リポ多糖の腸粘膜バリアー違反の後微生物由来製品の入り口を模倣するマウスに注射
概要
ここで腸の障壁の違反の後細菌由来化合物の入り口を模倣するためのプロトコルが表示されます。リポ多糖の低致死線量は全身投与後 24 時間の監視されたマウスに注入しました。プロ炎症性サイトカインの発現は大腸、肝臓、脾臓でいくつかの時点で決定されます。
Abstract
腸管の上皮バリアは通常容認または無視される細菌叢からホストを切り離します。この障壁の違反は、ホスト、ホストの循環および炎症性腸疾患 (IBD) の患者に見られる無秩序の炎症につながる内部器官へのアクセスに細菌や細菌由来製品の入り口に結果を腸上皮透過性亢進によって特徴付けられます。
ホストに細菌由来化合物の入り口を模倣するには、エンドトキシン血症モデルのどのリポポリサッカライド (LPS)、グラム陰性菌の外側の細胞壁の成分で採用されている、マウスに注入しました。本研究では LPS の致死線量は腹腔内投与し、マウスその後 8 h 病スコアを使用して調査しました。さらに、炎症性サイトカインIl6、 Il1b、および日のレベルを異なる時点で qPCR 脾臓、肝臓、結腸で行った式は、lps を投稿します。このモデルは、微生物や体表面の障壁の違反によって引き起こされる細菌由来製品の侵入の後の免疫反応の調査を含む研究の役に立つかもしれない。
Introduction
人間の腸は、進化の過程でホストと相互に有益な関係を開発したが、内細菌叢を形成する微生物の大規模なコンソーシアムと植民地化します。この関係でホスト、細菌はビタミン、栄養素の消化や、微生物叢が1に存在する、ホスト病原体からの保護を提供しますが、微生物叢のため確保するニッチ市場に提供します。このホストと、細菌の有益な関係が妨げられるとき炎症性腸疾患 (IBD) などの病気は成長できます。IBD は、クローン病 (CD) と潰瘍性大腸炎 (UC) の 2 つの主要な形式は、遺伝と環境要因によって引き起こされる腸の多因子性の慢性炎症性疾患です。IBD の 2 つの形式の間の類似点にもかかわらず、彼らは場所や炎症性変更の性質の特定の相違によって特徴付けられます。CD は、UC は、非貫壁性とコロンに制限されている可能性がある消化管のどの部分に拡張できます再発貫壁性の炎症性疾患です。さらに、ヌクレオチド結合のオリゴメリゼーション ドメインを含む蛋白質 2 (NOD2) ムラミルジペプチド (MDP) 最もグラム陽性および陰性菌の細胞壁成分を認識するパターン認識受容 (PRR) の変異は、します。CD2に関連付けられています。なお、エシェリヒア属大腸菌 (E. 大腸菌)、リステリアやレンサ球菌や自社製品すべてを見つけられたマクロファージ内バリア3に違反した後、ホストを入力した CD 患者の。細菌や自社製品 CD の開発中にホストを入力、免疫システムは循環抗細菌抗体4の生産につながる反応を開発しています。多分、IBD の病因における微生物叢の役割のための最も説得力のある証拠は、マウスモデルから生じています。動物は抗生物質と扱われたとき、またはマウス (GF) の無菌状態で保たれるとき、病気の重症度はほとんどの大腸炎モデルなどで減る IL-10-/-マウスの GF 設備5,6の大腸炎を発症しません。さらに、大腸炎はまた不均衡な構成によって特徴付けられる、dysbiosis7と呼ばれる豊かさの減少細菌叢の組成を妨げます。IBD の結果は、ホストに微生物や微生物由来製品の入り口につながることができます消化管の透過性が亢進することができます。
動物では、デキストラン硫酸ナトリウム (DSS) のアプリケーションは上皮バリア8の透過性亢進につながる腸上皮の違反を誘発します。ポータルの LPS 濃度が DSS 大腸炎9動物に昇格されます。興味深いことに、欠けている、C 型レクチン受容体細胞内の特定の接着分子-3 動物 nonintegrin をつかんで関連の相同物 1 (記号 R1) から保護されます DSS 大腸炎と LPS 誘導性エンドトキシン血症10。さらにホストに発信、細菌や細菌の派生製品が血管障害11、大小の腸がある腹膜、腸間膜リンパ節や肝12を渡す必要が。このシステムの複雑さを減らすためには、定義された細菌由来の化合物が使用されました。LP、腹腔や静脈の後のエンドトキシン血症をおこす注射13はインターロイキンIl6の式とインナーリードボンディングと組合への応答におけるサイトカイン日の勉強をマウスに注入されました。
LPS は、病原体関連分子パターン (種緑化) 脂質 A で構成されるグラム陰性菌の細胞壁成分として表現される (LPS の構造の主な種緑化)、コア オリゴ糖、O 側鎖14。Toll 様受容体 4 (TLR4) 上皮細胞、マクロファージ、樹状細胞によって表現される組合15、適切なバインド用共受容体を必要とするを認識します。急性期タンパク質 LPS 結合タンパク質 (LBP) 転送分化 14 のクラスターに LPS (CD14) 一種アンカー型膜タンパク質複合体を形成する組合にバインドします。CD14 さらに TLR4 の細胞外ドメインに関連付けられているリンパ球抗原 96 またはまたとして知られている MD-2 LP を往復します。LPS の MD 2 の結合を容易に下流シグナリング経路14、骨髄性分化プライマリを含むをアクティブに細胞内のアダプターの分子を募集する構造変化を誘発する TLR4/MD-2 の二量体化応答遺伝子 88 (MyD88) – 依存経路と TIR ドメインを含むアダプター誘導インターフェロン-β (TRIF) – 依存経路16。TLR4 の lp レコードの認識は、NF-κ B の経路をアクティブにし、tnf α、IL-6、および il-117などの炎症性サイトカインの発現を誘導します。
特に、動物、動物に与えられた組合の濃度が注入される組合動物とダイエットの遺伝的背景が考慮されるが。組合の高濃度は、敗血症性ショック、低血圧と複数の臓器障害によって特徴づけられる、最終的に死の18に。マウスは、人間と比較して組合に敏感 2 4 ng/kg 体重 (BW) LPS 濃度がサイトカイン ストーム19を誘導することができます。マウス、マウス範囲 10-25 mg/kg BW20使用マウス株に応じてからの半分の死を誘導する致命的な線量 (LD50)。致命的な線量 50% (LD50) は、一般的に使用されるマウス系統、C57Bl/6 および BALB/c 10 mg/kg BW です。対照的に、C3h/hej および C57BL/10ScCr 系統による LPS エンドトキシン血症、 Tlr421の突然変異が原因ですから保護されます。したがって、Tlr4 欠損マウスは LPS22注射する hyporesponsive です。化における PARP1-/-マウス23などの他の遺伝子組み換えマウス線 LPS 誘導性有毒な衝撃に耐性があります。
説明マウス モデルはここ、体の表面の障壁の違反の後組合の普及の結果を模倣するように全身管理組合の致死線量を使用します。選択した LPS 濃度 (2 mg/kg BW) C56Bl/6 マウスの死亡率が、炎症性サイトカインの放出を誘発しなかった。
Protocol
Representative Results
Discussion
このプロトコルは、微生物由来製品による侵入の後で発生する免疫学的プロセスを模倣します。プロトコルの中で重要なステップは、マウスの線、マウスの衛生状態、エンドトキシン血症の発生し、実験終了の時点の動物の監視, lps 投与量の選択です。最も重要なは、マウス系統の遺伝的背景が考慮されます。異なるマウス系統 LPS に対する感受性があります。たとえば、C3h/hej および C57BL/10…
開示
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
JHN は、スイスの建国 (SNSF 310030_146290) によってサポートされます。
Materials
| DreamTaq Green PCR Master Mix (2x) | Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA | K1081 | |
| High Capacity cDNA Reverse Transcription Kit, | Applied Biosystems, Foster City, CA, USA | 4368813 | |
| RNase-Free DNase Set, | Qiagen, Hilden, Germany | 79254 | |
| LPS Escherichia coli O111:B4 | Invivogen, San Diego, CA, USA. | tlrl-eblps | |
| Omnican 50 Single-use insulin syringe | B. Braun Melsungen, Melsungen, Germany | 9151125 | |
| Bioanalyzer 2100 | Agilent Technologie, Santa Clara, USA | not applicable | |
| Centrifuge 5430 | Eppendorf, Hamburg, Germany | not applicable | |
| Centrifuge Mikro 220R | Hettich, Kirchlengern, Germany | not applicable | |
| Dissection tools | Aesculap, Tuttlingen, Germany | not applicable | |
| Fast-Prep-24 5G Sample Preparation System | M.P. Biomedicals, Santa Ana, CA, USA | not applicable | |
| NanoDrop ND-1000 | NanoDrop Products, Wilmington, DE, USA | not applicable | |
| TRI Reagent | Zymo Research, Irvine, CA, USA | R2050-1 |
参考文献
- Backhed, F., Ley, R. E., Sonnenburg, J. L., Peterson, D. A., Gordon, J. I. Host-bacterial mutualism in the human intestine. Science. 307, 1915-1920 (2005).
- Abreu, M. T., et al. Mutations in NOD2 are associated with fibrostenosing disease in patients with Crohn’s disease. Gastroenterology. 123, 679-688 (2002).
- Liu, Y., et al. Immunocytochemical evidence of Listeria, Escherichia coli, and Streptococcus antigens in Crohn’s disease. Gastroenterology. 108, 1396-1404 (1995).
- Schaffer, T., et al. Anti-Saccharomyces cerevisiae mannan antibodies (ASCA) of Crohn’s patients crossreact with mannan from other yeast strains, and murine ASCA IgM can be experimentally induced with Candida albicans. Inflamm Bowel Dis. 13, 1339-1346 (2007).
- Sellon, R. K., et al. Resident enteric bacteria are necessary for development of spontaneous colitis and immune system activation in interleukin-10-deficient mice. Infect Immun. 66, 5224-5231 (1998).
- Gkouskou, K. K., Deligianni, C., Tsatsanis, C., Eliopoulos, A. G. The gut microbiota in mouse models of inflammatory bowel disease. Front Cell Infect Microbiol. 4, 28 (2014).
- Schaubeck, M., et al. Dysbiotic gut microbiota causes transmissible Crohn’s disease-like ileitis independent of failure in antimicrobial defence. Gut. 65, 225-237 (2016).
- Steinert, A., et al. The Stimulation of Macrophages with TLR Ligands Supports Increased IL-19 Expression in Inflammatory Bowel Disease Patients and in Colitis Models. J Immunol. 199, 2570-2584 (2017).
- Gabele, E., et al. DSS induced colitis increases portal LPS levels and enhances hepatic inflammation and fibrogenesis in experimental NASH. J Hepatol. 55, 1391-1399 (2011).
- Saunders, S. P., et al. C-type lectin SIGN-R1 has a role in experimental colitis and responsiveness to lipopolysaccharide. J Immunol. 184, 2627-2637 (2010).
- Spadoni, I., et al. A gut-vascular barrier controls the systemic dissemination of bacteria. Science. 350, 830-834 (2015).
- Balmer, M. L., et al. The liver may act as a firewall mediating mutualism between the host and its gut commensal microbiota. Sci Transl Med. 6, 237ra266 (2014).
- Maier, R. V., Mathison, J. C., Ulevitch, R. J. Interactions of bacterial lipopolysaccharides with tissue macrophages and plasma lipoproteins. Prog Clin Biol Res. 62, 133-155 (1981).
- Lu, Y. C., Yeh, W. C., Ohashi, P. S. LPS/TLR4 signal transduction pathway. Cytokine. 42, 145-151 (2008).
- Deng, M., et al. Lipopolysaccharide clearance, bacterial clearance, and systemic inflammatory responses are regulated by cell type-specific functions of TLR4 during sepsis. J Immunol. 190, 5152-5160 (2013).
- Kagan, J. C., et al. TRAM couples endocytosis of Toll-like receptor 4 to the induction of interferon-beta. Nat Immunol. 9, 361-368 (2008).
- Akira, S., Uematsu, S., Takeuchi, O. Pathogen recognition and innate immunity. Cell. 124, 783-801 (2006).
- Cohen, J. The immunopathogenesis of sepsis. Nature. 420, 885-891 (2002).
- Suffredini, A. F., et al. Effects of recombinant dimeric TNF receptor on human inflammatory responses following intravenous endotoxin administration. J Immunol. 155, 5038-5045 (1995).
- Fink, M. P. Animal models of sepsis. Virulence. 5, 143-153 (2014).
- Poltorak, A., et al. Defective LPS signaling in C3H/HeJ and C57BL/10ScCr mice: mutations in Tlr4 gene. Science. 282, 2085-2088 (1998).
- Hoshino, K., et al. Cutting edge: Toll-like receptor 4 (TLR4)-deficient mice are hyporesponsive to lipopolysaccharide: evidence for TLR4 as the Lps gene product. J Immunol. 162, 3749-3752 (1999).
- Corral, J., et al. Role of lipopolysaccharide and cecal ligation and puncture on blood coagulation and inflammation in sensitive and resistant mice models. Am J Pathol. 166, 1089-1098 (2005).
- Shrum, B., et al. A robust scoring system to evaluate sepsis severity in an animal model. BMC Res Notes. 7, 233 (2014).
- Brandwein, S. L., et al. Spontaneously colitic C3H/HeJBir mice demonstrate selective antibody reactivity to antigens of the enteric bacterial flora. J Immunol. 159, 44-52 (1997).
- Macpherson, A. J., McCoy, K. D. Standardised animal models of host microbial mutualism. Mucosal Immunol. 8, 476-486 (2015).
- Masopust, D., Sivula, C. P., Jameson, S. C. Of Mice, Dirty Mice, and Men: Using Mice To Understand Human Immunology. J Immunol. 199, 383-388 (2017).
- Wirtz, S., et al. Protection from lethal septic peritonitis by neutralizing the biological function of interleukin 27. J Exp Med. 203, 1875-1881 (2006).
