Summary

Un modelo de inoculación tardía de la infección crónica por la herida de Pseudomonas aeruginosa

Published: February 20, 2020
doi:

Summary

Describimos un protocolo de inoculación retardada para generar infecciones crónicas por heridas en ratones inmunocompetentes.

Abstract

Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) es un importante patógeno nosocomial de creciente relevancia para la salud humana y la enfermedad, particularmente en el establecimiento de infecciones crónicas de heridas en pacientes diabéticos y hospitalizados. Existe una necesidad urgente de modelos de infección crónica para ayudar en la investigación de la patogénesis de heridas y el desarrollo de nuevas terapias contra este patógeno. Aquí, describimos un protocolo que utiliza la inoculación retrasada 24 horas después de la herida escisión de espesor completo. La infección de la matriz de heridas provisionales presente en este momento es un aclaramiento rápido o la diseminación de la infección y, en su lugar, establece una infección crónica que dura de 7 a 10 días sin necesidad de implantación de materiales extraños o supresión inmunitaria. Este protocolo imita un curso temporal típico de infección postoperatoria en humanos. El uso de una cepa luminiscente de P. aeruginosa (PAO1:lux) permite una evaluación diaria cuantitativa de la carga bacteriana para las infecciones de la herida de P. aeruginosa. Este nuevo modelo puede ser una herramienta útil en la investigación de la patogénesis bacteriana y el desarrollo de nuevas terapias para infecciones crónicas de la herida de P. aeruginosa.

Introduction

Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) es una bacteria Gram-negativa en forma de varilla con creciente relevancia para la salud humana y la enfermedad. Es responsable de la extensiva morbilidad y mortalidad en entornos nosocomiales, particularmente involucrando infecciones de heridas en pacientes inmunocomprometidos1,2. La aparición de cepas multirresistentes de este patógeno ha proporcionado un mayor impulso para la investigación de factores que contribuyen a la virulencia de P. aeruginosa, mecanismos de resistencia a los antibióticos P. aeruginosa, y nuevos métodos para la prevención y el tratamiento de esta infección mortal3. Como tal, la necesidad de modelos animales de infección crónica de heridas como herramientas para investigar estas preguntas de investigación nunca ha sido mayor.

Desafortunadamente, muchos modelos animales de infección por P. aeruginosa tienden a simular una infección aguda con rápida resolución de infección o declive rápido debido a la sepsis4,5, que no simula adecuadamente la naturaleza crónica a menudo de estas infecciones. Para hacer frente a este inconveniente, algunos modelos utilizan la implantación de cuerpos extraños como cuentas de agar, implantes de silicona, o geles de alginato6,7,8. Otros modelos utilizan ratones inmunocomprometidos debido a la edad avanzada, obesidad o diabetes, o a través de medios farmacológicos como la neutropenia inducida por ciclofosfamida9,10,11,12. Sin embargo, el uso de materiales extraños o huéspedes inmunes comprometidos probablemente altera el proceso inflamatorio local, lo que dificulta obtener una comprensión de la fisiopatología implicada en infecciones crónicas de heridas en huéspedes con sistemas inmunitarios normales.

Hemos desarrollado un modelo crónico de infección por herida de P. aeruginosa en ratones que implica una inoculación tardía con bacterias después de la herida escisión. La inoculación tardía permite experimentos que evalúan la carga bacteriana extendiéndose hasta al menos 7 días. Este modelo abre nuevas oportunidades para investigar tanto la patogénesis como los nuevos tratamientos de las infecciones crónicas de P. aeruginosa.

Protocol

Todos los métodos descritos aquí han sido aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales (IACUC) de la Universidad de Stanford. 1. Preparación y crecimiento de bacterias Llevar a cabo todo el trabajo con P. aeruginosa y animales con precauciones BSL-2 según el comité institucional de bioseguridad del investigador y las directrices del comité de uso animal. Realice todos los pasos descritos aquí con P. aeruginosa,incluida la inoculación d…

Representative Results

Utilizando una cepa luminiscente de PAO1 con un plásmido que codifica el sistema de reportero luxABCDE (PAO1:lux), realizamos heridas escisiones en ratones, inoculamos estas heridas con P. aeruginosa planctónica 24 h más tarde, y medimos la carga bacteriana a lo largo del tiempo(Figura 1 y Figura 2). Una imagen representativa obtenida mediante un sistema óptico de imágenes demuestra que este modelo da como resultado…

Discussion

Hemos desarrollado un nuevo modelo de infección por heridas de inoculación retardada P. aeruginosa. La estrategia de retrasar la inoculación con bacterias hasta 24 h después de la herida escisión permite la evaluación de infecciones de heridas durante un período de 1 semana. Mediante el uso de una cepa luminiscente de P. aeruginosa, es posible realizar un seguimiento de la progresión de la infección a lo largo del curso de la infección. El curso más largo de la infección en comparación con …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

El vector de construcción luminiscente pUT-Tn5-EM7-lux-Km1 fue un regalo amable de J. Hardy. Los esquemas se crearon con BioRender.com. Agradecemos al laboratorio de G. Gurtner por su consejo sobre el modelo de infección de heridas. También agradecemos a T. Doyle del Centro Stanford para la Innovación en In Vivo Imaging por su experiencia técnica. Este trabajo fue apoyado por las subvenciones R21AI133370, R21AI133240, R01AI12492093, y las subvenciones de Stanford SPARK, Falk Medical Research Trust y la Cystic Fibrosis Foundation (CFF) a P.L.B. C.R.D fueron apoyados por T32AI007502. Una Beca Gabilan Stanford Graduate para Ciencia e Ingeniería y una Beca de Graduado Interdisciplinario Lubert Stryer Bio-X Stanford apoyaron a J.M.S.

Materials

0.9% Sodium Chloride injection Hospira 2484457
18 G x 1 sterile needle BD 305195
25 G x 1 1/5 sterile needle BD 305127
Alcohol swab BD 326895
Aura Imaging Software Spectral Instruments Imaging n/a
Betadine Purdue Frederick Company 19-065534
Buprenorphine SR LAB Zoopharm n/a
C57BL/6J male mice The Jackson Laboratory 000664
Disposable biopsy punch, 6mm Integra 33-36
Fine scissors – Tungsten Carbide Fine Science Tools 14568-09
Glass Bead Dry Sterilizer Harvard Apparatus 61-0183
Granulated Agar Fisher BioReagents BP9744
Heating Pad Milliard 804879481218
Insulin syringe with 28 G needle BD 329461
Lago X Imaging System Spectral Instruments Imaging n/a
LB broth Fisher BioReagents BP1426
Leur-Lok 1 mL syringe BD 309628
Mini Arco Animal Trimmer Wahl Professional 919152
Nair Hair Removal Lotion with Baby Oil Church and Dwight n/a Available at any pharmacy
Octagon Forceps Fine Science Tools 11041-08
Petri dish Falcon 351029
Phosphate Buffered Saline (PBS) 1x Corning 21-040-CV
Press and Seal Cling Wrap Glad n/a
SafetyGlide Insulin syringe with 30 G needle BD 305934
Safetyglide Insulin syringe, 1/2 mL, 30 G x 5/16 TW BD 305934
Scale Ohaus Scout Pro SP202
Supplical Nutritional Supplement Henry Schein Animal Health 29908
Tegaderm, 6 cm x 7 cm 3M 1624W

References

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de Vries, C. R., Sweere, J. M., Ishak, H., Sunkari, V., Bach, M. S., Liu, D., Manasherob, R., Bollyky, P. L. A Delayed Inoculation Model of Chronic Pseudomonas aeruginosa Wound Infection. J. Vis. Exp. (156), e60599, doi:10.3791/60599 (2020).

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