عدوى المسالك البولية في نموذج حيوانات صغيرة: قسطرة Transurethral من الفئران الذكور والإناث
Summary
نموذج المنشأة transurethral قسطرة للفئران يسمح دراسة أمراض المثانة، بما في ذلك عدوى المسالك البولية، ولكن يمكن أن يتم فقط في الإناث. نموذج جديد لتقطير transurethral الذكور، المعروضة هنا، سيمكن البحث في منطقة تتسم بالاختلافات السريرية والوبائية قوية بين الجنسين.
Abstract
التهابات المسالك البولية (UTI) شائعة للغاية في جميع أنحاء العالم، تحمل مراضه كبيرة والنفقات المرتبطة بالرعاية الصحية. نماذج الحيوانات الصغيرة، والتي تعكس بدقة وضع المرض والتقدم، تسمح بتشريح للتفاعلات المضيف الممرض وجيل من الحصانة للإصابة. في الفئران، اكتسبت UTI تقطير إينترافيسيكال من أوروباثوجينيك كولايالمسبّب في أكثر من 85 في المائة مجتمع، يلخص العديد من مراحل الإصابة في البشر. حتى وقت قريب، غير أن UTI يمكن فقط أن تكون على غرار في أنثى الحيوانات. وقد أعاق هذا القيد دراسة الاختلافات المتعلقة بالجنس في UTI، فضلا عن غيرها من أمراض المثانة، مثل سرطان. هنا، نحن تصف طريقة لغرس الفئران الذكور التي تتيح إجراء مقارنة مباشرة بين الحيوانات الذكور والإناث وتوفير بروتوكول مفصلة لتقييم أنسجة المثانة عن طريق التدفق الخلوي كوسيلة لتحسين فهم استجابات المضيف للإصابة. معا، سوف تساعد هذه النهج في تحديد العوامل المضيفة التي تسهم في التحيزات القائمة على الجنس ولاحظ UTI وغيرها من الأمراض المرتبطة بالمثانة.
Introduction
التهابات المسالك البولية (UTI) واحدة من الأمراض الأكثر شيوعاً في البلدان المتقدمة النمو1. تتشابه معدلات الإصابة بين الإناث والذكور بين حديثي الولادة و كبار السن2. ومع ذلك، قد قبل انقطاع الطمث النساء البالغات، حدوث زيادة كبيرة ل UTI المكتسبة في المجتمع مقارنة بالرجال2،3. ونظرا لأن هذا المرض يؤثر بالدرجة الأولى المرأة، البحوث الأساسية والسريرية أغلبية ساحقة ركزت على UTI في الإناث. ومع ذلك، UTI في الرجال هو تحدي الكبير والمداريين الرعاية الصحية4. والواقع أن سبب UTI في الرجل ترتبط بارتفاع الإصابة بالأمراض، هذه الالتهابات بشكل روتيني تعرف بأنها معقدة4،5.
تطور فهمنا للدور المركزي للتحيز القائم على الجنس في علم وظائف الأعضاء وعلم الأمراض، أساليب جديدة مطلوبة لاستكشاف هذا الجانب سابقا المهملة من المرض. الاختلافات بين الجنسين دوراً أساسيا في الإصابة؛ والحصانة الإناث بنسبة أعلى من أمراض المناعة الذاتية، في حين أن الذكور أكثر عرضه لبعض الأمراض، مثل السل، والملاريا، وفيروس نقص المناعة البشرية6،7. سرطان المثانة، أمراض أورولوجيك آخر، إلى حد كبير أكثر انتشارا في الرجال أكثر من النساء، وقد أظهرت دراسات عدة دور الاندروجين في تطوير خبيثة8،،من910،11 ،12. خصوصا، ومع ذلك، يتم تحقيق علاجات إينترافيسيكال لسرطان المثانة حصرا في الحيوانات الإناث، بسبب عدم القدرة على كاثيتيريزي مرارا وتكرارا الفئران الذكور13.
دراسة إمراضية UTI تعتمد اعتماداً كبيرا على نماذج القوارض من العدوى (مثلالفئران والجرذان). قد تستخدم نماذج مورين من UTI أوروباثوجينس أصلاً المعزولة من الإصابات البشرية، مثل أوروباثوجينيك كولاي (أبيك)، الكلبسيله، البرازية، المكوّرات العنقودية، أو بروتيوس14. عادة، يتم إدخال البكتيريا في المثانة قسطرة عبر مجرى البول. يمكن إزالة أثر العدوى والخزانات والكليتين لتقييم معايير محددة للإصابة، مثل الاستعمار الجرثومي أو تلف الأنسجة المضيف الاستجابة المناعية15،16. عالمياً، ومع ذلك، تستخدم فقط أنثى الحيوانات للبحوث UTI. وفي الواقع، لاحظنا العديد من الدراسات، لأسباب التشريحية، قسطرة للفئران الذكور ليس ممكناً13،17،،من1819. في الآونة الأخيرة، قد وصف نهج العمليات جراحية لتقطير الذكور الذي يتم فتح البطن، المثانة هو المشردين خارجياً عن طريق تطبيق ضغط لطيف على فتح في البطن، ويتم حقن البكتيريا في المثانة20. ويتيح هذا النهج العدوى الذكور، على حساب التدخل الجراحي. وهكذا، يتضمن تحذيراً رئيسية لهذا النهج تأثير الالتهاب، على نتائج الإصابة مثل القدرة على حمل استجابة التئام الالتهابات إلى شق21. كما تشمل مصالحنا فهم التحيز القائم على الجنس في التصدي للمرض، قمنا بتطوير طريقة لتقطير إينترافيسيكال البكتيرية في الفئران الذكور أكثر تطابقاً مع النهج transurethral غير الجراحية الراسخة المستخدمة في القوارض الإناث22 .
نموذجنا تستند منهجية المتبعة، ويوفر القدرة على مقارنة مباشرة الاستجابة المناعية المضيف إلى UTI في الحيوانات الذكور والإناث. هذا الأسلوب سوف تسمح بتشريح للفوارق القائمة على الجنس في الإصابة، ويحتمل أن توفر القرائن الجزيئية والخلوية للفروق وضوحاً في حساسية واستجابة للإصابة بين الجنسين. بالإضافة إلى ذلك، يحتوي هذا النموذج قيمة أبعد من الدراسات UTI، يسمح بإنشاء نماذج للتحقيق في الأمراض الأخرى المرتبطة بالمثانة، مثل سرطان المثانة والبروستاتا ومتلازمة المثانة تحت أو عبر active والتهاب المثانة الخلالي.
Protocol
Representative Results
Discussion
يوفر العديد من الفرص الجديدة للبحث في تأثير الجنس على أمراض المثانة المخاطية تقطير transurethral من الفئران الذكور، ولكن أيضا تحديات عدة. قبل كل شيء، قيد واحد أن تقطير يمكن في البداية أن تكون صعبة من الناحية التقنية، أدى إلى التهاب المفرط أثناء الإدراج القسطرة. يمكن تحقيق تحسن في أسلوب بتقطير فئ…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ونحن نشكر الدكتور ماتيو روسو لقراءة نقدية المخطوطة و “مختبر إيمونوبيولوجي الجذعية” لأفكارهم المفيدة أثناء وضع هذا البروتوكول والمشروع. هذا العمل كان مدعومة جزئيا بتمويل من “الاتحاد الأوروبي السابعة إطار برنامج ماري كوري العمل” (PCIG11-GA-2012-3221170، وعلم الأورام المناعية لابيكس (ماي).
Materials
| BD Insyte Autoguard Shielded IV Catheters 24G, 0.7 mm external diameter, 14 mM long | BD Medical | 381811 or 381411* | * catalog number is country-dependent |
| inoculating loop | Greiner Bio-One | 731171 | |
| LB Miller broth | Difco | 244620 | |
| LB Miller agar | Difco | 244520 | |
| Cuvettes | Bio-rad | 223-9955 | |
| syringes | B Braun | 9166017V | |
| Thumb (Adson) forceps | Fine Science Tools | 11006-12 | |
| 5 mL tubes, polypropylene | Falcon | 352063 | |
| Tissue Ruptor disposable probes | Qiagen | 990890 | |
| 15 mL flip cap tubes | Thermo Scientific | 362694 | |
| DNAse | Invitrogen | 18047019 | |
| Liberase TM | Sigma-Aldrich | 5401119001 | should be aliquotted and stored at -20 °C to avoid repeated freeze-thaw |
| 100 µM MACS SmartStrainers | Miltenyi | 130-098-463 | compatible with 15 mL tubes, preferred |
| 100 µm cell strainers | Falcon | 352360 | compatible with 50 mL tubes, if MACS Smart Strainers are not available |
| 96 well plate | Falcon | 353077 | |
| Fc block | BD Pharmingen | 553142 | anti-CD16/CD32 |
| anti-mouse CD45 antibody | BD Biosciences | 561487 | many different fluorescent conjugation options are available |
| 5 mL tubes polystyrene with filter cap | Falcon | 352235 | |
| insulin syringe | Terumo | BS05M2913 | |
| hand held homogenizer | Qiagen | 9001272 | TissueRuptor |
| flow cytometer | BD Biosciences | N/A | Fortessa SORP |
| Flow cytometry software | BD Biosciences | N/A | Diva |
References
- Hooton, T. M., Stamm, W. E. Diagnosis and treatment of uncomplicated urinary tract infection. Infect Dis Clin North Am. 11 (3), 551-581 (1997).
- Harper, M., Fowlis, G. Management of urinary tract infections in men. Trends in Urology, Gynaecology & Sexual Health. 12 (1), 30-35 (2007).
- Foxman, B. The epidemiology of urinary tract infection. Nat Rev Urol. 7 (12), 653-660 (2010).
- Lipsky, B. A. Urinary tract infections in men. Epidemiology, pathophysiology, diagnosis, and treatment. Ann Intern Med. 110 (2), 138-150 (1989).
- Conway, L. J., Carter, E. J., Larson, E. L. Risk Factors for Nosocomial Bacteremia Secondary to Urinary Catheter-Associated Bacteriuria: A Systematic Review. Urol Nurs. 35 (4), 191-203 (2015).
- Markle, J. G., Fish, E. N. SeXX matters in immunity. Trends Immunol. 35 (3), 97-104 (2014).
- Yu, C. Y., Whitacre, C. C. Sex, MHC and complement C4 in autoimmune diseases. Trends Immunol. 25 (12), 694-699 (2004).
- Castelao, J. E., et al. Gender- and smoking-related bladder cancer risk. J Natl Cancer Inst. 93 (7), 538-545 (2001).
- Donsky, H., Coyle, S., Scosyrev, E., Messing, E. M. Sex differences in incidence and mortality of bladder and kidney cancers: national estimates from 49 countries. Urol Oncol. 32 (1), 40-e31 (2014).
- Garg, T., et al. Gender Disparities in Hematuria Evaluation and Bladder Cancer Diagnosis: A Population-Based Analysis. J Urol. , (2014).
- Dobruch, J., et al. Gender and Bladder Cancer: A Collaborative Review of Etiology, Biology, and Outcomes. Eur Urol. , (2015).
- Hsu, J. W., et al. Decreased tumorigenesis and mortality from bladder cancer in mice lacking urothelial androgen receptor. Am J Pathol. 182 (5), 1811-1820 (2013).
- El Behi, M., et al. An essential role for decorin in bladder cancer invasiveness. EMBO Mol Med. 5 (12), 1835-1851 (2013).
- Foxman, B. Epidemiology of urinary tract infections: incidence, morbidity, and economic costs. Am J Med. 113, 05S-13S (2002).
- Ingersoll, M. A., Kline, K. A., Nielsen, H. V., Hultgren, S. J. G-CSF induction early in uropathogenic Escherichia coli infection of the urinary tract modulates host immunity. Cell Microbiol. 10 (12), 2568-2578 (2008).
- Mora-Bau, G., et al. Macrophages Subvert Adaptive Immunity to Urinary Tract Infection. PLoS Pathog. 11 (7), e1005044 (2015).
- Oliveira, P. A., et al. Technical Report: Technique of Bladder Catheterization in Female Mice and Rats for Intravesical Instillation in Models of Bladder Cancer. (Conference Title)39th Scand-LAS and ICLAS Joint Meeting. 36, 5-9 (2009).
- Seager, C. M., et al. Intravesical delivery of rapamycin suppresses tumorigenesis in a mouse model of progressive bladder cancer. Cancer Prev Res (Phila). 2 (12), 1008-1014 (2009).
- Hagberg, L., et al. Ascending, unobstructed urinary tract infection in mice caused by pyelonephritogenic Escherichia coli of human origin). Infect Immun. 40 (1), 273-283 (1983).
- Olson, P. D., Hruska, K. A., Hunstad, D. A. Androgens Enhance Male Urinary Tract Infection Severity in a New Model. J Am Soc Nephrol. , (2015).
- Knipper, J. A., et al. Interleukin-4 Receptor alpha Signaling in Myeloid Cells Controls Collagen Fibril Assembly in Skin Repair. Immunity. 43 (4), 803-816 (2015).
- Hung, C. S., Dodson, K. W., Hultgren, S. J. A murine model of urinary tract infection. Nat Protoc. 4 (8), 1230-1243 (2009).
- Wright, K. J., Seed, P. C., Hultgren, S. J. Development of intracellular bacterial communities of uropathogenic Escherichia coli depends on type 1 pili. Cell Microbiol. 9 (9), 2230-2241 (2007).
