نموذج الماوس لتقييم الفطرية الاستجابة المناعية للعدوى المكوّرات العنقودية الذهبية
Summary
ويرد وصف نهج للكشف في الوقت الحقيقي للاستجابة المناعية الفطرية لإصابة جلدية وعدوى المكوّرات العنقودية الذهبية من الفئران. بمقارنة ليسم-اجفب الفئران (التي تملك العَدلات الفلورسنت) مع ليسم-اجفب نيوزيلند سلالة الماوس العوز، ونحن نتقدم فهمنا للإصابة، ووضع نهج لمكافحة العدوى.
Abstract
المكوّرات العنقودية الذهبية الإصابات (S. aureus)، بما في ذلك البقع المقاومة للميثيسيلين، عبئا هائلا على نظام الرعاية الصحية. مع معدلات الإصابة بعدوى المكوّرات س. تسلق سنوياً، هناك طلب لإجراء بحوث إضافية في القدرة الإمراضية لها. تعزيز فهمنا للاستجابة المضيف الممرض نماذج حيوانية للأمراض المعدية ويؤدي إلى تطوير علاجات فعالة. العَدلات دور أساسي في الاستجابة المناعية الفطرية الذي يتحكم بعدوى المكوّرات س. عن طريق تشكيل خراج الحائط قبالة العدوى وتسهل إزالة البكتيرية؛ عدد العَدلات تسلل التهاب جلد المذهبة س. غالباً ما يرتبط بنتائج المرض. ليسم-اجفب الفئران، التي تمتلك المعززة أخضر نيون البروتين (اجفب) إدراجها في منطقة المروج م Lysozyme () (معبراً عنها بالدرجة الأولى العَدلات)، عندما تستخدم بالاقتران مع fluorescence أسرة الحيوانات الحية في تصوير (FLI) تقديم وسائل القياس الكمي هجرة العَدلات نونينفاسيفيلي وطوليا إلى إصابة الجلد. عندما يقترن طرحه المذهبة س. السلالة ومتسلسلة المجراة في تصوير طرحه كله الحيوانية (BLI)، فمن الممكن طوليا رصد ديناميات تجنيد العَدلات وعبء البكتيرية في المجراة في الموقع العدوى في الفئران تخديره من بداية العدوى بالقرار أو الموت. الفئران أكثر مقاومة لعدد من عوامل الفوعة تنتجها في المذهبة س. أن تيسر الاستعمار الفعلي والإصابة في البشر. الفئران العوز تقديم نموذج حيوانات أكثر حساسية للنظر في استمرار المذهبة س. الالتهابات وقدرة علاجية لتعزيز الاستجابات المناعية الفطرية. هنا، نحن تميز الردود في الفئران ليسم-اجفب التي قد تم تربيتها للفئران التي تفتقر إلى MyD88 (ليسم-اجفب × MyD88–/– الفئران) جنبا إلى جنب مع الفئران البرية من نوع ليسم-اجفب للتحقيق في المذهبة س. الجلد عدوى الجرح. الكشف المتزامن المتعدد الأطياف تمكين دراسة ديناميات تجنيد العَدلات باستخدام المجراة في FLI، عبء البكتيرية باستخدام BLI في الحية، والتئام طوليا ونونينفاسيفيلي على مر الزمن.
Introduction
المكوّرات العنقودية الذهبية (S. aureus) تستأثر بغالبية الجلد والتهابات الأنسجة الرخوة (ستيس) في الولايات المتحدة1. حدوث مقاومة مثسلين المذهبة س. (الجرثومة) التهابات زيادة مطردة على مدى العقدين الماضيين الماضي2، تحفيز دراسة آليات استمرار واكتشاف استراتيجيات جديدة للعلاج. هو معيار العناية لهذه الجرثومة الالتهابات الجهازية العلاج بالمضادات الحيوية، ولكن أصبحت هذه الجرثومة مقاومة متزايدة للمضادات الحيوية على مدى الساعة3 وهذه الأدوية يمكن أن تقلل من ميكروبيومي المفيدة للمضيف، مما تسبب في آثار سلبية على الصحة، لا سيما في 4من الأطفال. الدراسات الإكلينيكية وقد فحص استراتيجيات بديلة لعلاج هذه الجرثومة التهابات5، ولكن ترجمة هذه النهج إلى العيادة وقد ثبت تحديا بسبب ظهور عوامل الفوعة إحباط المضيف الاستجابات المناعية6. تشريح ديناميات الممرض المضيف محرك الأقراص المذهبة س. ستيس، قمنا بضم موسع وقراءات الطولي لعدد العَدلات المعينين إلى السرير الجرح مع تدابير الحركية لوفرة البكتيريا والجرح بالمنطقة.
العَدلات هي الكريات البيض المتداولة الأكثر وفرة في البشر وأول المستجيبين لعدوى بكتيرية وهو7. العَدلات عنصر ضروري لاستجابة مضيف فعالة ضد العدوى S. المذهبة سبب آلياتها جراثيم، بما في ذلك إنتاج الأنواع الأكسجين التفاعلية، البروتياز، الببتيدات المضادة للميكروبات والاستجابات الوظيفية بما في ذلك البلعمه وفخ خارج الخلية العَدلات إنتاج8،9. إظهار البشرية المرضى الذين يعانون من عيوب وراثية في وظيفة العَدلات، مثل الداء الحبيبي المزمن ومتلازمة شيدياك-Higashi، زيادة تعرض للإصابة المكوّرات س . وبالإضافة إلى ذلك، المرضى مع الوراثية (مثل قلة العَدلات الخلقي) والمكتسبة (مثل قلة العَدلات ينظر في المرضى العلاج الكيميائي) عيوب في عدد العَدلات أيضا عرضه ل الإصابة في المذهبة س. 10. نظراً لأهمية العَدلات في تطهير العدوى S. aureus ، تعزيز قدرتها المناعية أو ضبط أعدادهم داخل آفة المذهبة س. قد يكون استراتيجية فعالة في حل العدوى.
على مدى العقد الماضي، وضعت الفئران المحورة وراثيا مع الصحفيين العَدلات فلورية لدراسة عن الاتجار بالبشر11،12. الجمع بين الفئران مراسل العَدلات مع تقنيات التصوير الحيوان كله يسمح تحليل الزمانية المكانية من العَدلات في الأنسجة والأعضاء. عندما يتم دمجها مع سلالات طرحه في المذهبة س.، من الممكن تعقب تراكم العَدلات استجابة لوفرة المذهبة س. والثبات في سياق البكتيرية ضراوة العوامل التي مباشرة وغير مباشرة التشويش أرقام العَدلات في الأنسجة المتضررة13،14،،من1516.
الفئران أقل عرضه المذهبة S. الفوعة والمناعة آليات التهرب من البشر. على هذا النحو، قد لا تكون الفئران البرية من نوع نموذج حيوان مثالي للتحقيق في مدى فعالية العلاجية لعلاج مزمن المذهبة س. ونظرا للإصابة. الفئران التي تفتقر إلى MyD88 (أي، MyD88–/– الفئران)، عبئا ماوس المناعة يفتقر إلى مستقبلات interleukin-1 الوظيفية (إيل-1R) وعدد القتلى مثل مستقبلات (TLR) إشارات، إظهار قابلية أكبر لعدوى المكوّرات س. بالمقارنة مع الفئران البرية من نوع17 وضعف في الاتجار العَدلات إلى موقع عدوى المكوّرات س. بالجلد18. تطوير سلالة الماوس التي تمتلك مراسل العَدلات نيون MyD88–/– الفئران قدمت نموذج بديل لتحقق فعالية العلاجات لعلاج عدوى المكوّرات س. مقارنة بالحالي العَدلات مراسل الفئران.
في هذا البروتوكول، تميز عدوى المكوّرات س في المناعة ليسم-اجفب × MyD88–/– الفئران، ومقارنة بدوره الوقت والقرار للعدوى مع الفئران ليسم-اجفب. × ليسم-اجفب MyD88–/– الفئران وضع عدوى مزمنة التي لم تحل، وتستسلم 75% للإصابة بعد 8 أيام. يحدث خلل كبير في تجنيد العَدلات الأولية ما يزيد على 72 ح المرحلة التحريضية للعدوى، وتجنيد العَدلات أقل بنسبة 50% خلال المرحلة الأخيرة من الإصابة. زيادة قابلية × ليسم-اجفب MyD88-/– الفئران يجعل هذا خاصة سلالة نموذجا السريري دقيق تقييم فعالية تقنيات علاجية جديدة تستهدف عدوى المكوّرات S. مقارنة بالحالي النماذج التي استخدام الفئران البرية من نوع، لا سيما تقنيات تهدف إلى تعزيز الاستجابة المناعية الفطرية ضد العدوى.
Protocol
Representative Results
Discussion
نماذج عدوى المكوّرات س. التي تستخدم طرحه المذهبة س. الإصابة في ماوس مراسل العَدلات نيون بالاقتران مع تقنيات متقدمة للتصوير الضوئي المجراة في الحيوان كله تقدمت معرفتنا فطرية الاستجابة المناعية للعدوى. وقد أظهرت الدراسات السابقة باستخدام الماوس ليسم-اجفب أن يصل إلى تجنيد العَدلا…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيده هذا العمل الوطني معاهد للصحة منح R01 AI129302 (إلى S.I.S.)، وبرنامج التدريب في علم الصيدلة: “من مقاعد البدلاء” إلى السرير في “جامعة كاليفورنيا ديفيس” (المعاهد الوطنية للصحة T32 GM099608 إلى L.S.A). الجزيئية والجينية التصوير (كمجي) في جامعة كاليفورنيا في ديفيز قدمت الدعم التكنولوجي رائع.
Materials
| 14 mL Polypropylene Round-Bottom Tube | Falcon | 352059 | |
| 6mm Disposable Biopsy Punch | Integra Miltex | 33-36 | |
| Bioluminescent S. aureus | Lloyd Miller, Johns Hopkins | ALC 2906 SH1000 | |
| Bovine Blood Agar, 5%, Hardy Diagnostics | VWR | 10118-938 | |
| Buprenoprhine hydrochloride injectable | Western Medical Supply | 7292 | 0.3 mg/mL |
| C57BL/6J Mice | Jackson Labratory | 000664 | |
| Chloramphenicol (crystalline powder) | Fisher BioReagents | BP904-100 | |
| DPBS (1X) | Gibco | 14190-144 | |
| Insulin Syringes | Becton, Dickson and Company | 329461 | .35 mm (28 G) x 12.7 mm (1/2'') |
| IVIS Spectrum In Vivo Imaging System | Perkin Elmer | 124262 | |
| Living Image Software – IVIS Spectrum Series | Perkin Elmer | 128113 | |
| LysM-eGFP Mice | Thomas Graff Albert Einstein College of New York | NA | |
| Microvolume Spectrophotometer | ThermoFisher Scientific | ND-2000 | |
| MyD88 KO Mice | Jackson Labratory | 009088 | |
| Non-woven sponges | AMD- Ritmed Inc | A2101-CH | 5 cm x 5 cm |
| Povidone Iodine 10% Solution | Aplicare | 697731 | |
| Prism 7.0 | GraphPad Software | License | |
| Tryptic Soy Broth | Becton, Dickson and Company | 211825 |
References
- Moran, G. J., et al. Methicillin-Resistant S. aureus Infections among Patients in the Emergency Department. New England Journal of Medicine. 355 (7), 666-674 (2009).
- Suaya, J. A., et al. Incidence and cost of hospitalizations associated with Staphylococcus aureus skin and soft tissue infections in the United States from 2001 through 2009. BMC Infectious Diseases. 14 (1), 296 (2014).
- Ventola, C. L. The antibiotic resistance crisis: part 1: causes and threats. P & T : a Peer-Reviewed Journal for Formulary Management. 40 (4), 277-283 (2015).
- Blaser, M. J. Antibiotic use and its consequences for the normal microbiome. Science. 352 (6285), 544-545 (2016).
- Hilliard, J. J., et al. Anti-Alpha-Toxin Monoclonal Antibody and Antibiotic Combination Therapy Improves Disease Outcome and Accelerates Healing in a Staphylococcus aureus Dermonecrosis Model. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 59 (1), 299-309 (2015).
- Proctor, R. A. Recent developments for Staphylococcus aureus vaccines: clinical and basic science challenges. European Cells & Materials. 30, 315-326 (2015).
- Mölne, L., Verdrengh, M., Tarkowski, A. Role of Neutrophil Leukocytes in Cutaneous Infection Caused by Staphylococcus aureus. Infection and Immunity. 68 (11), 6162-6167 (2000).
- Kolaczkowska, E., Kubes, P. Neutrophil recruitment and function in health and inflammation. Nature Reviews Immunology. 13 (3), 159-175 (2013).
- Borregaard, N. Neutrophils, from Marrow to Microbes. Immunity. 33 (5), 657-670 (2010).
- Miller, L. S., Cho, J. S. Immunity against Staphylococcus aureus cutaneous infections. Nature Reviews Immunology. 11 (8), 505-518 (2011).
- Hasenberg, A., et al. Catchup: a mouse model for imaging-based tracking and modulation of neutrophil granulocytes. Nature Methods. 12 (5), 445-452 (2015).
- Faust, N., Varas, F., Kelly, L. M., Heck, S., Graf, T. Insertion of enhanced green fluorescent protein into the lysozyme gene creates mice with green fluorescent granulocytes and macrophages. Blood. 96 (2), 719-726 (2000).
- Falahee, P. C., et al. α-Toxin Regulates Local Granulocyte Expansion from Hematopoietic Stem and Progenitor Cells in Staphylococcus aureus-Infected Wounds. Journal of immunology. 199 (5), 1772-1782 (2017).
- Kim, M. -. H., et al. Dynamics of Neutrophil Infiltration during Cutaneous Wound Healing and Infection Using Fluorescence Imaging. Journal of Investigative Dermatology. 128 (7), 1812-1820 (2008).
- Liese, J., Rooijakkers, S. H. M., Strijp, J. A. G., Novick, R. P., Dustin, M. L. Intravital two-photon microscopy of host-pathogen interactions in a mouse model of Staphylococcus aureus skin abscess formation. Cellular Microbiology. 15 (6), 891-909 (2013).
- Bogoslowski, A., Butcher, E. C., Kubes, P. Neutrophils recruited through high endothelial venules of the lymph nodes via PNAd intercept disseminating Staphylococcus aureus. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 115 (10), 2449-2454 (2018).
- Takeuchi, O., Hoshino, K., Akira, S. Cutting Edge: TLR2-Deficient and MyD88-Deficient Mice Are Highly Susceptible to Staphylococcus aureus Infection. The Journal of Immunology. 165 (10), 5392-5396 (2000).
- Miller, L. S., et al. MyD88 Mediates Neutrophil Recruitment Initiated by IL-1R but Not TLR2 Activation in Immunity against Staphylococcus aureus. Immunity. 24 (1), 79-91 (2006).
- Macedo, L., et al. Wound healing is impaired in MyD88-deficient mice: a role for MyD88 in the regulation of wound healing by adenosine A2A receptors. The American Journal of Pathology. 171 (6), 1774-1788 (2007).
- Cho, J. S., et al. Neutrophil-derived IL-1β Is Sufficient for Abscess Formation in Immunity against Staphylococcus aureus in Mice. PLoS Pathogens. 8 (11), e1003047 (2012).
- Granick, J. L., et al. Staphylococcus aureus recognition by hematopoietic stem and progenitor cells via TLR2/MyD88/PGE2 stimulates granulopoiesis in wounds. Blood. 122 (10), 1770-1778 (2013).
- Kim, M. H., et al. Neutrophil survival and c-kit+-progenitor proliferation in Staphylococcus aureus-infected skin wounds promote resolution. Blood. 117 (12), 3343-3352 (2011).
- Foster, T. J. Immune evasion by staphylococci. Nature Reviews Microbiology. 3 (12), 948-958 (2005).
- Gordon, R. J., Lowy, F. D. Pathogenesis of Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus Infection. Clinical Infectious Diseases. 46 (Supplement_5), S350-S359 (2008).
- Cho, J. S., et al. Neutrophil-derived IL-1β Is Sufficient for Abscess Formation in Immunity against Staphylococcus aureus in Mice. PLoS Pathogens. 8 (11), e1003047-e1003020 (2012).
- Bernthal, N. M., et al. A mouse model of post-arthroplasty Staphylococcus aureus joint infection to evaluate in vivo the efficacy of antimicrobial implant coatings. PLoS ONE. 5 (9), e12580 (2010).
- Plaut, R. D., Mocca, C. P., Prabhakara, R., Merkel, T. J., Stibitz, S. Stably Luminescent Staphylococcus aureus Clinical Strains for Use in Bioluminescent Imaging. PLoS ONE. 8 (3), e59232 (2013).
- Dillen, C. A., et al. Clonally expanded γδ T cells protect against Staphylococcus aureus skin reinfection. The Journal of Clinical Investigation. 128 (3), 1026-1042 (2018).
