Summary

כרוני לטווח ארוך<em> Pseudomonas aeruginosa</em> זיהום דרכי הנשימה בעכברים

Published: March 17, 2014
doi:

Summary

אנו מתארים את השיטה אגר חרוזים להקים זיהום מתמשך לטווח ארוך כרוני Pseudomonas aeruginosa בדרכי אוויר במודל העכבר.

Abstract

מודל עכבר של זיהום דרכי הנשימה הכרונית הוא נכס מרכזי בסיסטיק פיברוזיס מחקר (CF), אם כי יש מספר חששות לגבי המודל עצמו. שלבים מוקדמים של דלקת וזיהום נחקרו בהרחבה על ידי שימוש במודל העכבר אגר חרוזים Pseudomonas aeruginosa, בעוד שרק כמה דיווחים התמקדו בזיהום הכרוני לטווח הארוך בגוף חי. האתגר העיקרי לזיהום כרוני לטווח ארוך נותר נטל החיידקים הנמוך על ידי פ ' aeruginosa ואחוז הנמוך של שבועות עכברים נגועים לאחר אתגר, המציין כי תאי חיידקיים נמחקים בהדרגה על ידי המארח.

מאמר זה מציג שיטה להשגת זיהום כרוני לטווח ארוך יעיל בעכברים. שיטה זו מבוססת על ההטבעה של פ זני aeruginosa קליניים באגרו חרוזים במבחנה, ואחריו החדרת intratracheal בעכברי C57Bl/6NCrl. דלקת ריאות דו צדדית קשורה sevקריאה פסקי מדידים eral כולל ירידה במשקל, תמותה, זיהום כרוני, ותגובה דלקתית. פ זן קליני aeruginosa RP73 הועדף על זן המעבדה התייחסות PAO1 שכן היא גרמה לתמותה נמוכה יחסית, נגעים חמורים יותר, וזיהום כרוני גבוה יותר. פ קולוניזציה aeruginosa יכולה להתמיד בריאה במשך למעלה משלושה חודשים. הפתולוגיה ריאות Murine דומה לזו של חולי CF עם מחלת ריאות כרונית מתקדמת.

מודל עכברי זה מחקה באופן קרוב ביותר את מהלך המחלה האנושית ויכול לשמש הן ללימודים בפתוגנזה ולהערכת טיפולים חדשים.

Introduction

סיסטיק פיברוזיס (CF) הוא מחלה גנטית הנגרמת על ידי מוטציות ברגולטור המוליכות הטרנסממברני סיסטיק פיברוזיס גן (CFTR). גן זה מקודד לערוץ כלוריד הביע על הממברנה של רוב תאי האפיתל. הרס bronchiectasis, סתימת הריר וparenchymal נגרמים בעיקר על ידי זיהומי Pseudomonas aeruginosa בהדרגה לגרום למחלת ריאות קשה ותמותה ברוב של חולי CF 1. פתוגנזה CF הבנה ופיתוח נוסף של טיפולים חדשניים מסתמכים על מודל חיה עם תכונות אופייניות של CF. כמה עכברים, מהונדסים גנטי לגן CFTR, כבר נוצרו, אבל מגבלות ביכולתם של מינים אלה לשחזר מחלת ריאות כמו CF וכמה חריגות איבר אחרות ראו בחולי CF תועדו 2 באופן נרחב.

התפתחות הזיהום היא אחד האתגרים העיקריים במודל החיה CF. CL הספרותמוקדם מצביע על כך שזיהום כרוני שנמשך יותר מפעם אחת בחודש יכול להיות מושגת רק אם עכברים מחוסן עם חיידקים מוטבעים בסוכן משתק כגון אגר, agarose, או אלגינט אצות 3-5. סוכנים לשתק אלה מספקים את תנאי microaerobic / אנאירובי המאפשרים לחיידקים לגדול בצורה של microcolonies, בדומה לצמיחה בליחה של חולי CF 6. מודל זה של זיהום כרוני מוביל להתמדה של החיידקים לריאות וגורמות לדלקת בדרכי הנשימה ונזק 7. עם זאת, בהתאם לשיטה, זן החיידקים והמינון מחוסן לריאות, את האחוז של עכברים נגועים כרוניים ועומס החיידקים התאושש בתוך הריאות בנקודות זמן שונות יכולים להיות שונה במידה ניכרת. בפרט, האתגר העיקרי לזיהום כרוני לטווח ארוך נותר נטל החיידקים הנמוך על ידי פ ' aeruginosa ואחוז הנמוך של שבועות עכברים נגועים לאחר אתגר, המציין thaתאי חיידקיים לא נמחקים בהדרגה על ידי המארח. על ידי בחירת פ זן קליני aeruginosa RP73 מתוך אוסף של CF מבודד 8 השגנו הצלחת תמותה נמוכה, נגעים חמורים יותר, ואחוז הגבוה של זיהום כרוני עם מטען יציב חיידקים עד חודש בעכברי C57Bl/6NCrl.

מאמר זה מפרט את המתודולוגיה להטבעת פ aeruginosa בחרוזים אגר, אנחנו נגועים בעכברים על ידי החדרת intratracheal, מדדנו את עומס החיידקים וציטוקינים בריאות, אספנו נוזל BAL וביצעו בדיקה היסטולוגית. בסך הכל, בפרוטוקול זה יסייע לחוקרים בהתמודדות עם שאלות חשובות ביסודו על 8,9 פתוגנזה ובדיקת טיפולים חדשניים נגד פ זיהום כרוני aeruginosa 10,11.

Protocol

1. חיידקים מתכוננים לזיהום כרוני (שלושה ויומיים לפני מאוס אתגר) בחר את פ המתאים זן aeruginosa להיבדק. לחסן loopful של פ aeruginosa מ-80 ° C תרבות המניה לצלחת Trypticase סויה אגר (TSA) ולדגור על 37 מעלות …

Representative Results

כאשר הפרוטוקול הוא נעשה בצורה נכונה, פ אגר חרוזים aeruginosa ימדדו בין 100-200 מיקרומטר וניתן להבחין במיקרוסקופ אור הפוכה על ידי pipetting נפח קטן של ההשעיה אגר חרוזים בשקופית. תאי חיידקים בודדים נראים בחרוזים אגר, כפי שמוצגים בפירוט באיור 1. <p class="jove_content" style="…

Discussion

השלבים הקריטיים בפ הכנת aeruginosa-חרוזים ואתגר עכבר מדווחים להלן.

זן פ aeruginosa משמש לאתגר עכברים הוא קריטי. תמותה, זיהום או פינוי כרוני עשוי להיות שונה באופן משמעותי בהתאם לזן החיידקים המשמש לאתגר. פ זן קליני aeruginosa…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

מחקר במעבדתו של Bragonzi כבר מומן על ידי הקרן האיטלקית סיסטיק פיברוזיס (CFaCore) והאיחוד האירופי-F7-2009-223,670. חלק מהעבודה זו בוצע באביק, מעבדת מיקרוסקופיה מתקדמת, וhistopathology העכבר בוצע ביחידת הפתולוגי האנטומיה (מכון המדעי סאן רפאלה).

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