Инфекции мочевыводящих путей в небольшой животной модели: трансуретральная катетеризация мужские и женские мышей
Summary
Установленной модели трансуретральная катетеризация мышей позволяет исследование мочевого пузыря патологий, включая инфекции мочевыводящих путей, но может быть выполнена только у самок. Новая модель мужского трансуретральная инстилляции, представленные здесь, позволят исследования в области отмечен сильный клинических и эпидемиологических различия между полами.
Abstract
Инфекции мочевыводящих путей (UTI) чрезвычайно распространены по всему миру, неся значительные заболеваемости и здравоохранение связанные расходы. Малые животные модели, которые точно отражают создание болезни и прогрессии, разрешить рассечение хост возбудитель взаимодействий и поколения иммунитет к инфекции. В мышей внутрипузырной инстилляции uropathogenic E. coli, возбудителя в более чем 85% сообщества приобрела UTI, резюмирует многие из стадии инфекции, наблюдается в организме человека. До недавнего времени, однако, UTI может только быть смоделированы в женских животных. Это ограничение затрудняет исследование половых различий в UTI, а также другие мочевого пузыря патологий, таких как рак. Здесь мы опишем способ привить мышей-самцов, которые позволяет прямое сравнение между женской и мужской животных и предоставить подробный протокол для оценки ткани мочевого пузыря подачей cytometry в качестве средства лучше понять разместить ответы на инфекции. Вместе эти подходы будут способствовать идентификации узла факторов, которые способствуют секс предубеждения, наблюдается в Ути и других заболеваний мочевого пузыря связанные.
Introduction
Инфекции мочевыводящих путей (UTI) являются одним из наиболее распространенных инфекций в развитых странах1. Показатели инфицирования похожи между женщин и мужчин среди новорожденных и пожилых2. Пременопаузе взрослых женщин, однако, имеют значительно возросла заболеваемость внебольничной UTI, по сравнению с мужчинами2,3. Учитывая, что это заболевание влияет главным образом женщин, фундаментальных и клинических исследований преимущественно уделялось UTI у самок. Однако ИМП в мужчин является значительным и изученными здравоохранения вызов4. Действительно потому что UTI у мужчин связаны с более высокой заболеваемости, эти инфекции обычно определяются как сложные4,5.
Как развивается наше понимание центральной роли пола предубеждения в физиологии и патологии, новые методы обязаны изучить этот аспект ранее запущенных заболеваний. Половые различия играют важную роль в иммунитет и инфекции; женщины имеют высокий уровень аутоиммунных заболеваний, в то время как мужчины более чувствительны к определенных инфекций, таких как туберкулез, малярия и ВИЧ6,7. Рак мочевого пузыря, другой урологической патологии, значительно чаще у мужчин, чем женщин, и несколько исследований показали роль андрогенов в развитии злокачественных8,9,10,11 ,12. Примечательно однако, расследование внутрипузырной терапии рака мочевого пузыря выполняется исключительно в женских животных, из-за неспособности неоднократно catheterize мышей-самцов13.
Изучение патогенеза UTI опирается на грызунов моделей инфекции (например, мышей и крыс). Мышиных моделях UTI может нанимать uropathogens первоначально изолирован от человеческих инфекций, таких как uropathogenic E. coli (УПЭК), нейтрофилов, Enterococcus, стафилококкили Proteus14. Как правило бактерии внедряются в мочевой пузырь через катетеризация мочеиспускательного канала. После инфекции, резервуары и почек могут быть удалены для оценки конкретных параметров инфекции, такие как бактериальной колонизации, повреждение тканей или принимающей иммунный ответ15,16. Универсально однако, только женщины животные используются для исследования UTI. Действительно многие исследования отметили, что, из-за анатомических причин, катетеризация самцов мышей не является возможным13,,1718,19. Совсем недавно хирургический подход к мужской инстилляции был описан, в котором открыт живота, мочевого пузыря внешне перемещенных, применяя мягкое давление открытия в области живота и бактерии вводят в мочевой пузырь20. Этот подход позволяет мужчин инфекции, ценой хирургическое вмешательство. Таким образом основной нюанс этот подход включает в себя влияние воспаления, на результатах инфекции, такие как потенциал, чтобы побудить противовоспалительные-заживление ответ на разрез21. Как наши интересы включают в себя понимание пола предвзятость в ответ на болезнь, мы разработали метод бактериального внутрипузырной инстилляции в мышей-самцов, которое больше соответствует давно нехирургических трансуретральная подход, используемый в женских грызуны22 .
Наша модель основывается на установившейся методологии и предоставляет возможность напрямую сравнивать иммунного ответа на ИМП в женских и мужских животных. Этот метод позволят рассечение-признаку различий в инфекции и потенциально предлагают молекулярных и клеточных ключи к выраженным различия в чувствительности и реакции на инфекции между полами. Кроме того эта модель имеет значение за пределами UTI исследования, позволяя создание моделей для расследования других мочевого пузыря ассоциированных заболеваний, как рак мочевого пузыря, простатит, под или над активной мочевого пузыря синдром и интерстициальный цистит.
Protocol
Representative Results
Discussion
Трансуретральная инстилляции самцов мышей предлагает множество новых возможностей исследования в влияние секса на заболевание слизистой мочевого пузыря, но и представляет ряд проблем. Прежде всего, одно ограничение является, что инстилляций может первоначально оказаться технически…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Мы благодарим д-р Мэтью Rousseau для критических чтении рукописи и Лаборатория дендритных иммунобиологии за их полезные идеи в ходе разработки этого протокола и проекта. Эта работа была поддержана в части финансирования от действий Европейского союза седьмой рамочной программы Мари Кюри (PCIG11-GA-2012-3221170 и LabEx иммуно-онкология (МАИ).
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).
