarom is de ontwikkeling van bevoegde modellen te onderzoeken van bacteriële hechting fysiologische schuintrekken omstandigheden noodzakelijk. Hier beschrijven we het gebruik van een nieuw ontworpen in vitro perfusie kamer op basis van parallelle platen waarmee dat de studie van bacteriële aanhankelijkheid aan verschillende onderdelen van graft weefsels zoals blootgesteld extracellulaire matrix, endotheliale cellen en inerte gebieden . Deze methode in combinatie met de kolonie-vormende eenheid (CFU) tellen is voldoende om te evalueren van de neiging van graft materialen naar bacteriële hechting onder stroom. Verder kan, de stroomsysteem van de kamer worden gebruikt om te onderzoeken van de rol van bloedbestanddelen in bacteriële hechting schuintrekken omstandigheden. We toonden aan dat de bron van weefsel, hun bovengrondse morfologie en bacteriesoorten specificiteit zijn niet de belangrijkste bepalende factoren in bacteriële aanhankelijkheid aan weefsels met behulp van onze in-house ontworpen in vitro perfusie model enten.
Introduction
Staphylococcus aureus (S. aureus) maakt gebruik van een verscheidenheid van virulentie strategieën te omzeilen het immuunsysteem verdediging hostsysteem koloniseren van biologische of niet-biologische oppervlakken geïmplanteerd in de menselijke circulatie, hetgeen tot ernstige intravasculaire infecties zoals sepsis leidt en IE1,2,3,4,5. IE blijft een belangrijke behandeling verbonden complicatie bij patiënten na implantatie van prothetische hartkleppen terwijl individuele factoren die bijdragen aan het begin van de IEare niet nog volledig begrepen6,7. Onder stromingscondities tegenkomen bacteriën schuintrekken krachten, die ze moeten overwinnen om te voldoen aan het vaartuig muur8. Modellen, waarmee het samenspel tussen bacteriën en prothetische ventiel weefsel of endotheel onder stroom te bestuderen, zijn van belang als zij de in vivo situatie meer weerspiegelen.
Verschillende specifieke mechanismen vergemakkelijken bacteriële aanhankelijkheid naar endotheliale cellen (ECs) en naar de blootgestelde subendothelial matrix (ECM) leiden tot weefsel kolonisatie en rijping van vegetaties, essentiële eerste stappen in IE9wordt. Diverse Staphylococcus oppervlakte-eiwitten of MSCRAMMs (microbiële oppervlakte componenten herkennen adhesieve matrix moleculen) worden omschreven als bemiddelaars wrijvingscoëfficiënt naar host cellen en aan ECM eiwitten door interactie met moleculen zoals fibronectin, fibrinogeen, collageen en von Willebrand factor (VWF)8,10,11. Echter met het oog op de intra moleculaire vouwen van sommige virulentiefactoren, meestal studeerde in statische toestand, kunnen veel van deze interacties hebben verschillende relevantie in endovasculair infecties in het bloed circuleren.
Daarom presenteren we een in-house ontworpen in vitro parallel-plaat flow kamer model, waarmee de beoordelingvan bacteriële aanhankelijkheid aan verschillende onderdelen van ECM en ECs in het kader van weefsel transplantaten geïmplanteerd in de positie van de RVOT. Het algemene doel van de in dit werk beschreven methode is om te studeren van mechanismen van interactie tussen bacteriën en onderliggende endovasculair weefsels in stromingscondities, die nauw verband houden met het milieu in vivo van bloedbaan ziekteverwekkers zoals S. aureus. Deze nieuwe aanpak richt zich op de gevoeligheid van graft weefsel oppervlakken om bacteriële aanhankelijkheid aan het identificeren van mogelijke risicofactoren voor de ontwikkeling van IE.
Protocol
Representative Results
Discussion
Recente klinische waarnemingen geven speciale alertheid IE als een complicatie bij patiënten die klep vervanging van de RVOT6,13heeft ondergaan. Dysfunctie van de geïmplanteerde klep in IE is het gevolg van bacteriële interactie met de endovasculaire prothese leidt tot uitgebreide inflammatoire en procoagulatie reacties1,14. De gepresenteerde nieuwe in vitro model konden we onderzoeken als ver…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Deze studie werd gesponsord door een subsidie van het onderzoek Fonds KU Leuven (OT/14/097) gegeven aan RH. TRV was Postdoctoral Fellow van de onderzoeksstichting FWO – Vlaanderen (België; Verlenen van nummer – 12K0916N) en RH wordt ondersteund door het klinische onderzoek Fonds van UZ Leuven.
Materials
| Bovine Pericardium (BP) patch, Supple Peri-Guard Pericardium | Synovis Surgical Innovations, USA | PC-0404SN | |
| Bovine Jugular Vein conduits (BJV) | Contegra conduit; Medtronic Inc, USA | M333105D001 | |
| CH cryopreserved homograft | European Homograft Bank (EHB) | – | |
| Acu-Punch | Acuderm Inc, USA | P850 (8 mm); P1050 (10 mm) | |
| human Albumin | Flexbumin; Baxter, Belgium | BE171464 LOT:16G12C |
|
| Tryptic soy broth (TSB) | Fluka, Steinheim, Germany | 22092-500G | |
| Heart infusion broth (BHI) | Fluka | 53286-500G | |
| Phosphate buffered saline (PBS). | Gibco | 14190-094 | |
| 5(6)-Carboxyfluorescein N-hydroxysuccinimide ester (CF) | Sigma-Aldrich, Germany | 21878-100MG-F | |
| Peristaltic pump (MODEL ISM444B) | Ismatec BVP-Z Standard; Cole Parmer, Wertheim, Germany | 631942-2 | |
| Sonication bath | VWR Ultrasonic Cleaner; VWR, Radnor, Pa | 142-6044 | 230V/50 -60Hz 60VA; HF45kHz, 30W |
| ProLong Gold Antifade Mountant | Invitrogen by ThermoFisher | P36930 | |
| InCell Analyzer 2000 (fluorescence scanner) | GE Healthcare Life Sciences, Pittsburgh, Pa | 29027886 | |
| Arium Pro VF – ultrapure water – H2O MilliQ | Millipore | 87206462 | |
| Microscopic slides – Tissue Culture Chambers (1-well) | Sarstedt | 94.6140.102 | |
| 1-well on Lumox detachable | Sarstedt | 94.6150.101 | |
| Stainless Steel – surgical Blades | Swann-Morton | 311 | |
| Tygon Silicone Tubing, 1/8"ID x 1/4"OD | Cole-Parmer | EW-95702-06 | Temperature range: –80 to 200°C Sterilize: With ethylene oxide, gamma irradiation, or autoclave for 30 min, 15 psi of pressure |
| PharMed BPT Tubing | Saint-Gobain | AY242012 | Autoclavable 30 min at 121°C |
| Tygon LMT-55 Tubing | Saint Gobain Performance Plastics™ | 15312022 | |
| Thermostat | BMG BIOMEDIZINTECHNIK | 300-0042 | 230V, 90VA, 50Hz |
References
- Que, Y. A., Moreillon, P. Infective endocarditis. Nature Reviews Cardiology. 8 (6), 322-336 (2011).
- Werdan, K., et al. Mechanisms of infective endocarditis: pathogen-host interaction and risk states. Nature Reviews Cardiology. 11 (1), 35-50 (2014).
- Moreillon, P., Que, Y. A. Infective endocarditis. The Lancet. 363 (9403), 139-149 (2004).
- Jalal, Z., et al. Selective propensity of bovine jugular vein material to bacterial adhesions: An in vitro study. International Journal of Cardiology. 198, 201-205 (2015).
- Sharma, A., Cote, A. T., Hosking, M. C. K., Harris, K. C. A Systematic Review of Infective Endocarditis in Patients With Bovine Jugular Vein Valves Compared With Other Valve Types. JACC Cardiovascular Interventions. 10 (14), 1449-1458 (2017).
- Malekzadeh-Milani, S., et al. Incidence and predictors of Melody(R) valve endocarditis: a prospective study. Archives of Cardiovascular Diseases. 108 (2), 97-106 (2015).
- Hill, E. E., et al. Management of prosthetic valve infective endocarditis. American Journal of Cardiology. 101 (8), 1174-1178 (2008).
- Claes, J., et al. Clumping factor A, von Willebrand factor-binding protein and von Willebrand factor anchor Staphylococcus aureus to the vessel wall. Journal of Thrombosis and Haemostasis. 15 (5), 1009-1019 (2017).
- Fowler, T., et al. Cellular invasion by Staphylococcus aureus involves a fibronectin bridge between the bacterial fibronectin-binding MSCRAMMs and host cell beta1 integrins. European Journal of Cell Biology. 79 (10), 672-679 (2000).
- Patti, J. M., Hook, M. Microbial adhesins recognizing extracellular matrix macromolecules. Current Opinion in Cell Biology. 6 (5), 752-758 (1994).
- Massey, R. C., et al. Fibronectin-binding protein A of Staphylococcus aureus has multiple, substituting, binding regions that mediate adherence to fibronectin and invasion of endothelial cells. Cellular Microbiology. 3 (12), 839-851 (2001).
- Jashari, R., et al. Belgian and European experience with the European Homograft Bank (EHB) cryopreserved allograft valves–assessment of a 20 year activity. Acta Chirurgica Belgica. 110 (3), 280-290 (2010).
- Cheatham, J. P., et al. Clinical and hemodynamic outcomes up to 7 years after transcatheter pulmonary valve replacement in the US melody valve investigational device exemption trial. Circulation. 131 (22), 1960-1970 (2015).
- Que, Y. A., et al. Fibrinogen and fibronectin binding cooperate for valve infection and invasion in Staphylococcus aureus experimental endocarditis. The Journal of Experimental Medicine. 201 (10), 1627-1635 (2005).
- Veloso, T. R., et al. Bacterial adherence to graft tissues in static and flow conditions. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 155 (1), 325-332 (2018).
- Liesenborghs, L., Verhamme, P., Vanassche, T. Staphylococcus aureus, master manipulator of the human hemostatic system. Journal of Thrombosis and Haemostasis. 16 (3), 441-454 (2018).
- Chiu, J. J., et al. Shear stress increases ICAM-1 and decreases VCAM-1 and E-selectin expressions induced by tumor necrosis factor-[alpha] in endothelial cells. Artheriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 24 (1), 73-79 (2004).
- Jockenhoevel, S., Zund, G., Hoerstrup, S. P., Schnell, A., Turina, M. Cardiovascular tissue engineering: a new laminar flow chamber for in vitro improvement of mechanical tissue properties. ASAIO Journal. 48 (1), 8-11 (2002).
- Veltrop, M. H. A. M., et al. Bacterial Species- and Strain-Dependent Induction of Tissue Factor in Human Vascular Endothelial Cells. Infection and Immunity. 67 (11), 6130-6138 (1999).
