نموذج الفأر لالتهاب الناجم عن مسببات الأمراض المزمنة في مواقع المحلية والجهازية
Summary
لقد أثبتت النماذج الحيوانية لتكون أدوات لا تقدر بثمن في تحديد آليات المضيف والممرض المحددة التي تسهم في تطوير الالتهاب المزمن. نحن هنا وصف نموذج الفأر العدوى عن طريق الفم مع الممرض البشري Porphyromonas اللثوية ومنهجيات التفاصيل لتقييم تطور التهاب في المواقع المحلية والنظامية.
Abstract
الالتهاب المزمن هو المحرك الرئيسي للتلف الأنسجة المرضية وصفة توحيد العديد من الأمراض المزمنة في البشر بما في ذلك الأورام، أمراض المناعة الذاتية، والأمراض الالتهابية المزمنة. أدلة تورط الناشئة الناجمة عن مسببات المرض التهاب مزمن في تطور وتقدم من الأمراض المزمنة مع مجموعة واسعة من المظاهر السريرية. بسبب المسببات معقد ومتعدد العوامل من الأمراض المزمنة، وتصميم التجارب لإثبات العلاقة السببية وإنشاء الروابط الميكانيكية يكاد يكون من المستحيل في البشر. ميزة استخدام النماذج الحيوانية هي أن كل من العوامل الوراثية والبيئية التي قد تؤثر على مسار مرض معين يمكن التحكم. وهكذا، وتصميم النماذج الحيوانية ذات الصلة من العدوى يمثل خطوة رئيسية في تحديد آليات المضيف والممرض المحددة التي تساهم في الالتهاب المزمن.
نحن هنا وصف نموذج الفأر التي يسببها الممرض infla المزمنmmation في المواقع المحلية والنظامية بعد العدوى مع الممرض عن طريق الفم Porphyromonas اللثوية، بكتيريا المرتبطة بشكل وثيق مع أمراض اللثة البشري. العدوى عن طريق الفم من معين الممرض الفئران الحرة يؤدي الى الاستجابة الالتهابية المحلية مما أدى إلى تدمير الأسنان العظم السنخي الداعم، وهو السمة المميزة لمرض اللثة. في نموذج الفأر أنشئت من تصلب الشرايين، والإصابة بفيروس P. اللثوية تسارع ترسب البلاك التهابات الجيوب الأنفية داخل الأبهر والشريان اللامسماة، يرافقه تفعيل بطانة الأوعية الدموية، وزيادة ارتشاح الخلايا المناعية، والتعبير مرتفع من وسطاء التهابات داخل الآفات. نحن منهجيات التفاصيل لتقييم التهاب في المواقع المحلية والنظامية. استخدام الفئران المعدلة وراثيا والمسوخ البكتيرية المحددة يجعل هذا النموذج مناسبة خاصة لتحديد كل من المضيف والعوامل الميكروبية تشارك في بدء وتطور، ونتائج المرض. Additionallذ، فإن النموذج يمكن أن تستخدم لكشف عن استراتيجيات علاجية جديدة، بما في ذلك التطعيم والتدخل الدوائي.
Introduction
الالتهاب المزمن هو المحرك الرئيسي للتلف الأنسجة المرضية وصفة توحيد العديد من الأمراض المزمنة في البشر. وتشمل هذه الأمراض الورمية، المناعة الذاتية والأمراض الالتهابية المزمنة 1. مسببات العديد من الأمراض المزمنة غير واضح ولكن من المفهوم أن تكون معقدة ومتعددة العوامل، تشمل كلا من الاستعداد الوراثي وإدخال العوامل البيئية. في حين أن الدوام للالتهاب لا تزال بعيدة المنال، لمحات الخلوية والجزيئية لتنشيط جهاز المناعة تتداخل إلى حد كبير مع تلك الأنماط التي لوحظت في استجابات المضيف لمسببات الأمراض 2.
أدلة متزايدة على تورط العدوى مع مسببات الأمراض الميكروبية في تطور وتقدم من التهاب مزمن ومظاهره السريرية المتنوعة 2،3. يمكن أن تحفز مسببات الأمراض والحفاظ التهاب مزمن مباشرة من تخريب الجهاز المناعي المضيف ووضع العدوى المستمرة <sup> 4. في غياب استمرار الجراثيم، يمكن يعجل عدوى التهاب مزمن من ردود فعل المناعة الذاتية الناجمة عن المحاكاة الجزيئية لمستضدات الذات، والتغيرات في المستضدات الذاتية التي تجعلها مناعة، أو الضرر الذي يطلق مستضدات المضيف ملثمين سابقا. ولكن نادرا ما يكون تم تحديد مسببات محددة كسبب العالمي لمرض مزمن معين. بدلا من ذلك، فإن غالبية البيانات المتاحة تشير إلى أن مسببات الأمراض تستخدم آليات متميزة للحصول التهاب مزمن مع طيف واسع من المظاهر السريرية ونتائج المرض في المضيف عرضة وراثيا 3. وبالتالي، فهم مفصل من الآليات التي تحفز مسببات الأمراض المحددة التهاب مزمن قد يكون لها آثار كبيرة على الصحة العامة، فضلا عن العلاج والوقاية من العديد من الأمراض المزمنة.
على الرغم من أن آليات المضيف والممرض محددة تساهم في تحريض وصيانة التهاب مزمن وغير مفهومة، بدأت التقدم في النمذجة التي يسببها الممرض التهاب مزمن إلى زيادة فهمنا لهذه العمليات. وP. اللثوية نموذج العدوى عن طريق الفم هو فريد من نوعه، يتميز نموذج الفأر جيدا من العوامل المسببة للأمراض التي يسببها الالتهاب المزمن الذي يسمح للتحليل آليات المضيف والممرض محددة تساهم في التهاب مزمن في المحلية (فقدان العظام عن طريق الفم) ومواقع النظامية (تصلب الشرايين) 5،6.
P. اللثوية هو، الممرض عن طريق الفم اللاهوائية سلبية الغرام المتورطين في أمراض اللثة البشري، وهو مرض التهابي مزمن يحركها العدوى يتميز تدمير الأنسجة الداعمة الأسنان 7. بالإضافة إلى أمراض في الموقع الأولي للعدوى، تراكم الأدلة تورط P. اللثوية يسببها التهاب مزمن في تطور وتقدم من الأمراض الجهازية بما في ذلك تصلب الشرايين 5، وهو مرض يتميز التهاب مزمنن من جدار الوعاء الدموي الشرياني. العدوى عن طريق الفم من معين الممرض الفئران الحرة مع P. اللثوية يؤدي الى الاستجابة المحلية للالتهابات التي تؤدي إلى تدمير الأسنان العظم السنخي الداعم 8. P. اللثوية يمكن استردادها من أفواه الفئران المصابة تصل إلى 42 أيام بعد الإصابة 8 والفئران تطوير مستويات عالية من الممرض محددة التتر الأجسام المضادة في مصل الدم 9. في نموذج الفأر أنشئت من تصلب الشرايين باستخدام ئي-E – / – الفئران (APOE – / -)، والعدوى عن طريق الفم مع P. اللثوية يحرض الالتهاب المزمن الذي يدفع ترسب البلاك التهابات الجيوب الأنفية داخل الأبهر والشريان 10 اللامسماة 11. التهاب التدريجي داخل الشريان اللامسماة من P. -infected اللثوية يمكن رصد الفئران في الحيوانات الحية باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي في الجسم الحي. تشريحيا، والآفات الشريانية من P. -infected اللثوية الفئران تظهر زيادة تراكم الدهون accompaNIED بواسطة تفعيل بطانة الأوعية الدموية، وزيادة ارتشاح الخلايا المناعية، والتعبير مرتفع من وسطاء التهابات 12. استخدام هذا النموذج في الفئران خروج المغلوب وتوضيح دور مكونات الإشارات المضيفة وسطاء التهابات، وكذلك التفاعلات الخلية المحددة التي تدفع P. اللثوية يسببها الباثولوجيا المناعية 12-14. وبالإضافة إلى ذلك، حددت تجارب استخدام طفرات بكتيرية محددة P. حرجة اللثوية الفوعة العوامل المساهمة في التهاب مزمن في المواقع المحلية والنظامية 15.
تفاصيل هذه المقالة منهجيات لتقييم P. اللثوية يسببها التهاب مزمن في المواقع المحلية والنظامية. نحن نقدم بروتوكول مفصلة لتحليل فقدان العظم السنخي بواسطة microCT باستخدام برنامج أميرة. بالإضافة إلى ذلك، نحدد فائدة المسلسل في الجسم الحي MRI الحيوانات الحية لتقييم تقدمية فيflammation داخل الشريان اللامسماة. ندرج منهجيات التصور النوعي والكمي لوحة التهابات الآفات في الشرايين، ووصف توصيف لهم النسيجي. استخدام الفئران المعدلة وراثيا والمسوخ البكتيرية المحددة يجعل هذا النموذج مناسبة خاصة لتحديد كل من المضيف والعوامل الميكروبية تشارك في بدء وتطور، ونتائج المرض. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام النموذج للكشف عن استراتيجيات علاجية جديدة، بما في ذلك التطعيم والتدخل الدوائي.
Protocol
Representative Results
Discussion
وP. يوفر اللثوية نموذج العدوى عن طريق الفم أداة قيمة لدراسة مسببات الأمراض التي يسببها التهاب مزمن في المواقع المحلية والنظامية. يسمح هذا النموذج الفريد توصيف كل من المضيف والممرض آليات محددة تسهم في التهاب مزمن والباثولوجيا المناعية. وبالإضافة إلى ذلك، فإ…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية للحساسية والأمراض المعدية منح P01 A1078894 إلى CAG
Materials
| Name of the Material/Eqiupment | Company | Catalogue Number | Comments |
| Amira analysis software | Visualization Sciences Group | ||
| Anaerobic chamber DW Scientific Model MG500 | Microbiology International | ||
| BHI | Becton-Dickinson | 211059 | |
| Hemin | Sigma-Aldrich | 51280-5G | |
| Menadione (Vitamin K) | Sigma-Aldrich | M5625-25G | |
| Yeast Extract | Becton-Dickinson | 212750 | |
| Carboxymethyl cellulose (medium viscocity) | Sigma-Aldrich | C-4888 | |
| Sulfamethoxazole and Trimethoprim Oral Suspension 200 mg/40 mg per 5ml | Hi-Tech Pharmacal | NDC 50383-823-16 | |
| μCT 40 | Scanco | ||
| HistoChoice Tissue Fixative | Sigma-Aldrich | H2904 | |
| Sudan IV | Sigma-Aldrich | S4261-25G | |
| vertical-bore 11.7T Avance spectrometer | Bruker | ||
| Paravision | Paravision | ||
| ImageJ | NIH | ||
| rat anti-mouse F4/80 | Serotec | MCA497R | |
| rat anti-mouse TLR2 | eBioscience | 13-9021-80 | |
| Leica S4 Dissecting Scope | Leica | ||
| Microm HM 550 Cryostat | Microm |
References
- Nathan, C., Ding, A. Nonresolving Inflammation. Cell. 140 (6), 871-882 (2010).
- Karin, M., Lawrence, T., Nizet, V. Innate immunity gone awry: linking microbial infections to chronic inflammation and. 124, 823-835 (2006).
- Connor, S. M., Taylor, C. E., Hughes, J. M. Emerging infectious determinants of chronic diseases. Emerging Infectious Diseases. 12 (7), 1051-1057 (2006).
- Barth, K., Remick, D. G., Genco, C. A. Disruption of immune regulation by microbial pathogens and resulting chronic inflammation. Journal of Cellular Physiology. , (2012).
- Hayashi, C., Gudino, C. V., Gibson, F. C., Genco, C. A. Review: Pathogen-induced inflammation at sites distant from oral infection: bacterial persistence and induction of cell-specific innate immune inflammatory pathways. Molecular Oral Microbiology. 25 (5), 305-316 (2010).
- Gibson, F. C., Ukai, T., Genco, C. A. Engagement of specific innate immune signaling pathways during Porphyromonas gingivalis induced chronic inflammation and atherosclerosis. Frontiers in Bioscience: a Journal and Virtual Library. 13, 2041-2059 (2008).
- Pihlstrom, B. L., Michalowicz, B. S., Johnson, N. W. Periodontal diseases. Lancet. 366 (9499), 1809-1820 (2005).
- Baker, P. J., Evans, R. T., Roopenian, D. C. Oral infection with Porphyromonas gingivalis and induced alveolar bone loss in immunocompetent and severe combined immunodeficient mice. Archives of Oral Biology. 39 (12), 1035-1040 (1994).
- Baker, P. J., Carter, S., Dixon, M., Evans, R. T., Roopenian, D. C. Serum antibody response to oral infection precedes but does not prevent Porphyromonas gingivalis-induced alveolar bone loss in mice. Oral Microbiology and Immunology. 14 (3), 194-196 (1999).
- Gibson, F. C., Hong, C., et al. Innate immune recognition of invasive bacteria accelerates atherosclerosis in apolipoprotein E-deficient mice. Circulation. 109 (22), 2801-2806 (2004).
- Hayashi, C., Viereck, J., et al. Porphyromonas gingivalis accelerates inflammatory atherosclerosis in the innominate artery of ApoE deficient mice. Atherosclerosis. 215 (1), 52-59 (2011).
- Hayashi, C., Madrigal, A. G., et al. Pathogen-mediated inflammatory atherosclerosis is mediated in part via Toll-like receptor 2-induced inflammatory responses. Journal of Innate Immunity. 2 (4), 334-343 (2010).
- Hayashi, C., Papadopoulos, G., et al. Protective role for TLR4 signaling in atherosclerosis progression as revealed by infection with a common oral pathogen. Journal of Immunology (Baltimore, Md.: 1950). 189 (7), 3681-3688 (2012).
- Papadopoulos, G., Weinberg, E. O., et al. Macrophage-Specific TLR2 Signaling Mediates Pathogen-Induced TNF-Dependent Inflammatory Oral Bone Loss. The Journal of Immunology. , (2012).
- Gibson, F. C., Hong , C., et al. Innate immune recognition of invasive bacteria accelerates atherosclerosis in apolipoprotein E-deficient mice. Circulation. 109 (22), 2801-2806 (2004).
- Miyamoto, T., Yumoto, H., Takahashi, Y., Davey, M., Gibson, F. C., Genco, C. A. Pathogen-accelerated atherosclerosis occurs early after exposure and can be prevented via immunization. Infection and Immunity. 74 (2), 1376-1380 (2006).
- Baker, P. J., Dixon, M., Roopenian, D. C. Genetic control of susceptibility to Porphyromonas gingivalis-induced alveolar bone loss in mice. Infection and Immunity. 68 (10), 5864-5868 (2000).
- Baker, P. J., Dixon, M., Evans, R. T., Roopenian, D. C. Heterogeneity of Porphyromonas gingivalis strains in the induction of alveolar bone loss in mice. Oral Microbiology and Immunology. 15 (1), 27-32 (2000).
- Daugherty, A. Mouse models of atherosclerosis. The American Journal of the Medical Sciences. 323 (1), 3-10 (2002).
- Weinreb, D. B., Aguinaldo, J. G. S., Feig, J. E., Fisher, E. A., Fayad, Z. A. Non-invasive MRI of mouse models of atherosclerosis. NMR in Biomedicine. 20 (3), 256-264 (2007).
