Summary

מודל Murine של הקבוצה B<em> סטרפטוקוקוס</em> נרתיקי Colonization

Published: November 16, 2016
doi:

Summary

מטרת פרוטוקול זה היא לחקות קבוצה אנושית B Streptococcus (GBS) קולוניזציה וגינלית במודל בעכברים. שיטה זו עשויה לשמש כדי לחקור תגובות מארחות חיסוניות וגורם חיידקי תורם התמדת נרתיק GBS, כמו גם לבחון אסטרטגיות טיפוליות.

Abstract

סטרפטוקוקוס agalactiae (מהקבוצה B Streptococcus, GBS), הוא למעצמה קולוניאלית גראם חיובי, ללא תסמינים של מערכת העיכול האנושית ודרכי נרתיק של 10 – 30% ממבוגרים. אצל אנשים החיסון נפגעת, בילודים כולל, נשים בהריון, קשישים, GBS עלול לעבור פתוגן פולשנית גרימת אלח דם, דלקת פרקים, דלקת ריאות, דלקת קרום המוח. בגלל GBS הוא הפתוגן חיידקי מובילה של ילודים, מניעה הנוכחית מורכבת ההקרנה הריון מאוחר לגרורות GBS בנרתיק וטיפול אנטיביוטי שלאחר מכן peripartum של אמהות GBS חיובי. נטלו נרתיק GBS כבד הוא גורם סיכון למחלה והתנחלות בילוד. למרבה הצער, מעט מאוד ידוע על המארח וגורם חיידקי מקדמים או להתיר GBS קולוניזציה וגינלית. פרוטוקול זה מתאר טכניקה להקמת קולוניזציה וגינלית GBS המתמשכת באמצעות דגימה אחת β-אסטרדיול טרום טיפול יומי לקבוע לואה חיידקיםד. זה שיטות לפרטים נוספים כדי לנהל סוגי טיפולים נוספים או ריאגנטים עניין לאסוף נוזל שטיפה וגינלית ורקמות במערכת הרבייה. במודל עכבר זה יהיה עוד יותר את ההבנה של יחסי הגומלין GBS-המארח בתוך סביבת הנרתיק, אשר יוביל טיפולית מעניינת פוטנציאל לשלוט קולוניזציה הנרתיק של האם במהלך ההריון כדי למנוע העברת לגבי הילוד פגיע. זה גם יהיה עניין להגדיל את הבנתנו אינטראקציות חיידקי מארח כלליות בדרכי הנרתיק הנשיות.

Introduction

סטרפטוקוקוס agalactiae, מקבוצה B Streptococcus (GBS), הוא חיידק כמוס, גראם חיוביים אשר מבודד לעתים קרובות מהבטן בדרכי המין והשתן של מבוגרים בריאים. בשנות ה -1970, GBS התגלה בתור הסוכן המוביל לתמותה בילוד זיהומיות, עם למעלה מ -7,000 מקרים של המחלה בילוד בשנה 1. מחלה מוקדמת GBS (סוף יום) מתרחשת בשעות או בימים הראשונים של החיים, נשאלת דלקת ריאות או מצוקה נשימתית, ולעתים קרובות מתפתח אלח דם, ואילו מחלות בגיל מאוחר (לוד) מתפתח לאחר מספר חודשים ומציג עם בקטרמיה, אשר לעתים קרובות ומקדמות דלקת קרום המוח 2. החל משנת 2002, המרכז לבקרת מחלות ומניעתן ממליץ על בדיקה אוניברסלית עבור קולוניזציה וגינלית GBS ב הריון מאוחר וטיפול מונע אנטיביוטי במהלך הלידה (IAP) כדי GBS חיובי אמהות 1. למרות הירידה של המחלה מוקדמת בכ -1,000 מקרים בארצות הברית מדי שנה בשל IAP,GBS נשאר הגורם המוביל של אלח דם בילוד מוקדם, ו התרחשות מאוחרת נשארת 1 מעושה. בין אם ברחם, בזמן הלידה, או אפילו במקרים בגיל מאוחר, חשיפה לידתי עד GBS דורשת הישרדות, משוכל באמצעות מספר סביבות מארחות ומחסומים, התחמקות חיסונית, וכן, במקרה של דלקת קרום מוח, חציית דם הפיקוח ההדוק מוח 2. Upstream של אינטראקציות הארסיות אלה בתוך הילוד הוא קולוניזציה הראשונית של מערכת הנרתיק האימהית. אימהי שיעורי קולוניזציה וגינלית GBS נעים בין 8-18% במדינות מפותחות ומתפתחות, עם שיעור ממוצע מוערך של 12.7% 3,4. קולוניזציה GBS בדרך בנרתיק במהלך ההריון יכולה להיות קבועה, לסירוגין, או בעלת אופי ארעי בקרב נשים בודדות 5. נקודה מעניינת הוא אימהית גיל> 36 שנים קשורות קולוניזציה המתמשכת 6. גורמי סיכון ביולוגי סוציו אקונומי רבים להתיישבות הנרתיק GBSזוהה. גורמים ביולוגיים כוללים קולוניזציה GBS העיכול והיעדר לקטובצילוס בתוך הבטן. עם זאת, מוצא אתני, השמנת יתר, היגיינה, פעילות מינית גם קושרו עם מרכבת 7 נרתיק GBS.

למרות לשמצה בגרימת זיהומים בילוד, GBS גורם גם מגוון של זיהומים אימהיים הוא peripartum ולאחר לידה. מרכבת GBS היא גדלה אצל נשים עם הצגת דלקת נרתיק 8 ו, במקרים מסוימים, יכולה להיות אפילו את ישות מחל 9. בנוסף, התרוממות GBS באיברי הרבייה במהלך ההריון עלולה לגרום זיהום תוך-שפיר או chorioamnionitis 10. יתר על כן, ב עד 3.5% מכלל ההריונות, GBS מפיצה לשלפוחית השתן לגרום לזיהום בדרכי השתן או בקטרוריה אסימפטומטית 11. בקטרוריה GBS במהלך ההריון קשורה לסיכון מוגבר של קדחת לידתית, chorioamnionitis, לידה מוקדמת, ואת prematurקרע הדואר של ממברנות 12. יחדיו, בנוכחות GBS בתוך מערכת הנרתיק קשורה לזיהומים של רקמות מארחים מרובים, ואת היכולת לבטל GBS מן הנישה הזו הוא הכרחי עבור שניהם בריאות האם בילוד.

עד לאחרונה, רוב העבודה בחינת אינטראקציות GBS עם מערכת הצרויקו הוגבל מודלים תא במבחנה 13-15. ניסויים במבחנה אלה חשפו גורמי חיידקיים שחשובים לדבקות, כוללים חלבוני משטח כזה חוזר פילים ו סרין עשיר 17,18, כמו גם מערכות רגולטוריות דו רכיבים 15,19 ותגובת התעתיק העולמית של האפיתל נרתיקית GBS 19. עם זאת, על מנת להבהיר את מארח חיידק האינטראקציות באופן מלא בתוך מערכת הנרתיק, במודל חיה חזק הכרחי. עבודה מוקדמת הראתה כי GBS ניתן להשבה מתוך בדרכי הנרתיק של עכברים מחוסנים 20,21 וחולדות <sup> 22 בשני תנאים בהריון שאינן בהריון. בשנת 2005, קולוניזציה וגינלית GBS לטווח קצר הייתה דגם בעכברים כדי לבחון את היעילות של אנזים ממס הפאג לטיפול GBS בנרתיק פני תקופה של 24 שעות 23. מספר שנים לאחר מכן, במודל של עכברי קולוניזציה וגינלית לטווח ארוך GBS פותח ללמוד גורמים המארח חיידקי מסדירי התמדת GBS. מודל זה זיהה מספר גורמים GBS תורם קולוניזציה, כולל הנספחים משטח 17,18 ומערכות דו רכיבי GBS 19,24. מודל זה תרם לזיהוי מנגנוני התגובה מארח 19,25 ו שימש כדי לבדוק אסטרטגיות טיפוליות שונות, כולל פפטידים אימונו-26 ו פרוביוטיקה 27. פרוטוקול זה נותן את ההדרכה הדרושה כדי לחסן GBS לדרכי עכבר הנרתיק ולאחר מכן לעקוב קולוניזציה ולאסוף דגימות עבור ניתוחים נוספים.

Protocol

כל העבודה בבעלי החיים אושרה על ידי משרד טיפול בבעלי חי מעבדה בסן דייגו סטייט ועורך תחת סטנדרטי וטרינרים קבלו. עכברים נקבה, גיל 8 – 16 שבועות, שימשו לפיתוח שיטה זו. 1. הזרקת הכנה Intraperitoneal של β-אסטרדיול <li style=";text-align:right;direction…

Representative Results

במהלך הפיתוח של המודל הזה, תצפיות מרובות נעשו לגבי הגורמים המשפיעים על משך קולוניזציה וגינלית GBS. כדי לקבוע כיצד לשלב הייחום בבית משפיע חיסון התמדה חיידקי GBS, עכברים בוימו ביום של חיסון באמצעות נוזל שטיפה וגינלית. איור 1 מדגים את ארבעת השלבי?…

Discussion

כדי לקדם את קידום ההבנה של אינטראקציות GBS עם שני מארח חיידקים אחרים בהקשר של המארח, במודל חיה נדרש. עבודה זו מתארת ​​את ההיבטים הטכניים של הקמת קולוניזציה וגינלית GBS בעכברים. פרוטוקול זה משיג> 90% קולוניזציה של עכברים ללא שימוש בהרדמה לחסן חיידקים או לאסוף דגימות ספו?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

We would like to thank the vivarium manager and staff at San Diego State University for support with animal husbandry. During this work, K.A.P. was supported by an ARCS scholarship and a fellowship from the Inamori Foundation. K.S.D. is supported by an R01 grant, NS051247, from the National Institutes of Health.

Materials

Sesame oil  Sigma Aldrich S3547-250ML
β-Estradiol  Sigma Aldrich E8875-1G CAUTION: Wear appropriate PPE. β-estradiol can be absorbed through the skin and mucosal surfaces. 
200 μL gel loading pipette tips  USA Scientific 1252-0610
Urethro-genital, sterile, calcium alginate swabs Puritan 25-801 A 50
CHROMagar StrepB DRG International SB282
Todd Hewitt Broth Hardy Diagnostics 7161C
18 G, 1.5 inch needles BD 305199
26 G, 0.5 inch needles BD 305111
10 mL syringes BD 309604
1 mL syringes BD 309659
0.45 μm PVDF syringe filters Whatman 6900-2504
Dulbecco's Phosphate-Buffered Salt Solution 1X Corning 21-031-CV

References

  1. Verani, J. R., McGee, L., Schrag, S. J. Prevention of perinatal group B streptococcal disease–revised guidelines from CDC. MMWR. Recomm. Rep. 59 (RR-10), 1-36 (2010).
  2. Maisey, H. C., Doran, K. S., Nizet, V. Recent advances in understanding the molecular basis of group B Streptococcus virulence. Expert Rev. Mol. Med. 10, e27 (2008).
  3. Regan, J. A., Klebanoff, M. A., Nugent, R. P. The epidemiology of group B streptococcal colonization in pregnancy. Vaginal Infections and Prematurity Study Group. Obstet. Gynecol. 77 (4), 604-610 (1991).
  4. Stoll, B. J., Schuchat, A. Maternal carriage of group B streptococci in developing countries. Pediatr. Infect. Dis. J. 17 (6), 499-503 (1998).
  5. Brzychczy-Wloch, M., et al. Dynamics of colonization with group B streptococci in relation to normal flora in women during subsequent trimesters of pregnancy. New Microbiol. 37 (3), 307-319 (2014).
  6. Manning, S. D., Lewis, M. A., Springman, A. C., Lehotzky, E., Whittam, T. S., Davies, H. D. Genotypic diversity and serotype distribution of group B streptococcus isolated from women before and after delivery. Clin. Infect. Dis. 46 (12), 1829-1837 (2008).
  7. Le Doare, K., Heath, P. T. An overview of global GBS epidemiology. Vaccine. 31 (Suppl 4), D7-D12 (2013).
  8. Jensen, N. E., Andersen, B. L. The prevalence of group B streptococci in human urogenital secretions. Scand. J. Infect. Dis. 11 (3), 199-202 (1979).
  9. Honig, E., Mouton, J. W., van der Meijden, W. I. Can group B streptococci cause symptomatic vaginitis?. Infect. Dis. Obstet. Gynecol. 7 (4), 206-209 (1999).
  10. Muller, A. E., Oostvogel, P. M., Steegers, E. A., Dorr, P. J. Morbidity related to maternal group B streptococcal infections. Acta Obstet. Gynecol. Scand. 85 (9), 1027-1037 (2006).
  11. Ulett, K. B., et al. Diversity of group B streptococcus serotypes causing urinary tract infection in adults. J. Clin. Microbiol. 47 (7), 2055-2060 (2009).
  12. Kessous, R., et al. Bacteruria with group-B streptococcus: is it a risk factor for adverse pregnancy outcomes?. J. Matern. Fetal. Neonatal. Med. 25 (10), 1983-1986 (2012).
  13. Jelìnková, J., Grabovskaya, K. B., Rýc, M., Bulgakova, T. N., Totolian, A. A. Adherence of vaginal and pharyngeal strains of group B streptococci to human vaginal and pharyngeal epithelial cells. Zentralbl. Bakteriol. Mikrobiol. Hyg. A. 262 (4), 492-499 (1986).
  14. Zarate, G., Nader-Macias, M. E. Influence of probiotic vaginal lactobacilli on in vitro adhesion of urogenital pathogens to vaginal epithelial cells. Lett. Appl. Microbiol. 43 (2), 174-180 (2006).
  15. Johri, A. K., et al. Transcriptional and proteomic profiles of group B Streptococcus type V reveal potential adherence proteins associated with high-level invasion. Infect. Immun. 75 (3), 1473-1483 (2007).
  16. Park, S. E., Jiang, S., Wessels, M. R. CsrRS and environmental pH regulate group B streptococcus adherence to human epithelial cells and extracellular matrix. Infect. Immun. 80 (11), 3975-3984 (2012).
  17. Sheen, T. R., Jimenez, A., Wang, N. Y., Banerjee, A., van Sorge, N. M., Doran, K. S. Serine-rich repeat proteins and pili promote Streptococcus agalactiae colonization of the vaginal tract. J. Bacteriol. 193 (24), 6834-6842 (2011).
  18. Wang, N. Y., et al. Group B streptococcal serine-rich repeat proteins promote interaction with fibrinogen and vaginal colonization. J. Infect. Dis. 210 (6), 982-991 (2014).
  19. Patras, K. A., et al. Group B Streptococcus CovR regulation modulates host immune signalling pathways to promote vaginal colonization. Cell. Microbiol. 15 (7), 1154-1167 (2013).
  20. Furtado, D. Experimental group B streptococcal infections in mice: hematogenous virulence and mucosal colonization. Infect. Immun. 13 (5), 1315-1320 (1976).
  21. Cox, F. Prevention of group B streptococcal colonization with topically applied lipoteichoic acid in a maternal-newborn mouse model. Pediatr. Res. 16 (10), 816-819 (1982).
  22. Ancona, R. J., Ferrieri, P. Experimental vaginal colonization and mother-infant transmission of group B streptococci in rats. Infect. Immun. 26 (2), 599-603 (1979).
  23. Cheng, Q., Nelson, D., Zhu, S., Fischetti, V. A. Removal of group B streptococci colonizing the vagina and oropharynx of mice with a bacteriophage lytic enzyme. Antimicrob. Agents Chemother. 49 (1), 111-117 (2005).
  24. Faralla, C., et al. Analysis of two-component systems in group B Streptococcus shows that RgfAC and the novel FspSR modulate virulence and bacterial fitness. mBio. 5 (3), e00870-e00814 (2014).
  25. Patras, K. A., Rösler, B., Thoman, M. L., Doran, K. S. Characterization of host immunity during persistent vaginal colonization by. Group B Streptococcus. Mucosal Immunol. 8 (6), 1339-1348 (2015).
  26. Cavaco, C. K., et al. A novel C5a-derived immunobiotic peptide reduces Streptococcus agalactiae colonization through targeted bacterial killing. Antimicrob. Agents Chemother. 57 (11), 5492-5499 (2013).
  27. Patras, K. A., Wescombe, P. A., Rösler, B., Hale, J. D., Tagg, J. R., Doran, K. S. Streptococcus salivarius K12 limits group B Streptococcus vaginal colonization. Infect. Immun. 83 (9), 3438-3444 (2015).
  28. Shimizu, S. Routes of administration. The Laboratory Mouse. Chapter. 32, 534-535 (2004).
  29. Caligioni, C. S. Assessing reproductive status/stages in mice. Curr. Protoc. Neurosci. 48, A.4I.1-A.4I.8 (2009).
  30. Furr, P. M., Hetherington, C. M., Taylor-Robinson, D. The susceptibility of germ-free, oestradiol-treated, mice to Mycoplasma hominis. J. Med. Microbiol. 30 (3), 233-236 (1989).
  31. Mosci, P., et al. Mouse strain-dependent differences in estrogen sensitivity during vaginal candidiasis. Mycopathologia. 175 (1-2), 1-11 (2013).
  32. Poisson, D. M., Chandemerle, M., Guinard, J., Evrard, M. L., Naydenova, D., Mesnard, L. Evaluation of CHROMagar StrepB: a new chromogenic agar medium for aerobic detection of Group B Streptococci in perinatal samples. J. Microbiol. Methods. 82 (3), 238-242 (2010).
  33. Carey, A. J., et al. Infection and cellular defense dynamics in a novel 17beta-estradiol murine model of chronic human group B streptococcus genital tract colonization reveal a role for hemolysin in persistence and neutrophil accumulation. J. Immunol. 192 (4), 1718-1731 (2014).
  34. Randis, T. M., et al. Group B Streptococcus beta-hemolysin/cytolysin breaches maternal-fetal barriers to cause preterm birth and intrauterine fetal demise in vivo. J. Infect. Dis. 210 (2), 265-273 (2014).
  35. Gendrin, C., et al. Mast cell degranulation by a hemolytic lipid toxin decreases GBS colonization and infection. Sci Adv. 1 (6), e1400225 (2015).
  36. Santillan, D. A., Rai, K. K., Santillan, M. K., Krishnamachari, Y., Salem, A. K., Hunter, S. K. Efficacy of polymeric encapsulated C5a peptidase-based group B streptococcus vaccines in a murine model. Am. J. Obstet. Gynecol. 205 (3), e1-e8 (2011).
  37. De Gregorio, P. R., Juárez Tomás, M. S., Nader-Macìas, M. E. Immunomodulation of Lactobacillus reuteri CRL1324 on Group B Streptococcus Vaginal Colonization in a Murine Experimental Model. Am. J. Reprod. Immunol. 75 (1), 23-35 (2016).
  38. Whidbey, C., et al. A streptococcal lipid toxin induces membrane permeabilization and pyroptosis leading to fetal injury. EMBO Mol. Med. 7 (4), 488-505 (2015).
  39. Santillan, D. A., Andracki, M. E., Hunter, S. K. Protective immunization in mice against group B streptococci using encapsulated C5a peptidase. Am. J. Obstet. Gynecol. 198 (1), e1-e6 (2008).
  40. Cheng, Q., Fischetti, V. A. Mutagenesis of a bacteriophage lytic enzyme PlyGBS significantly increases its antibacterial activity against group B streptococci. Appl. Microbiol. Biotechnol. 74 (6), 1284-1291 (2007).
  41. De Gregorio, P. R., Juárez Tomás, M. S., Leccese Terraf, M. C., Nader-Macìas, M. E. In vitro and in vivo effects of beneficial vaginal lactobacilli on pathogens responsible for urogenital tract infections. J. Med. Microbiol. 63 (Pt 5), 685-696 (2014).
  42. De Gregorio, P. R., Juárez Tomás, M. S., Leccese Terraf, M. C., Nader-Macìas, M. E. Preventive effect of Lactobacillus reuteri CRL1324 on Group B Streptococcus vaginal colonization in an experimental mouse model. J. Appl. Microbiol. 118 (4), 1034-1047 (2015).
  43. Carey, A. J., et al. Interleukin-17A Contributes to the Control of Streptococcus pyogenes Colonization and Inflammation of the Female Genital Tract. Sci. Rep. 31 (6), 26836 (2016).
  44. Hickey, D. K., Patel, M. V., Fahey, J. V., Wira, C. R. Innate and adaptive immunity at mucosal surfaces of the female reproductive tract: stratification and integration of immune protection against the transmission of sexually transmitted infections. J. Reprod. Immunol. 88 (2), 185-194 (2011).
  45. Boskey, E. R., Telsch, K. M., Whaley, K. J., Moench, T. R., Cone, R. A. Acid production by vaginal flora in vitro is consistent with the rate and extent of vaginal acidification. Infect. Immun. 67 (10), 5170-5175 (1999).
  46. Meysick, K. C., Garber, G. E. Interactions between Trichomonas vaginalis and vaginal flora in a mouse model. J. Parasitol. 78 (1), 157-160 (1992).

Play Video

Cite This Article
Patras, K. A., Doran, K. S. A Murine Model of Group B Streptococcus Vaginal Colonization. J. Vis. Exp. (117), e54708, doi:10.3791/54708 (2016).

View Video