小动物模型尿路感染的实验研究: 男性和女性的经尿道插管
Summary
建立的模型, 经尿道小鼠导尿, 允许研究膀胱疾病, 包括泌尿道感染, 但只能在女性进行。一个新的男性经尿道灌注的模式, 在这里提出, 将使研究在一个地区的特点是强的临床和流行病学差异的性别。
Abstract
泌尿道感染在世界范围内非常普遍, 引起严重的发病率和医疗费用。小动物模型, 准确地反映疾病的建立和进展, 允许解剖宿主-病原体相互作用和产生的免疫力感染。在小鼠, 膀胱灌注肾炎的大肠杆菌, 致病剂在85% 以上的社区获得性尿路感染, 重述的许多阶段的感染者观察到的人。然而, 直到最近, 泌尿感染只能以雌性动物为模型。这一限制阻碍了研究泌尿和其他膀胱疾病, 如癌症的性别相关的差异。在这里, 我们描述一种方法来灌输雄性小鼠, 允许直接比较雌性和雄性动物, 并提供一个详细的协议, 以评估膀胱组织的流式细胞仪作为一种手段, 更好地了解宿主对感染的反应。这些方法将有助于确定在泌尿系和其他膀胱相关疾病中所观察到的性别偏见的寄主因素。
Introduction
泌尿道感染是发达国家最常见的感染之一1。在新生儿和老年人中, 女性和男性的感染率相似,2。绝经前的成年女性, 但是, 有一个大大增加的发病率社区获得性尿路感染相比, 男性2,3。鉴于这一疾病主要影响妇女, 基础和临床研究压倒性地集中在女性尿路感染。然而, 在男性泌尿感染是一个重要的和理解的医疗保健挑战4。事实上, 由于男性泌尿系感染与发病率较高有关, 这些传染病通常被定义为复杂的4,5。
随着我们对性别偏见在生理学和病理学中的核心作用的理解, 我们需要新的方法来探索这一以前被忽视的疾病方面。性别差异在免疫和感染中起着至关重要的作用;女性自身免疫性疾病的发病率较高, 而男性更容易受到某些感染, 如结核病、疟疾和 HIV6,7。膀胱癌, 另一个泌尿系病理, 是显着更普遍的男性比妇女, 和几项研究显示了作用的雄激素在发展的恶性肿瘤8,9,10,11 ,12。然而, 值得注意的是, 由于无法反复 catheterize 雄性小鼠13, 对膀胱癌的膀胱灌注治疗的研究完全是在雌性动物身上进行的。
对泌尿学发病机制的研究主要依赖于啮齿动物的感染模型 (如、小鼠和大鼠)。小鼠尿路感染模型可能采用 uropathogens 最初孤立于人类传染病, 如肾炎大肠杆菌(UPEC),克雷伯杆菌,肠球菌,葡萄球菌, 或变形杆菌14。通常情况下, 细菌被引入膀胱通过导尿管的尿道。继感染后, 膀胱和肾脏可以被移除, 以评估特定的感染参数, 如细菌定植、组织损伤或宿主免疫应答15,16。然而, 普遍的, 只有雌性动物被用于泌尿的研究。事实上, 许多研究指出, 由于解剖原因, 男性小鼠的插管是不可能的13,17,18,19。最近, 对男性灌输的外科手术方法已经被描述, 在其中腹部打开, 膀胱是外部流离失所通过施加温和的压力, 在腹部的开放, 细菌被注射到膀胱20。这种方法能使男性感染, 以手术治疗为代价。因此, 这种方法的一个主要的告诫包括炎症的影响, 对感染的结果, 如潜在的诱导抗炎伤口愈合的反应的切口21。由于我们的兴趣包括对疾病的性别偏见的理解, 我们开发了一种在雄性小鼠体内进行细菌膀胱灌注的方法, 它与长期建立的非手术电切法在雌性啮齿动物中的应用更加吻合22.
我们的模型建立在一个既定的方法和提供的能力, 直接比较宿主免疫反应与泌尿系统感染的雌性和雄性动物。这种方法将允许解剖的性别差异的感染, 并可能提供分子和细胞线索的明显差异的敏感性和反应的性别感染。此外, 这一模式的价值超越了泌尿系研究, 允许建立模型, 以调查其他膀胱相关疾病, 如膀胱癌, 前列腺炎, 下或过活动膀胱综合征, 和间质性膀胱炎。
Protocol
Representative Results
Discussion
经尿道电切的雄性小鼠对膀胱黏膜疾病的影响提供了许多新的研究机会, 但也提出了一些挑战。首先, 一个限制是, 灌输可能最初证明是技术上的困难, 导致过度炎症在导管插入。技术的改进可以通过用有色溶液注入死老鼠来实现, 如埃文斯蓝染料。为了证实注入成功, 膀胱应进行视觉检查和灌输的液体的体积可以用结核菌素注射器的提取评估。缓慢的, 温和的运动的重要性不能被夸大: 不应该有阻力…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
我们感谢马修博士在本议定书和项目的发展过程中对树突免疫的手稿和实验室的批判性阅读。这项工作得到了欧洲联盟第七框架方案居里夫人行动 (PCIG11-GA-2012-3221170 和免疫肿瘤学 LabEx (马伊) 的资助。
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 |
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