Induzieren von Meningokokken-Meningitis Serogroup C bei Mäusen über Intracisternal Delivery

Neisseria meningitidis ist ein Gram-negatives -proteobacterium, das auf den menschlichen Wirt beschränkt ist und als eine der häufigsten Ursachen für Meningitis und Sepsis in der menschlichen Bevölkerung auf der ganzen Welt bekannt ist. Es kolonisiert die oberen Atemwege (Nase und Hals) von gesunden und asymptomatischen Trägern (2-30% der Bevölkerung), aber das Bakterium entzieht sich manchmal verschiedenen Wirtsabwehren und breitet sich von der Blutbahn auf das Gehirn aus, was zu einem unkontrollierten lokalen Entzündung, bekannt als Meningokokken-Meningitis. Eine Kombination von Wirts- und Bakterienfaktoren scheint zum Übergang vom Commensal zum invasiven Verhalten beizutragen¹.

N. meningitidis ist ausschließlich auf menschliche Kolonisation und Infektion spezialisiert. Es hat einen engen Wirtsbereich und hat daher begrenzte In-vivo-Pathogenese-Studien aufgrund des Mangels an geeigneten Tiermodellen, die die menschliche Meningokokken-Krankheit reproduzieren. Infolgedessen hatte es zu grundlegenden Lücken im Verständnis bezüglich der Pathogenese von Septikämie und Meningitis durch Meningokokken geführt. In den letzten Jahrzehnten ermöglichte die Entwicklung vieler In-vitro-Systeme die Identifizierung mehrerer meningokokkener Virulenzfaktoren^2,3,4. Obwohl diese wertvollen Studien wichtige Erkenntnisse lieferten, um die Rolle dieser Faktoren für eine erfolgreiche Meningokokken-Infektion zu verstehen, erlaubten diese Modelle keine Bewertung der Folgen bakterieller Wechselwirkungen mit dem humoralen und zellulären Immunsystem und noch weniger mit dem gesamten Gewebe. In vivo-Tiermodelle von Infektionen sind auch für die Bewertung des Schutzgrades durch Impfstoffformulierungen von großer Bedeutung. Als human-tropischer Erreger verfügen Meningokokken über geeignete Determinanten, die für eine erfolgreiche Infektion erforderlich sind, wie z. B. Oberflächenstrukturen (d. h. Pili typ IV und Opazitätsproteine) und Eisenaufnahmesysteme für menschliche Rezeptoren und Transportproteine (d. h. Transferrin und Lactoferrin)^5,6,7 richtig haften, überleben und in den menschlichen Wirt eindringen. Schließlich tragen die genetischen Variationsfähigkeiten des Erregers, um die menschliche Immunantwort zu umgehen und/oder zu blockieren, weiter zum hohen Tropismus der Spezies^8,9bei. Daher kann das Fehlen spezifischer Wirtsfaktoren, die an der Wechselwirkung beteiligt sind, Schritte des Lebenszyklus des Erregers blockieren und erhebliche Schwierigkeiten bei der Entwicklung von Kleintiermodellen verursachen, die den Meningokokken-Lebenszyklus zusammenfassen.

In den letzten Jahrzehnten wurden mehrere Ansätze entwickelt, um unser Verständnis des Meningokokken-Infektionszyklus zu verbessern. Infektionen von zwei Tiermodell, Maus und Ratte, entweder intraperitoneal (i.p.) oder intranasal (i.n.), wurden entwickelt, um Meningokokken-Krankheit zu reproduzieren^{10,11,12,13,14 ,15,16,17}. Die Labormaus ist wahrscheinlich eines der vielseitigeren Tiere für die Induktion experimenteller Meningokokken-Infektionen.

Jedoch, die i.p. Art der Infektion führt zur Entwicklung einer schweren Sepsis, obwohl es nicht den natürlichen Weg der Infektion iimitiert, während der i.n. Infektionsweg war nützlich, um Meningokokken pathogenese zu bewerten, obwohl es Lungeninfektion enden kann vor Sepsis^{10,11,12,13,14,15,16,17}.

Das i.p. Mausmodell war entscheidend, um den Schutz vor der meningokokken Herausforderung^10,11,12zu beurteilen. Das Mausmodell der Meningokokken-Kolonisation auf der Grundlage des i.n. Infektionsweges wurde mit Säuglingsmäusen entwickelt, da sie anfälliger für Meningokokken sind, um eine invasive Infektion zu reproduzieren, die den Verlauf der Meningokokkenerkrankung beim Menschen ^{imitiert. 13,14,15,16,17}. Darüber hinaus, um die Meningokokken-Replikation im murinen Wirt zu fördern, wurden eine wachsende Anzahl von technischen Strategien auch angewendet, einschließlich der Verabreichung des Eisens an die Tiere, um die Infektion zu verbessern, die Verwendung von hochbakteriellem Inokulum, Maus-Passagen-Bakterienstamm sowie die Beschäftigung von Säuglingen oder immungeschwächten Tierwirten^{10,13,15,18,19}. Die Expression spezifischer menschlicher Faktoren wie CD46²⁰ oder Transferrin²¹ hat die Anfälligkeit von Mäusen für dieses human-tropische Bakterium erhöht; die Beschäftigung der menschlichen Haut Xenograft Modell der Infektion war auch nützlich, um die Adhäsionsfähigkeit von Meningokokken auf menschlicheen Endothel zu bewerten^22,23. Insgesamt hat die jüngste Entwicklung von humanisierten transgenen Mäusen das Verständnis der Meningokokkenpathogenese und ihrer Wirtswechselwirkungen verbessert.

Zuvor haben wir ein murines Modell der meningokokken Meningitis entwickelt, bei dem die Inokulation von Bakterien in die Zisternenmagna von erwachsenen Mäusen mit mausdurchdreten Bakterien durchgeführt wurde²⁴. Klinische Parameter und die Überlebensrate infizierter Mäuse zeigten die Etablierung einer Meningitis mit Merkmalen, die mit denen des menschlichen Wirts vergleichbar sind, sowie der mikrobiologischen und histologischen Analysen des Gehirns. Von diesen infizierten Mäusen wurden auch Bakterien aus Blut, Leber und Milz und bakteriellen Belastungen von peripheren Organen, die mit der infektiösen Dosis korrelierten, zurückgewonnen. Insbesondere wurde dieses Modell eingesetzt, um die Virulenz eines isogenen Mutantenstamms zu bewerten, der im L-Glutamat-Transporter GltT²⁴defekt war. Kürzlich, mit unserer Maus Modell der Meningokokken-Meningitis auf i.cist basiert. Route mit Serogruppe C-Stamm 93/4286^2,24 und einem isogenen Mutant, der in der cssA-Gencodierung für UDP-N-Acetylglucosamin 2-Epimerase²⁵defekt ist, haben wir die Rolle der exponierten Sialinsäure im Von Krankheit bei Mäusen.

In diesem Protokoll beschreiben wir eine einfache Methode, um experimentelle Meningokokken-Meningitis auf der Grundlage der i.cist zu induzieren. Infektionsweg bei erwachsenen Balb/c-Mäusen. Diese Methode ist besonders nützlich für die Charakterisierung von Meningokokken-Infektionen in einem murinen Wirt, sowie für die Beurteilung der Virulenz zwischen wildarten Referenzstämmen und isogenen Mutagenmutanten. Der intrazisternförmige Infektionsweg gewährleistet die vollständige Abgabe der Meningokokken direkt in die Zisterne magna, was wiederum die bakterielle Replikation in der zerebrospinalen Flüssigkeit (CSF) erleichtert und Meningitis mit Merkmalen induziert, die diese imitieren. vorhanden beim Menschen^2,24,25,26.