מודל במבחנה של מערכת מקבילה-Plate זלוף ללמוד חיידקי ההקפדה להשתיל רקמות
Summary
אנו מתארים שבאתר מעוצב במבחנה זרימה קאמרית מודל, אשר מאפשר החקירה של חיידקי ההקפדה להשתיל רקמות.
Abstract
תעלות valved שונים ושסתומים רכוב סטנט משמשים עבור יצוא נכון חדרית בדרכי (RVOT) החלפת שסתום בחולים עם מחלת לב מולדת. בעת השימוש בחומרים תותבת עם זאת, אלה שתלי רגישים זיהומים חיידקיים ותגובות מארח שונים.
זיהוי גורמים בקטריאלי, המארח לשחק תפקיד חיוני endovascular הדבקות של מיקרואורגניזמים, יש חשיבות כדי להבין טוב יותר את הפתופיזיולוגיה של תחילת זיהומים כמו אנדוקרדיטיס זיהומית (IE) וכדי לפתח מניעתי אסטרטגיות. לפיכך, פיתוח מודלים המוסמכת לחקור אדהזיה חיידקי בתנאים הטיה פיזיולוגית נחוצה. כאן, אנו מתארים את השימוש החדש תוכנן במבחנה זלוף תא בהתבסס על לוחות מקבילים המאפשר שהמחקר של חיידקי ההקפדה מרכיבים שונים של השתלת רקמות כגון חשוף מטריצה חוץ-תאית, תאי אנדותל ואזורי אינרטי . שיטה זו בשילוב עם המושבה יוצרי יחידה (CFU) סופר מספיקה להעריך של הנטייה של שתל חומרים לקראת הדבקה חיידקית תחת זרימה. בהמשך, מערכת קאמרית הזרימה עשויה לשמש כדי לחקור את התפקיד של רכיבי הדם אדהזיה חיידקי בתנאים הטיה. להדגים כי המקור של רקמות, שלהם מורפולוגיה משטח וספציפיות חיידקים אינם היזע הגדולות בחיידקיים ההקפדה להשתיל רקמות באמצעות מודלי שלנו ללא צורך במיקור חוץ מעוצב במבחנה זלוף.
Introduction
Staphylococcus aureus (S. aureus) מעסיקה במגוון אסטרטגיות התקפה אלימה כדי לעקוף את מערכת ההגנה החיסונית המארח להמדינות משטחים ביולוגי או הלא-ביולוגיים מושתלים במחזור האנושי, אשר מוביל לזיהומים קרישה תוך-כלית חמורות כגון אלח דם, IE1,2,3,4,5. שרידים IE לטיפול חשוב הקשורים סיבוך בחולים לאחר ההשתלה של מסתמי לב תותב תוך בודדים גורמים התורמים תחילתה של IEare לא אך מובן לחלוטין6,7. תחת תנאי זרימה, חיידקים מפגש כוחות גזירה, אשר הם צריכים להתגבר על מנת לדבוק קיר הספינה8. מודלים, אשר מאפשרים לימוד יחסי הגומלין בין חיידקים לבין רקמת שסתום תותבת או אנדותל תחת זרימה, הן עניין הם משקפים ויוו המצב יותר.
מספר מנגנונים מסוימים להקל על הדבקות חיידקים לתאי אנדותל (ECs) וכדי חשוף subendothelial המטריקס (ECM) המוביל קולוניזציה רקמת ההבשלה של גידולים, להיות צעדים חיוניים מוקדם ב- IE9. Staphylococcal פני שטח חלבונים שונים או MSCRAMMs (חיידקים משטח רכיבי זיהוי מולקולות מטריקס דבק) תוארו כמתווכים של אדהזיה לתאי המארח, ECM חלבונים על ידי אינטראקציה עם מולקולות כגון fibronectin, פיברינוגן, קולגן, Willebrand פון פקטור (VWF)8,10,11. עם זאת, על רקע קיפול אינטרה-מולקולרית של כמה גורמים התקפה אלימה, למד בעיקר בתנאים סטטי, רבים של אינטראקציות אלה ייתכן רלוונטיות שונים זיהומים endovascular במחזור הדם.
לכן, אנו מציגים ללא צורך במיקור חוץ מעוצב במבחנה במקביל-plate זרימה קאמרית מודל, אשר מאפשר את ההערכה של חיידקי ההקפדה מרכיבים שונים של ECM ו ECs בהקשר של רקמות השתלים מושתלים התנוחה RVOT. המטרה הכללית של השיטה המתוארת בעבודה זו היא ללמוד מנגנונים של האינטראקציה בין חיידקים ורקמות הבסיסית endovascular בתנאים זרימה, אשר קשורה קשר הדוק הסביבה ויוו של פתוגנים למחזור הדם כגון S. aureus. גישה חדשנית זו מתמקדת הרגישות של שתל משטחי רקמות כדי הדבקות חיידקים כדי לזהות גורמי סיכון פוטנציאלי לפיתוח של IE.
Protocol
Representative Results
Discussion
תצפיות קליניות האחרונות נותן מודעות מיוחדת IE כמו סיבוך בחולים שעברו החלפת שסתום של6,RVOT13. תפקוד לקוי של השסתום מושתל ב- IE הוא התוצאה של חיידקי אינטראקציה עם השתל endovascular שמוביל נרחב דלקתיות ו procoagulant תגובות1,14. המודל הציג הרומן <em…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
מחקר זה מומן על ידי מענק של לופן KU קרן מחקר (OT 14 097) שניתנה RH. TRV היה בחור דוקטורט של קרן המחקר FWO – פלנדרס (בלגיה; להעניק מספר – 12K0916N) ו RH הוא נתמך על ידי קרן מחקר קליני של UZ לוון.
Materials
| Bovine Pericardium (BP) patch, Supple Peri-Guard Pericardium | Synovis Surgical Innovations, USA | PC-0404SN | |
| Bovine Jugular Vein conduits (BJV) | Contegra conduit; Medtronic Inc, USA | M333105D001 | |
| CH cryopreserved homograft | European Homograft Bank (EHB) | – | |
| Acu-Punch | Acuderm Inc, USA | P850 (8 mm); P1050 (10 mm) | |
| human Albumin | Flexbumin; Baxter, Belgium | BE171464 LOT:16G12C |
|
| Tryptic soy broth (TSB) | Fluka, Steinheim, Germany | 22092-500G | |
| Heart infusion broth (BHI) | Fluka | 53286-500G | |
| Phosphate buffered saline (PBS). | Gibco | 14190-094 | |
| 5(6)-Carboxyfluorescein N-hydroxysuccinimide ester (CF) | Sigma-Aldrich, Germany | 21878-100MG-F | |
| Peristaltic pump (MODEL ISM444B) | Ismatec BVP-Z Standard; Cole Parmer, Wertheim, Germany | 631942-2 | |
| Sonication bath | VWR Ultrasonic Cleaner; VWR, Radnor, Pa | 142-6044 | 230V/50 -60Hz 60VA; HF45kHz, 30W |
| ProLong Gold Antifade Mountant | Invitrogen by ThermoFisher | P36930 | |
| InCell Analyzer 2000 (fluorescence scanner) | GE Healthcare Life Sciences, Pittsburgh, Pa | 29027886 | |
| Arium Pro VF – ultrapure water – H2O MilliQ | Millipore | 87206462 | |
| Microscopic slides – Tissue Culture Chambers (1-well) | Sarstedt | 94.6140.102 | |
| 1-well on Lumox detachable | Sarstedt | 94.6150.101 | |
| Stainless Steel – surgical Blades | Swann-Morton | 311 | |
| Tygon Silicone Tubing, 1/8"ID x 1/4"OD | Cole-Parmer | EW-95702-06 | Temperature range: –80 to 200°C Sterilize: With ethylene oxide, gamma irradiation, or autoclave for 30 min, 15 psi of pressure |
| PharMed BPT Tubing | Saint-Gobain | AY242012 | Autoclavable 30 min at 121°C |
| Tygon LMT-55 Tubing | Saint Gobain Performance Plastics™ | 15312022 | |
| Thermostat | BMG BIOMEDIZINTECHNIK | 300-0042 | 230V, 90VA, 50Hz |
References
- Que, Y. A., Moreillon, P. Infective endocarditis. Nature Reviews Cardiology. 8 (6), 322-336 (2011).
- Werdan, K., et al. Mechanisms of infective endocarditis: pathogen-host interaction and risk states. Nature Reviews Cardiology. 11 (1), 35-50 (2014).
- Moreillon, P., Que, Y. A. Infective endocarditis. The Lancet. 363 (9403), 139-149 (2004).
- Jalal, Z., et al. Selective propensity of bovine jugular vein material to bacterial adhesions: An in vitro study. International Journal of Cardiology. 198, 201-205 (2015).
- Sharma, A., Cote, A. T., Hosking, M. C. K., Harris, K. C. A Systematic Review of Infective Endocarditis in Patients With Bovine Jugular Vein Valves Compared With Other Valve Types. JACC Cardiovascular Interventions. 10 (14), 1449-1458 (2017).
- Malekzadeh-Milani, S., et al. Incidence and predictors of Melody(R) valve endocarditis: a prospective study. Archives of Cardiovascular Diseases. 108 (2), 97-106 (2015).
- Hill, E. E., et al. Management of prosthetic valve infective endocarditis. American Journal of Cardiology. 101 (8), 1174-1178 (2008).
- Claes, J., et al. Clumping factor A, von Willebrand factor-binding protein and von Willebrand factor anchor Staphylococcus aureus to the vessel wall. Journal of Thrombosis and Haemostasis. 15 (5), 1009-1019 (2017).
- Fowler, T., et al. Cellular invasion by Staphylococcus aureus involves a fibronectin bridge between the bacterial fibronectin-binding MSCRAMMs and host cell beta1 integrins. European Journal of Cell Biology. 79 (10), 672-679 (2000).
- Patti, J. M., Hook, M. Microbial adhesins recognizing extracellular matrix macromolecules. Current Opinion in Cell Biology. 6 (5), 752-758 (1994).
- Massey, R. C., et al. Fibronectin-binding protein A of Staphylococcus aureus has multiple, substituting, binding regions that mediate adherence to fibronectin and invasion of endothelial cells. Cellular Microbiology. 3 (12), 839-851 (2001).
- Jashari, R., et al. Belgian and European experience with the European Homograft Bank (EHB) cryopreserved allograft valves–assessment of a 20 year activity. Acta Chirurgica Belgica. 110 (3), 280-290 (2010).
- Cheatham, J. P., et al. Clinical and hemodynamic outcomes up to 7 years after transcatheter pulmonary valve replacement in the US melody valve investigational device exemption trial. Circulation. 131 (22), 1960-1970 (2015).
- Que, Y. A., et al. Fibrinogen and fibronectin binding cooperate for valve infection and invasion in Staphylococcus aureus experimental endocarditis. The Journal of Experimental Medicine. 201 (10), 1627-1635 (2005).
- Veloso, T. R., et al. Bacterial adherence to graft tissues in static and flow conditions. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 155 (1), 325-332 (2018).
- Liesenborghs, L., Verhamme, P., Vanassche, T. Staphylococcus aureus, master manipulator of the human hemostatic system. Journal of Thrombosis and Haemostasis. 16 (3), 441-454 (2018).
- Chiu, J. J., et al. Shear stress increases ICAM-1 and decreases VCAM-1 and E-selectin expressions induced by tumor necrosis factor-[alpha] in endothelial cells. Artheriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 24 (1), 73-79 (2004).
- Jockenhoevel, S., Zund, G., Hoerstrup, S. P., Schnell, A., Turina, M. Cardiovascular tissue engineering: a new laminar flow chamber for in vitro improvement of mechanical tissue properties. ASAIO Journal. 48 (1), 8-11 (2002).
- Veltrop, M. H. A. M., et al. Bacterial Species- and Strain-Dependent Induction of Tissue Factor in Human Vascular Endothelial Cells. Infection and Immunity. 67 (11), 6130-6138 (1999).
