Summary

Charakterisierung der Salmonella Typhimurium-induzierten septischen Peritonitis bei Mäusen

Published: July 29, 2022
doi:

Summary

Dieses Protokoll beschreibt die Induktion einer gramnegativen monobakteriellen Sepsis in einem Mausmodellsystem. Das Modell ist nützlich bei der Untersuchung der entzündlichen und tödlichen Wirtsreaktionen während der Sepsis.

Abstract

Sepsis ist eine fehlregulierte Immunantwort des Wirts auf mikrobielle Invasion oder Gewebeschäden, die zu Organverletzungen an einer Stelle führt, die von der der Infektion oder des Schadens entfernt ist. Derzeit umfassen die weit verbreiteten Mäusemodelle der Sepsis Lipopolysaccharid (LPS)-induzierte Endotoxämie, cecal ligation and puncture (CLP) und monobakterielle Infektionsmodellsysteme. Dieses Protokoll beschreibt eine Methode zur Untersuchung der Wirtsreaktionen während der durch Salmonella Typhimurium-Infektion induzierten septischen Peritonitis bei Mäusen. S. Typhimurium, ein gramnegativer intrazellulärer Erreger, verursacht bei Mäusen eine typhusähnliche Erkrankung.

Dieses Protokoll entwickelt die Kulturvorbereitung, die Induktion einer septischen Peritonitis bei Mäusen durch intraperitoneale Injektion und Methoden zur Untersuchung systemischer Wirtsreaktionen. Weiterhin wird die Beurteilung der Keimbelastung in verschiedenen Organen und die durchflusszytometrische Analyse erhöhter Neutrophilenzahlen in der Peritonealspülung vorgestellt. Salmonelle Typhimurium-induzierte Sepsis bei Mäusen führt zu einem Anstieg der proinflammatorischen Zytokine und einer schnellen Infiltration von Neutrophilen in der Peritonealhöhle, was zu einem geringeren Überleben führt.

Jeder Schritt in diesem Protokoll wurde optimiert, was zu einer hohen Reproduzierbarkeit der Pathogenese der septischen Peritonitis führt. Dieses Modell ist nützlich für die Untersuchung immunologischer Reaktionen während bakterieller Sepsis, der Rolle verschiedener Gene im Krankheitsverlauf und der Auswirkungen von Medikamenten zur Abschwächung der Sepsis.

Introduction

Sepsis ist definiert als eine fehlregulierte systemische Entzündungs- und Immunantwort auf mikrobielle Invasion oder Gewebeschäden, die zu Organverletzungen führen, die weit vom Ort der Infektion oder Schädigung entfernt sind. Der septische Schock ist eine Untergruppe der Sepsis, die durch eine Hypotonie gekennzeichnet ist, die während der Volumenreanimation anhält, mit einem wesentlich erhöhten Mortalitätsrisiko1. Die breite Öffentlichkeit ist sich dieser Störung während der COVID-19-Pandemie bewusster geworden. Trotz der hohen assoziierten Mortalität fehlen aufgrund der Komplexität der Diagnose umfassende epidemiologische Daten zur globalen Belastung durch Sepsis. Im Jahr 2017 gab es weltweit 48,9 Millionen Sepsis-Inzidenzen und 11 Millionen Todesfälle, was 19,7% aller weltweiten Todesfälleentspricht2. Darüber hinaus ergab eine Studie über die erweiterte Prävalenz von Infektionen und damit verbundenen Sepsis bei Patienten auf der Intensivstation, dass 62% der positiven Isolate von Patienten gramnegative Organismenwaren 3.

Zunächst konzentrierten sich die Untersuchungen zur Sepsis auf die Abgrenzung der mikrobiellen Pathogenese. Das Verständnis der “Gefahrenhypothese”, die diktiert, wie der Wirt das Selbst und das Nicht-Selbst unterscheidet, führte jedoch dazu, dass das Gleichgewicht der Sepsisforschung in Richtung Verständnis der Reaktion des Wirts auf einen eindringenden Krankheitserreger kippte. Zu den weit verbreiteten Mäusemodellen der Sepsis gehören das Lipopolysaccharid (LPS)-induzierte Endotoxämiemodell, polymikrobielle Sepsismodelle, cecal ligation and puncture (CLP) und colon ascendens stent peritonitis (CASP) und monobakterielle Infektionsmodelle4.

Wir haben ein Mausmodellsystem standardisiert, indem wir eine Peritoneussepsis mit Salmonella Typhimurium induzieren. Dieses Modell ist vorteilhaft gegenüber anderen, da Salmonella Typhimurium ein intrazellulärer Erreger ist, der den klinisch relevanten Zustand der gramnegativen Sepsis nachahmt. Das Ergebnis der Peritonitis-Sepsis in diesem Modell ist systemisch, mit 100% Mortalität innerhalb von 96 h nach der Infektion. Daher ist dieses Modell maßgeblich an der Untersuchung der entzündlichen und tödlichen Wirtsreaktionen beteiligt. In diesem Modell wird Sepsis induziert, indem intraperitoneal 0,5 Millionen koloniebildende Einheiten (CFU) Salmonella Typhimurium in eine 8-10 Wochen alte C57BL / 6-Maus injiziert werden. Eine systemische Infektion kann durch die Beurteilung der Organbakterienbelastung ~ 16 h nach der Infektion bestätigt werden. Dieser Artikel zeigt die Salmonella Typhimurium-induzierte Peritonitis-Sepsis bei Mäusen, charakterisiert die daraus resultierenden Veränderungen in der peritonealen Zellzusammensetzung und quantifiziert die bakterielle Belastung in verschiedenen Organen.

Protocol

Alle Experimente mit Salmonella Typhimurium wurden in Einrichtungen der Biosicherheitsstufe 2 (BSL-2) durchgeführt. Es muss darauf geachtet werden, dass eine geeignete persönliche Schutzausrüstung (PSA) verwendet, die Sicherheit gewährleistet und die Standardmethoden zur Entsorgung von BSL-2-Biogefahren befolgt werden. Alle Mäuseexperimente wurden nach den Richtlinien des Institutional Animal Ethics Committee, IISc, durchgeführt. Mäuse wurden in der Central Animal Facility von IISc (Registrierungsnummer: …

Representative Results

Eine detaillierte Charakterisierung der Immunantwort des Wirts mit diesem speziellen Modell ist in früheren Publikationengezeigt 8,9. Einige repräsentative Ergebnisse des beschriebenen Protokolls werden in diesem Abschnitt dargestellt. Dieses Modell zielt darauf ab, eine systemische Infektion von S zu induzieren. Typhimurium durch intraperitoneale Injektion der Bakterienkultur zur Induktion einer Sepsis. Um die Infektion zu bestätigen, wurden die Lysa…

Discussion

Dieser Artikel beschreibt eine Methode zur Induktion einer schweren Form der bakteriellen Sepsis durch intraperitoneale Injektion von Salmonella Typhimurium. Dieses Modell ist vorteilhaft gegenüber anderen, da Salmonella Typhimurium ein intrazellulärer Erreger und daher hoch pathogen ist und den klinisch relevanten Zustand der gramnegativen Sepsis nachahmt. Das Ergebnis der Peritonitis-Sepsis in diesem Modell ist systemisch, mit 100% Mortalität innerhalb von 96 h nach der Infektion. Daher ist dieses …

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Wir danken der Central Animal Facility, IISc, für die Bereitstellung von Mäusen für die Forschung. Diese Studie wurde durch Zuschüsse an DpN vom Department of Biotechnology and Science and Engineering Research Board der indischen Regierung finanziert. Die infrastrukturelle Unterstützung durch das DBT-IISc-Programm und die DST-FIST-Zuschüsse werden sehr anerkannt. Wir danken allen bisherigen und aktuellen Mitgliedern des DpN-Labors für ihre Unterstützung.

Materials

Consumables
1 mL Sterile Syringe with 26 G needle Beckton Dickinson, Singapore 303060
1.5 mL Microcentrifuge Tube Tarsons, USA 500010
10 mL Sterile Syringe with 21 G needle Beckton Dickinson, Spain 307758
50 mL Conical Flask Tarsons, USA 441150
50 mL Graduated Centrifuge Tube Tarsons, USA 546041
50 mL Graduated Centrifuge Tube Tarsons, USA 546021
Cell spreader VWR, USA VWRU60828-680
Dulbecco’s Phosphate Buffered Saline HiMedia, Mumbai, India TS1006
Ethanol Merck 100983
FcR blocker BD Biosciences 553142
Fetal Bovine Serum Gibco 10270-106
FITC Rat anti-mouse Ly6G (Clone 1A8) BD Pharmingen 551460
Glycerol Sigma-Aldrich G9012
Hand based Homogenizer
Hemocytometer (Neubauer counting chamber) Rohem, India I.S. 10269
Luria Bertani Broth HiMedia, Mumbai, India M1245
Paraformaldehyde Sigma-Aldrich 158127
Petriplates Tarsons, USA 460091
RPMI Himedia, Mumbai, India AT060-10X1L
Salmonella-Shigella Agar HiMedia, Mumbai, India M108
Sodium azide Sigma-Aldrich S2002
Equipments
Centrifuge Kubota
Flow cytometer BD FACSverse
Incubator N-biotek
Spectrophotometer Shimadzu
Weighing machine Sartorius

Referenzen

  1. Hotchkiss, R. S., et al. Sepsis and septic shock. Nature Reviews Disease Primers. 2 (1), 1-21 (2016).
  2. Rudd, K. E., et al. regional, and national sepsis incidence and mortality, 1990-2017: Analysis for the Global Burden of Disease Study. The Lancet. 395 (10219), 200-211 (2020).
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Diesen Artikel zitieren
Chattopadhyay, A., Joseph, J. P., Shyam, S., Nandi, D. Characterizing Salmonella Typhimurium-induced Septic Peritonitis in Mice. J. Vis. Exp. (185), e63695, doi:10.3791/63695 (2022).

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