Summary

長期的な慢性<em>緑膿菌</emマウスにおける>気道感染

Published: March 17, 2014
doi:

Summary

我々は、マウスモデルにおいて、長期持続性の慢性緑膿菌気道感染を確立する寒天ビーズ法を記載している。

Abstract

モデル自体に関する懸念の数があるが、慢性気道感染症のマウスモデルは、嚢胞性線維症(CF)の研究における重要な資産である。少数の報告は、インビボで長期の慢性感染症に焦点を当ててきたが、炎症および感染の初期相は広く、 緑膿菌寒天ビーズマウスモデルを用いて研究されている。長期的な慢性感染症のための主な課題は、P.により低細菌量のまま細菌細胞が徐々にホストによってクリアされていることを示すチャレンジ後の緑膿菌感染したマウスの週の割合が低い。

本論文では、マウスでは、効率的な長期慢性感染を得るための方法を提示します。この方法は、Pの埋め込 ​​みに基づいていますC57Bl/6NCrlマウスの気管内注入に続いて、in vitroで寒天ビーズ中緑膿菌臨床株、。両肺感染はSEVと関連している体重減少、死亡率、慢性感染症、および炎症性応答を含むERAL測定可能なリードアウト。 P.それは、比較的低い死亡率、より深刻な病変、および高い慢性感染をもたらしたため、 緑膿菌 RP73臨床株はPAO1の参照実験室株よりも好まれた。P.緑膿菌のコロニー形成は、3ヶ月以上の肺に固執することができる。マウス肺の病理は、高度な慢性肺疾患を持つCF患者のそれに似ている。

このマウスモデルに最も近いヒトの疾患の過程を模倣および病原性の研究および新規な治療法の評価のための両方に使用することができる。

Introduction

嚢胞性線維症(CF)は、嚢胞性線維症膜コンダクタンス制御因子(CFTR)遺伝子の突然変異によって引き起こされる遺伝病である。この遺伝子は、ほとんどの上皮細胞の膜上に発現するクロライドチャネルをコードする。気管支拡張症、粘液詰まりおよび実質破壊は徐々にCF患者1のほとんどの深刻な肺疾患と死亡につながる緑膿菌感染が主な原因。 CFの病因と新しい治療法のさらなる発展を理解することは、CFの特徴を持つ動物モデルに依存しています。遺伝子操作のためのCFTR遺伝子改変いくつかのマウスは、生成されたが、CF-のような肺疾患およびCF患者に見られるいくつかの他の臓器の異常を再現するためにこれらの種の能力には限界が広く2実証されている。

感染症の発症は、CF動物モデルにおける主要な課題の一つである。文献CL初期のマウスは、寒天、アガロース、アルギン酸または海藻までの時間として固定化剤中に埋め込 ​​まれた細菌を接種している場合にのみ、一ヶ月以上持続する慢性感染を達成することができることを示唆している。これらの固定化剤は、細菌が、同様にCF患者6の粘液の成長のために、微小コロニーの形で成長させる微好気/嫌気条件を提供しています。慢性感染症のこのモデルは、気道炎症および損傷7を引き起こす肺における細菌の持続性をもたらす。しかしながら、使用される方法細菌株および肺に接種用量に応じて、異なる時点で、肺で回収慢性感染マウスのパーセンテージおよび細菌負荷はかなり異なることができる。具体的には、長期的な慢性感染症のための主な課題は、P.により低細菌量のままチャレンジ後の緑膿菌感染したマウスの週の低い割合、THAを示すT菌体を徐々にホストによってクリアされます。 P.を選択することによりCFのコレクションから、 緑膿菌の RP73臨床株は8我々は成功し、低死亡率を得、より重度の病変を分離し、C57Bl/6NCrlマウスにおける1ヶ月まで安定細菌負荷による慢性感染の割合が高い。

本論文では、Pを埋め込 ​​むための方法論を詳述寒天ビーズ中緑膿菌 、我々は、気管内注入によりマウスを感染させた肺中の細菌負荷およびサイトカインを測定し、BAL液を採取し、組織学的検査を行った。全体的に、このプロトコルは、病因の8,9に根本的に重要な問題に対処するとP.に対する新規治療法をテストする際に研究者を支援します緑膿菌慢性感染10,11。

Protocol

1。慢性感染の準備菌(前マウスの挑戦への3つの二日) 適切なPを切り替える緑膿菌の菌株は試験される。 Pの白金耳を接種トリプチケースソイ寒天(TSA)プレートに-80℃で保存培養から緑膿菌とは、37℃で一晩インキュベートする。 シングルコロニーを採取し、15ミリリットルスナップキャップ付きチューブに5ミリリットルトリプチケースソ?…

Representative Results

プロトコルは、P.、正しく行われているときシュードモナス寒天ビーズは100〜200ミクロンの間を測定し、スライド上の寒天ビーズ懸濁液少量のピペッティングすることによって倒立光学顕微鏡で観察することができる。 図1に詳細に示すように、単一の細菌細胞は、寒天ビーズに見える。 Pの選択寒天ビーズ調製に使用される緑膿菌株</…

Discussion

P.における重要なステップ緑膿菌ビーズの準備とマウスの課題を以下に報告されています。

マウスの挑戦のために使用される緑膿菌株は非常に重要です。死亡率、慢性感染症やクリアランスは挑戦のために使用された細菌株によって大きく異なる可能性があります。 P.それは、比較的低い死亡率、より深刻な病変、および高い慢性感染をもた?…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Bragonziの研究室での研究は、イタリアの嚢胞性線維症財団(CFaCore)とEU-F7-2009から223670によって資金を供給されています。この研究の一部は、アレンビック、高度な顕微鏡実験室で行った、マウス組織病理は病理解剖学(サンラファエルバッグ研究所)の単位で行った。

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

  1. 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).
  2. Bragonzi, A. Murine models of acute and chronic lung infection with cystic fibrosis pathogens. IJMM. 300, 584-593 (2010).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. van Heeckeren, A. M. Murine models of chronic Pseudomonas aeruginosa lung infection. Lab. Anim. 36, 291-312 (2002).
  8. Bragonzi, A., et al. Pseudomonas aeruginosa microevolution during cystic fibrosis lung infection establishes clones with adapted virulence AJRCCM. 180, 138-145 (2009).
  9. 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).
  10. 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 .
  11. Paroni, M. Response of CFTR-deficient mice to long-term Pseudomonas aeruginosa chronic infection and PTX3 therapeutic treatment. J. Infect. Dis. In press, .
  12. 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).
  13. Bragonzi, A., et al. Pseudomonas aeruginosa microevolution during cystic fibrosis lung infection establishes clones with adapted virulence.. AJRCCM. In press, (2009).
  14. 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).
  15. 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, .
  16. 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).

Play Video

Citazione di questo articolo
Facchini, M., De Fino, I., Riva, C., Bragonzi, A. Long Term Chronic Pseudomonas aeruginosa Airway Infection in Mice. J. Vis. Exp. (85), e51019, doi:10.3791/51019 (2014).

View Video