Summary

Vitro modeli doku grefti bakteriyel bağlılık çalışmaya paralel-plaka perfüzyon sistemi

Published: January 07, 2019
doi:

Summary

Bakteriyel bağlılık doku grefti incelenmesi sağlar bir in-house tasarlanmış vitro akışı odası modeli açıklar.

Abstract

Çeşitli vanalı borular ve valfler stent takılan sağ ventrikül çıkım yolu (RVOT) kapak replasmanı konjenital kalp hastalığı olan hastalarda kullanılır. Protez malzeme ancak kullanırken, bu Greftler bakteriyel enfeksiyonlar ve çeşitli ana bilgisayar yanıt yatkındır.

Mikroorganizmaların endovasküler bağlılık içinde hayati bir rol oynamaktadır bakteriyel ve ana faktörler tanımlaması enfektif endokardit (IE) gibi enfeksiyonlar başlangıcı Patofizyoloji daha iyi anlamak ve önleyici geliştirmek için önemlidir stratejileri. Bu nedenle, fizyolojik kesme koşullar altında bakteriyel yapışma araştırmak için yetkili modelleri geliştirilmesi gereklidir. Burada, farklı bileşenleri greft dokuların bakteriyel bağlılık incelenmesi gibi hücre dışı matriks, endotel hücreleri ve etkisiz alanlarda maruz sağlar paralel tabaklarda dayalı yeni tasarlanmış vitro perfüzyon odaya nasıl kullanılacağını açıklar . Bu yöntem kombine koloni oluşturan ile sayım birimi (CFU) greft malzemeleri eğilimi bakteriyel yapışma akış altında doğru değerlendirmek için yeterli olduğunu. Daha fazla, akış odası sistemi rol kesme koşullar altında bakteriyel yapışma kan bileşenlerinin araştırmak için kullanılabilir olur. Biz bizim in-house tasarlanmış vitro perfüzyon modelini kullanarak doku gerek bakteriyel uyum içinde önemli belirleyici faktörler doku, onların yüzey morfolojisi ve bakteriyel türler özgüllük kaynağı değildir gösterdi.

Introduction

Staphylococcus aureus (S. aureus) virülans stratejileri sepsis gibi ağır damar içi enfeksiyonlar neden insan dolaşımda implante biyolojik veya biyolojik olmayan yüzeyleri kolonileşmesi ana bilgisayar bağışıklık savunma sistemini aşmak için çeşitli istihdam ve IE1,2,3,4,5. Önemli bir tedavi protez kalp kapakları IEare başlangıcı için katkıda bulunmak değil bireysel faktörler henüz tam olarak anlaşılır6,7süre implantasyonu sonrası hastaların komplikasyon ilişkili IE kalır. Akış koşullar altında gemi Duvar8‘ e uymak için üstesinden gelmek için ihtiyaç duydukları kesme kuvvetleri bakteri karşılaşma. Vivo durum daha fazla yansıttıkları gibi modeller, bakteri ve protez kapak doku veya akış altında endotel arasındaki etkileşimi eğitim sağlayan ilgi vardır.

Çeşitli özel mekanizmalar bakteriyel bağlılık endotel hücreleri (ECs) ve doku kolonizasyon ve vejetasyon ve IE9temel erken adımlar olmak, olgunlaşma maruz subendothelial matris (ECM) kolaylaştırmak. Çeşitli Stafilokokal yüzey proteinleri veya MSCRAMMs (yapışkanlı matris molekülleri tanıma mikrobiyal yüzey bileşenleri) aracı yapıştırılması konak hücreleri ve ECM proteinler moleküllerin fibronektin ile etkileşerek tarif edilmiştir, fibrinojen, kollajen ve von Willebrand faktör (VWF)8,10,11. Ancak, çoğunlukla statik koşullarda okudu bazı virülans faktörleri intra moleküler katlama ışığında çok bu etkileşimlerin endovasküler enfeksiyonlar kan dolaşan içinde farklı alaka olabilir.

Bu nedenle, ECM ve ECs farklı bileşenleri RVOT bulunduğu implante doku greft bağlamda bakteriyel bağlılık değerlendirmesini sağlar bir in-house tasarlanmış vitro paralel-plaka akışı odası modeli mevcut. Bu çalışmada açıklanan yöntemi genel amacını bakteri ve temel endovasküler dokularda kan dolaşımına patojenler vivo içinde çevre gibi birbiriyle yakından ilişkili akışı koşulları arasındaki etkileşim mekanizmaları incelemektir S. aureus. Bu yeni yaklaşımın duyarlılık geliştirme IE için potansiyel risk faktörleri tanımlamak için bakteriyel bağlılık için greft doku yüzeylerin üzerinde duruluyor.

Protocol

1. Vitro çalışmalar için greft doku hazırlanması Not: Doku üç tür kullanılmıştır: sığır kalp zarını yama (BP), Cryopreserved Homogref (CH) ve sığır juguler ven greft (BJV). BJV boru ve CH (Avrupa Homogref banka (EHB) tarafından işlenen ve sıvı azot kullanmak için önceden saklanan doku) durumunda, duvar ve valvular broşür kullanılmıştır. BP yama ve BJV conduit üreticilerden satın alındı. Kullanılmadan önce12EHB yönergeleri t…

Representative Results

Arkasında mekanizmaları daha iyi anlamak için IE geliştirme, bu model sağlar bakteriyel değerlendirilmesi ve doku ilişkili faktörler enfeksiyon başlangıçlı vivo içinde durumda mevcut. Ayrıntılı olarak, 3-10 dyne fizyolojik aralığında kesme stresleri uygulamakla doku üzerinde fluorescently etiketli bakteri ventriküler tarafından akış koşullarında farklı greft dokulara bakteriyel yapı?…

Discussion

Son klinik gözlemler kapak replasmanı RVOT6,13geçirmiş hastalarda bir komplikasyon olarak IE özel bilinci vermek. Disfonksiyon IE implante Vana geniş inflamatuar procoagulant reaksiyonları1,ve14için önde gelen endovasküler greft ile bakteri etkileşim sonucudur. Sunulan roman vitro modeli doku yapıları ve bakteriyel etkenler farklılıklar in vivo kullanılan greft<sup class=…

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Bu çalışmada RH için verilen bir hibe araştırma fonu KU Leuven (OT/14/097) sponsor oldu. TRV iki Araştırma Vakfı – Flanders (Belçika; doktora sonrası bursu aldı Sayı – 12K0916N vermek) ve RH klinik araştırma fonu UZ Leuven tarafından desteklenmektedir.

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

Referenzen

  1. Que, Y. A., Moreillon, P. Infective endocarditis. Nature Reviews Cardiology. 8 (6), 322-336 (2011).
  2. Werdan, K., et al. Mechanisms of infective endocarditis: pathogen-host interaction and risk states. Nature Reviews Cardiology. 11 (1), 35-50 (2014).
  3. Moreillon, P., Que, Y. A. Infective endocarditis. The Lancet. 363 (9403), 139-149 (2004).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. Hill, E. E., et al. Management of prosthetic valve infective endocarditis. American Journal of Cardiology. 101 (8), 1174-1178 (2008).
  8. 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).
  9. 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).
  10. Patti, J. M., Hook, M. Microbial adhesins recognizing extracellular matrix macromolecules. Current Opinion in Cell Biology. 6 (5), 752-758 (1994).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).

Play Video

Diesen Artikel zitieren
Ditkowski, B., Veloso, T. R., Bezulska-Ditkowska, M., Lubig, A., Jockenhoevel, S., Mela, P., Jashari, R., Gewillig, M., Meyns, B., Hoylaerts, M. F., Heying, R. An In Vitro Model of a Parallel-Plate Perfusion System to Study Bacterial Adherence to Graft Tissues. J. Vis. Exp. (143), e58476, doi:10.3791/58476 (2019).

View Video