Summary

Um modelo murino de Grupo B<em> Streptococcus</em> Colonização Vaginal

Published: November 16, 2016
doi:

Summary

O objectivo deste protocolo é imitar grupo humano B Streptococcus (GBS) colonização vaginal num modelo murino. Este método pode ser utilizado para investigar as respostas imunes do hospedeiro e factores que contribuem para GBS bacterianas persistência vaginal, bem como para testar estratégias terapêuticas.

Abstract

Streptococcus agalactiae (Streptococcus do grupo B, o GBS), é uma bactéria Gram-positiva, colonizador assintomática do tracto gastrointestinal humano e tracto vaginal de 10 – 30% dos adultos. Em indivíduos imunocomprometidos, incluindo recém-nascidos, mulheres grávidas e idosos, GBS pode mudar para um patógeno invasiva causando septicemia, artrite, pneumonia e meningite. Porque GBS é um patógeno bacteriano líder de recém-nascidos, a profilaxia atual é composto por triagem de gestação tarde para GBS colonização vaginal e subsequente tratamento com antibióticos periparto das mães GBS-positivos. fardo pesado vaginal GBS é um fator de risco para a doença neonatal e colonização. Infelizmente, pouco se sabe sobre o anfitrião e os fatores bacterianos que promovem ou permitem GBS colonização vaginal. Este protocolo descreve uma técnica para o estabelecimento de colonização vaginal GBS persistente utilizando um β-estradiol único pré-tratamento e de colheitas diárias para determinar loa bacterianad. Acrescenta detalhes métodos para administrar terapias ou reagentes de interesse adicionais e recolher fluido de lavagem vaginal e nos tecidos do trato reprodutivo. Este modelo do rato irá aumentar a compreensão da interação GBS-host dentro do ambiente vaginal, o que levará a potenciais alvos terapêuticos para controlar a colonização vaginal materna durante a gravidez e para prevenir a transmissão ao recém-nascido vulnerável. Também será de interesse para aumentar a nossa compreensão de interações bacterianas-hospedeiro geral no trato vaginal feminino.

Introduction

Streptococcus agalactiae, Streptococcus do grupo B (GBS), é uma bactéria encapsulada, Gram-positiva, que é frequentemente isolada a partir do intestino e do trato genito-urinário de adultos saudáveis. Na década de 1970, GBS emergiu como o principal agente da mortalidade neonatal infecciosa, com mais de 7.000 casos de doença neonatal por ano 1. De início precoce da doença GBS (EOD) ocorre nas primeiras horas ou dias de vida, surge como pneumonia ou insuficiência respiratória, e muitas vezes se desenvolve em sepse, enquanto a doença de início tardio (LOD) segue-se depois de vários meses e se apresenta com bacteremia, que frequentemente avança para a meningite 2. A partir de 2002, os Centros de Controle e Prevenção de Doenças recomenda a triagem universal para GBS colonização vaginal na gestação tardia e profilaxia antibiótica intraparto (IAP) para mães GBS-positivos 1. Apesar da redução da doença de início precoce de aproximadamente 1.000 casos nos Estados Unidos, anualmente devido a IAP,GBS continua a ser a principal causa de sepse neonatal de início precoce e ocorrência de início tardio permanece inalterado 1. Se no útero, durante o parto, ou até mesmo em casos de início tardio, a exposição neonatal a GBS requer sobrevivência, transversal através de um número de ambientes de host e barreiras, a evasão imune, e, no caso de meningite, travessia do Sangue altamente regulado barreira do cérebro 2. A montante destas interacções virulentas no recém-nascido é a colonização inicial do tracto vaginal materna. Materna GBS taxas de colonização vaginal variam de 8-18% em países desenvolvidos e em desenvolvimento, com uma taxa média estimada de 12,7% 3,4. GBS colonização do tracto vaginal durante a gravidez pode ser constante, intermitente, ou de natureza transitória entre as mulheres individuais 5. Curiosamente, a idade materna> 36 anos está associada à colonização persistente 6. Inúmeros fatores de risco biológicos e sócio-econômicas para GBS colonização vaginaltem sido identificado. Os factores biológicos incluem a colonização gastrointestinal GBS e ausência de Lactobacillus no intestino. No entanto, a etnia, a obesidade, higiene e atividade sexual também têm sido associados com GBS vaginal 7.

Embora conhecido por causar infecções neonatais, GBS também causa uma variedade de infecções maternas ambos periparto e pós-parto. GBS é aumentada em mulheres que apresentam vaginite 8 e, em alguns casos, pode mesmo ser a entidade de doença 9. Além disso, o GBS de ascensão do trato reprodutivo durante a gravidez podem resultar em infecção intra-amniótica ou corioamniotite 10. Além disso, em até 3,5% de gravidezes, GBS difunde para a bexiga urinária para causar uma infecção do tracto urinário ou bacteriúria assintomática 11. bacteriúria GBS durante a gravidez está associado a um aumento do risco de febre intraparto, corioamnionite, parto prematuro, e premature ruptura de membranas 12. Tomados em conjunto, a presença de GBS dentro do trato vaginal está associado a infecções de vários tecidos do hospedeiro, e a capacidade de eliminar GBS deste nicho é imperativo para a saúde materna e neonatal.

Até recentemente, a maioria do trabalho examinar interacções de GBS com o tracto genital do foi limitada a modelos celulares in vitro 13-15. Estas experiências in vitro revelaram factores bacterianos que são importantes para a adesão, incluindo as proteínas de superfície, tais pili e uma rica em serina repetições 17,18, bem como sistemas reguladores de dois componentes 15,19 e a resposta de transcrição global do epitélio vaginal para GBS 19. No entanto, para elucidar totalmente as interacções hospedeiro-micróbio no tracto vaginal, um modelo animal robusta é necessário. Os primeiros trabalhos demonstraram que o GBS podem ser recuperados a partir do tracto vaginal de ratinhos inoculados ratos e 20,21 <sup> 22 em ambas as condições grávidas e não grávidas. Em 2005, a curto prazo GBS colonização vaginal foi modelada em murganhos para examinar a eficácia de uma enzima lítica de fagos para tratar GBS vaginal durante um período de 24 h 23. Vários anos mais tarde, um GBS mouse modelo de colonização vaginal longo prazo foi desenvolvido para estudar hospedeiras e bacterianas fatores que regem GBS persistência. Este modelo identificou vários fatores que contribuem para GBS colonização, incluindo apêndices superficiais 17,18 e GBS sistemas de dois componentes 19,24. Este modelo contribui para a identificação de mecanismos de resposta do hospedeiro 19,25 e foi usado para testar várias estratégias terapêuticas, incluindo péptidos imunomoduladores 26 e 27 probióticos. Este protocolo dá a orientação necessária para inocular GBS para o trato vaginal mouse e para controlar posteriormente colonização e coletar amostras para análises posteriores.

Protocol

Todo o trabalho animal foi aprovada pelo Escritório de Laboratório Animal Care na Universidade Estadual de San Diego, e executada sob normas veterinárias aceites. ratinhos fêmeas, com idade de 8 – 16 semanas, foram utilizados para o desenvolvimento deste método. 1. Preparação e injecção intraperitoneal de β-estradiol Meça β-estradiol (0,5 mg / rato) em pesar papel enquanto usava equipamento de proteção individual (EPI). CUIDADO: β-estradiol pode ser absorvida através d…

Representative Results

Durante o desenvolvimento deste modelo, várias observações foram feitas em relação aos fatores que afetam a duração do GBS colonização vaginal. Para determinar o estágio como estral em impactos inoculação GBS persistência bacteriana, os ratos foram encenadas no dia da inoculação através de lavado vaginal. A Figura 1 ilustra as quatro fases do ciclo estral de rato, como determinado pela húmida de montagem em fluido de lavagem vaginal, um método bem estab…

Discussion

Para promover o avanço da compreensão das interacções de GBS com a ambos o hospedeiro e outros micróbios no contexto do hospedeiro, é necessário um modelo animal. Este trabalho descreve os aspectos técnicos da criação de GBS colonização vaginal em ratos. Este protocolo realiza> 90% de colonização de murganhos sem a utilização de anestésicos para inocular bactérias ou para recolher amostras de esfregaço, imuno-supressores para permitir a colonização, pré-lavagem vaginal, ou aditivos para engrossa…

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