Summary

Pseudomonas aeruginosa Lesão Pulmonar Induzida Modelo

Published: October 29, 2014
doi:

Summary

We have developed a mouse lung injury model by intra-tracheal injection of bacteria Pseudomonas aeruginosa. This model mimics lung injury during pneumonia and is clinically relevant.

Abstract

A fim de estudar a lesão pulmonar aguda humana e pneumonia, é importante para desenvolver modelos animais para imitar várias características patológicas da doença. Aqui nós desenvolvemos um modelo de lesão pulmonar rato pela injeção intra-traqueal de bactérias Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa ou PA). Utilizando este modelo, fomos capazes de mostrar a inflamação pulmonar na fase inicial da lesão. Além disso, alveolar leakiness barreira epitelial foi observada por análise de lavagem broncoalveolar (BAL); e morte celular alveolar foi observada por ensaio de Tunel usando tecido preparado a partir de pulmões lesionados. Numa fase posterior, após lesão, observou-se proliferação de células necessário para o processo de reparação. A lesão foi resolvida 7 dias a partir do início do P. injecção aeruginosa. Este modelo imita o curso seqüencial de inflamação pulmonar, lesão e reparação durante pneumonia. Este modelo animal clinicamente relevante é adequado para estudar patologia, mecanismo de reparação, fepois lesão pulmonar aguda, e também pode ser utilizado para testar potenciais agentes terapêuticos para esta doença.

Introduction

Os pulmões são expostos a agentes patogénicos ambientais e são susceptíveis a inflamação e lesão 1-3. Durante condições patológicas como pneumonia ou Síndrome da Angústia Respiratória Adulto (SARA), patógenos, bem como fatores inflamatórios liberados por leucócitos induzir lesão e morte das células alveolares 1-3. É importante para o desenvolvimento de modelos animais de lesão pulmonar aguda para facilitar o estudo de lesões da patologia, bem como mecanismo de reparação.

Atualmente, a maioria das pessoas usam hiperóxia e bleomicina rato induzida modelos de lesão pulmonar 4. No entanto, os mecanismos de hiperoxia causado um prejuízo não são o mesmo que a maioria das lesões pulmonares comuns que ocorrem durante a pneumonia ou ARDS 5. Bleomicina lesão aguda induzida é raro em um contexto clínico 4. Aqui nós relatamos um modelo de lesão pulmonar mouse usando a injeção intra-traqueal de P. aeruginosa 6,7. Este modelo é clinicamente relevante, e imita a processes que acontecem após pneumonia 8.

Como um patógeno oportunista, nosocomial de indivíduos imunocomprometidos, P. aeruginosa normalmente infecta o trato pulmonar, urinário, queimaduras, feridas, e também causa outras infecções sanguíneas 6. A bactéria liberta virulência fator exotoxina A, multiplicar e desencadear respostas imunes 6. Administração intra-trachael de P. aeruginosa reflecte a situação em exposição humana para as bactérias que causam a pneumonia e a patologia é provável que seja diferente do modelo de lesão pulmonar induzida por vírus da gripe H1N1 recentemente relatado 9. Desde P. aeruginosa é um agente patogénico oportunista, é relativamente seguro de manusear em comparação com alguns dos agentes patogénicos mais virulentas. Aqui utilizou-se a injecção intra-traqueal para administrar as bactérias porque observou-se que este método introduzido mais bactérias na região distal alvéolos do pulmão em comparação comalguns outros procedimentos, tais como a utilização de um cateter através da boca.

Em comparação com outros modelos de lesão pulmonar aguda, o P. aeruginosa modelo descrito é apropriado para o estudo de lesão pulmonar induzida por bactérias e por inflamação excessiva. Ao contrário de outros modelos animais que utilizam P. aeruginosa a indução da sepse 10,11, aqui vamos usar a injeção intra-traqueal destas bactérias para induzir localizada lesão pulmonar aguda.

Protocol

As experiências com animais foram aprovados pelo Comitê de Cuidados Animal e Comitês de Biossegurança Institucional da Universidade de Illinois, em Chicago. NOTA: Todos os procedimentos que envolvem pseudomonas deve ser realizada com Nível de Biossegurança 2 práticas (BSL2), que incluem mas não estão limitados a: máscara, protecção para os olhos, vestido ou macacão, luvas e duplas. Trabalhar em certificado de Biossegurança Gabinete. Trate instrumentos em contato com bactérias …

Representative Results

A partir 24-72 h pós P. injecção aeruginosa, celularidade aumentada foi observada em secções de pulmão (Figura 1A-D). O pulmão começou a se recuperar a partir de 96 horas pós lesão (Figura 1E). Aos 7 dias pós-P. aeruginosa, alvéolos morfologia normal foi restaurado pela maior parte (Figura 1F). Seções usando pulmonares coloração Tunnel preparado em 24 horas pós P. aeruginosa mostrou a morte celular em células em alv?…

Discussion

O modelo de lesão pulmonar rato Pseudomonas que descrevemos aqui imita todo o processo de inflamação, lesão pulmonar, reparo e resolução que ocorrem após a lesão pulmonar aguda ou pneumonia. Ele tem vantagens únicas comparando com vários outros modelos de lesão em que é clinicamente relevante e relativamente seguro e fácil de manusear.

O passo crítico no processo é que a solução de injecção de bactérias tem de ser muito lento. Se a injecção for demasiado rápido, os rat…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

This work was supported by National Institutes of Health grants HL105947-01 (YL), HL07829-16 (AM), HL090152 (AM).

Materials

Name Company Catalog number  Comments
Anesthetic: Ketamin, xylazine, lidocaine, buprenorphine pharmaceutical grade
27g needle Fisher 1482648
syringe Fisher 14823434 1 ml
scissors Fine Science tools
forceps Fine Science tools
suture  Fisher NC0147607
Eye gauge, glove, gown
Biosafety Cabinet
chlorine dioxide based sterilant  Clidox
sheep blood agar plates  Medex supply HL-1160

References

  1. Ware, L. B., Matthay, M. A. The acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med. 342, 1334-1349 (2000).
  2. Matthay, M. A., Ware, L. B., Zimmerman, G. A. The acute respiratory distress syndrome. J Clin Invest. 122, 2731-2740 (2012).
  3. Shimabukuro, D. W., Sawa, T., Gropper, M. A. Injury and repair in lung and airways. Crit Care Med. 31 (8), 524-531 (2003).
  4. Wansleeben, C., Barkauskas, C. E., Rock, J. R., Hogan, B. L. Stem cells of the adult lung: Their development and role in homeostasis, regeneration, and disease. Wiley Interdiscip Rev Dev Biol. 2, 131-148 (2013).
  5. Singleton, P. A., et al. Dynamin 2 and c-abl are novel regulators of hyperoxia-mediated nadph oxidase activation and reactive oxygen species production in caveolin-enriched microdomains of the endothelium. J Biol Chem. 284, 34964-34975 (2009).
  6. Sadikot, R. T., Blackwell, T. S., Christman, J. W., Prince, A. S. Pathogen-host interactions in pseudomonas aeruginosa pneumonia. Am J Respir Crit Care Med. 171, 1209-1223 (2005).
  7. Liu, Y., et al. Foxm1 mediates the progenitor function of type ii epithelial cells in repairing alveolar injury induced by pseudomonas aeruginosa. J Exp Med. 208, 1473-1484 (2011).
  8. Kurahashi, K., et al. Pathogenesis of septic shock in pseudomonas aeruginosa pneumonia. J Clin Invest. 104, 743-750 (1999).
  9. Kumar, P. A., et al. Distal airway stem cells yield alveoli in vitro and during lung regeneration following h1n1 influenza infection. Cell. 147, 525-538 (2011).
  10. Delano, M. J., et al. Sepsis induces early alterations in innate immunity that impact mortality to secondary infection. J Immunology. 186, 195-202 (2011).
  11. Lange, M., et al. A murine model of sepsis following smoke inhalation injury. Biochem Biophys Res Commun. 391 (3), 1555-1560 (2010).
  12. Kobayashi, Y. The role of chemokines in neutrophil biology. Front Biosci. 13, 2400-2407 (2008).
  13. Matute-Bello, G., et al. Animal models of acute lung injury. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 295, L379-L399 (2008).
  14. Sadikot, R. T., et al. Targeted immunomodulation of the nf-kappab pathway in airway epithelium impacts host defense against pseudomonas aeruginosa. J Immunol. 176, 4923-4930 (2006).
  15. Pinto, I. L., et al. Development of an experimental model of neutrophilic pulmonary response induction in mice. J Pneumologia. 29, 213-214 (2003).

Play Video

Cite This Article
Suresh Kumar, V., Sadikot, R. T., Purcell, J. E., Malik, A. B., Liu, Y. Pseudomonas aeruginosa Induced Lung Injury Model. J. Vis. Exp. (92), e52044, doi:10.3791/52044 (2014).

View Video