Langzeitchronik<em> Pseudomonas aeruginosa</em> Airway-Infektion bei Mäusen
Summary
Wir beschreiben die Agar-Perlen Methode, um anhaltende langfristige chronische Pseudomonas aeruginosa-Infektion der Atemwege im Mausmodell zu etablieren.
Abstract
Ein Maus-Modell der chronischen Atemwegsinfektion ist ein Schlüsselfaktor bei zystischer Fibrose (CF)-Forschung, obwohl es eine Reihe von Bedenken in Bezug auf das Modell selbst. Frühen Phasen der Entzündung und Infektion wurden weitgehend mit Hilfe der Pseudomonas aeruginosa-Agar-Perlen Maus-Modell untersucht, während nur wenige Berichte über die langfristige chronische Infektion in vivo konzentriert. Die größte Herausforderung für langfristige chronische Infektion bleibt die geringe Keimbelastung von P. aeruginosa und der geringe Anteil der infizierten Mäuse Wochen nach der Herausforderung, die anzeigt, dass Bakterienzellen werden nach und nach durch den Host gelöscht.
Dieser Beitrag stellt eine effiziente Methode zur Gewinnung von langfristigen chronischen Infektion bei Mäusen. Dieses Verfahren basiert auf der Einbettung des P. basierend aeruginosa klinischen Stämmen in den Agar-Perlen in vitro, gefolgt von Intratrachealbiopersistenztest in C57Bl/6NCrl Mäusen. Bilaterale Lungenentzündung ist mit meh verbundenBundes messbare Lese-outs einschließlich Gewichtsverlust, Sterblichkeit, chronische Infektion und entzündliche Reaktion. Die P. aeruginosa RP73 klinischen Stamm wurde über die PAO1 Referenzlaborstamm bevorzugt, da es zu einer vergleichsweise niedrigeren Sterblichkeit, mehr schwere Läsionen und höher chronischen Infektion. P. aeruginosa Besiedlung kann in der Lunge mehr als drei Monate andauern. Murine Lungenpathologie ähnelt dem von CF-Patienten mit fortgeschrittener chronischer Lungenerkrankung.
Dieses Mausmodell meisten imitiert den Verlauf der Krankheit beim Menschen und kann sowohl für Studien über die Pathogenese und für die Bewertung neuer Therapien verwendet werden.
Introduction
Cystische Fibrose (CF) ist eine genetische Erkrankung, die durch Mutationen in der Mukoviszidose-Transmembran-Leitfähigkeitsregulator (CFTR)-Gen verursacht. Dieses Gen kodiert für ein Chlorid-Kanal auf der Membran der meisten Epithelzellen exprimiert. Bronchiektasen, Schleim-Plugging und Parenchymdestruktion hauptsächlich verursacht durch Pseudomonas aeruginosa-Infektionen zunehmend zu schweren Lungenerkrankungen und Sterblichkeit in den meisten CF-Patienten ein zu führen. Understanding CF Pathogenese und Weiterentwicklung neuer Therapien stützen sich auf Tiermodell mit charakteristischen Merkmalen des CF. Mehrere Mäuse, die genetisch für das CFTR-Gen modifiziert wird, erzeugt worden sind, aber Einschränkungen in der Fähigkeit dieser Spezies CF artige Lungenerkrankungen und mehrere andere Organ Anomalien bei CF-Patienten gesehen rekapitulieren wurden weitgehend dokumentiert 2.
Entwicklung der Infektion ist eine der großen Herausforderungen in der CF-Tiermodell. Die Literatur clfrühen legt nahe, dass eine chronische Infektion, die länger als einen Monat kann nur erreicht werden, wenn Mäuse mit Bakterien in einem Immobilisierungsmittel eingebettet, wie Agar, Agarose, Alginat oder Algen 3-5 geimpft werden. Diese Immobilisierungsmittel bieten die mikroaerobe / anaeroben Bedingungen, die Bakterien in der Form von Mikrokolonien ähnlich dem Wachstum in den Schleim von CF-Patienten 6 zu halten, zu erlauben. Dieses Modell der chronischen Infektion führt zur Persistenz der Bakterien in den Lungen verursacht Atemwegsentzündung und Schäden 7. Abhängig von der verwendeten Methode, der Bakterienstamm und die Dosis in die Lunge eingeimpft, der Prozentsatz der chronischen infizierten Mäusen und die Keimbelastung in der Lunge zu verschiedenen Zeitpunkten gewonnen erheblich abweichen. Insbesondere die größte Herausforderung für die langfristige chronische Infektion bleibt die geringe Keimbelastung von P. aeruginosa und der geringe Anteil der infizierten Mäuse Wochen nach dem Challenge, was that Bakterienzellen werden nach und nach durch den Host gelöscht. Durch die Auswahl der P. aeruginosa RP73 klinischen Belastung aus einer Sammlung von CF-Isolate 8 wir niedrige Sterblichkeit, mehr schwere Läsionen und hoher Prozentsatz der chronischen Infektion erfolgreich erhalten mit einer stabilen Bakterienbelastung bis zu einem Monat in C57Bl/6NCrl Mäusen.
Dieses Papier beschreibt die Methode für die Einbettung von P. aeruginosa in den Agar-Perlen, wir haben Mäusen durch Intratrachealbiopersistenztest infiziert, die bakterielle Belastung gemessen und Zytokine in Lunge, gesammelt BAL und histologische Untersuchung durchgeführt. Insgesamt wird dieses Protokoll Forscher bei der Behandlung grundlegend wichtige Fragen zur Pathogenese 8,9 und Prüfung neuer Therapien gegen P. unterstützen aeruginosa chronische Infektion 10,11.
Protocol
Representative Results
Discussion
Die kritischen Schritte in der P. aeruginosa-Perlen Vorbereitung und Maus Herausforderung sind nachstehend angegeben.
Die P. aeruginosa Stamm für Mäuse verwendet Herausforderung ist kritisch. Sterblichkeit, chronische Infektion oder Freiraum kann, abhängig von der Bakterienstamm für die Herausforderung unterscheiden. Die P. aeruginosa RP73 klinischen Stamm wurde über die PAO1 Referenzlaborstamm bevorzugt, da es zu einer vergleichsweise niedrigeren Sterblichkei…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Research in Bragonzi Labor wurde von der italienischen Cystic Fibrosis Foundation (CFaCore) und der EU-F7-2009-223670 finanziert. Ein Teil dieser Arbeit wurde in Alembic, einem fortgeschrittenen Mikroskopie Labor durchgeführt, Histopathologie und Maus wurde in der Abteilung für Pathologische Anatomie (San Raffaele Scientific Institute) durchgeführt.
Materials
| Bacto Tryptic Soy Broth | Becton Dickinson | 211823 | |
| Difco Agar, granulated | Becton Dickinson | 214510 | |
| Heavy mineral oil | Sigma-Aldrich | 330760-1L | |
| S-(+)-Ketamine hydrochloride | Sigma-Aldrich | K1884 | |
| Xylazine hydrochloride | Sigma-Aldrich | X1251 | |
| 1 ml syringe 25 G 5/8'' 0.5 x 16 mm | PIC | 3071250300350 | |
| Catheter 22GA 0.9 x 25 mm | Becton Dickinson | 381223 | |
| Graefe Forceps – 0.5 mm Tips Curved | Fine Science Tools | 11152-10 | |
| Scissors, Iris, 11 cm, straight | World Precision Instruments | 501758 | |
| Suture clips | Fine Science Tools | 12040-01 | |
| Suture thread | Fine Science Tools | 18020-40 | |
| RPMI 1640 | Lonza | BE12-167F | |
| Complete protease inhibitor cocktail | Roche | 11836145001 | |
| Fast-Read 102 Burker disposable chamber | Biosigma | 390497 | |
| Tuerk solution | Fluka | 93770 | |
| RBC lysis buffer | Biolegend | 420301 | |
| Fetal bovine serum | Lonza | DE14-801F | |
| EZ cytofunnel | Thermo Scientific | A78710021 | |
| Superfrost ultra plus microscope slides | Thermo Scientific | J3800AMNZ | |
| Diff-Quik Romanowsky staining set | Medion Diagnostics | 130832 | |
| Hexadecyltrimethylammonium chloride | Sigma-Aldrich | 52366-10G | |
| 96-well EIA/RIA plate | Costar | 3590 | |
| 3,3’,5,5’- tetramethylbenzidine | Sigma-Aldrich | T8665-1L | |
| Sulfuric acid | Sigma-Aldrich | 320501-1L | |
| 10% neutral buffered formalin | Bio-optica | 05-01005Q | |
| Harris haematoxylin non Papanicolau | Bio-optica | 05-M06004 | |
| Eosin plus alcoholic solution | Bio-optica | 05-M11007 | |
| [header] | |||
| Equipment | |||
| Shaking incubator | Amerex Instruments | Steady Shake 757 | |
| Water bath | Grant | SUB14 | |
| Homogenizer | Ystral | ||
| Precision balance | KERN | 440-47N | |
| Cytocentrifuge | Thermo Scientific | A78300003 | |
| Low Cost Heating Pad | 2biol | LCHP | |
| Homogenization probe | Ystral | 2366931(great) | |
| 2366925(small) | |||
| Inverted optical microscope | Zeiss | Axioplan2 | |
| Camera (microscope) | Zeiss | Axiocam MRc5 | |
| Rotary microtome | Leica | RM2255 |
Riferimenti
- Gibson, R., Burns, J. L., Ramsey, B. W. Pathophysiology and management of pulmonary infections in cystic fibrosis. Am. J. Respir. Crit. Care. 168, 918-951 (2003).
- Bragonzi, A. Murine models of acute and chronic lung infection with cystic fibrosis pathogens. IJMM. 300, 584-593 (2010).
- Cash, H. A., McCullough, B., Johanson, W. G., Bass, J. A. A rat model of chronic respiratory infection with Pseudomonas aeruginosa. Am. Rev. Respir. Dis. 119, 453-459 (1979).
- Starke, J. R., Langston, C., Baker, C. J. A mouse model of chronic pulmonary infection with Pseudomonas aeruginosa and Pseudomonas cepacia. Pediatr. Res. 22, 698-702 (1987).
- Pedersen, S. S., Hansen, B. L., Hansen, G. N. Induction of experimental chronic Pseudomonas aeruginosa lung infection with P. aeruginosa entrapped in alginate microspheres. APMIS. 98, 203-211 (1990).
- Bragonzi, A., et al. Nonmucoid Pseudomonas aeruginosa expresses alginate in the lungs of patients with cystic fibrosis and in a mouse model. J. Infect. Dis. 192, 410-419 (2005).
- van Heeckeren, A. M. Murine models of chronic Pseudomonas aeruginosa lung infection. Lab. Anim. 36, 291-312 (2002).
- Bragonzi, A., et al. Pseudomonas aeruginosa microevolution during cystic fibrosis lung infection establishes clones with adapted virulence AJRCCM. 180, 138-145 (2009).
- Kukavica-Ibrulj, I., Facchini, M., Cigana, C., Levesque, R. C., Bragonzi, A., Filloux, S., Ramos, J. L. Assessing Pseudomonas aeruginosa virulence and the host response using murine models of acute and chronic lung infection. Methods in Pseudomonas aeruginosa: Humana Press. , (2014).
- Moalli, F., et al. The Therapeutic Potential of the Humoral Pattern Recognition Molecule PTX3 in Chronic Lung Infection Caused by Pseudomonas aeruginosa. J. Immunol. 186, 5425-5534 .
- Paroni, M. Response of CFTR-deficient mice to long-term Pseudomonas aeruginosa chronic infection and PTX3 therapeutic treatment. J. Infect. Dis. In press, .
- Maxeiner, J., Karwot, R., Hausding, M., Sauer, K. A., Scholtes, P., Finotto, S. A method to enable the investigation of murine bronchial immune cells, their cytokines and mediators. Nat. Protoc. 2, 105-112 (2007).
- Bragonzi, A., et al. Pseudomonas aeruginosa microevolution during cystic fibrosis lung infection establishes clones with adapted virulence.. AJRCCM. In press, (2009).
- Pirone, L., et al. Burkholderia cenocepacia strains isolated from cystic fibrosis patients are apparently more invasive and more virulent than rhizosphere strains. Environ. Microbiol. 10, 2773-2784 (2008).
- Bragonzi, A., et al. Modelling co-infection of the cystic fibrosis lung by Pseudomonas aeruginosa and Burkholderia cenocepacia reveals influences on biofilm formation and host response. PLoS One. 7, .
- Bianconi, I., et al. Positive signature-tagged mutagenesis in Pseudomonas aeruginosa: tracking patho-adaptive mutations promoting long-term airways chronic infection. PLoS Pathog.. 7, (2011).
