Здесь описан метод интравитреальной инъекции и последующей бактериальной количественной оценки в мышиной модели бактериального эндофтальмита. Этот протокол может быть расширен для измерения иммунных реакций хозяина и бактериальной и экспрессии генов-хозяина.
Внутриглазные бактериальные инфекции представляют опасность для зрения. Исследователи используют модели животных для исследования принимающих и бактериальных факторов и путей иммунного ответа, связанных с инфекцией, для выявления жизнеспособных терапевтических целей и тестирования препаратов для предотвращения слепоты. Метод внутривитреальной инъекции используется для инъекций организмов, лекарств или других веществ непосредственно в стекловидную полость в задней части глаза. Здесь мы продемонстрировали этот метод инъекций, чтобы инициировать инфекцию в глазу мыши и метод количественной оценки внутриглазных бактерий. Bacillus cereus выращивался в жидком средстве инфузии сердца мозга в течение 18 часов и перерасходулся в концентрацию 100 единиц формирования колонии (CFU)/0,5 МЛ. Мышь C57BL/6J была анестезирована с помощью комбинации кетамина и ксилазина. Используя микроинжектор пиколитера и стеклянные капиллярные иглы, 0,5 мкл подвески Bacillus был введен в середине стекловидного глаза мыши. Контралатеральный контрольный глаз либо вводили стерильными средствами (хирургический контроль), либо не вводили (абсолютный контроль). В 10 часов после заражения мышей усыпляли, а глаза собирали с помощью стерильных хирургических пинцетов и помещали в трубку, содержащую стерильные PBS 400 МЛ и 1 мм стерильные стеклянные бусины. Для анализов ELISAs или миелопероксидазы в трубки был добавлен ингибитор протеиназы. Для извлечения РНК был добавлен соответствующий буфер лиза. Глаза гомогенизировались в тканевом гомогенизаторе в течение 1-2 минут. Гомогенаты были последовательно разбавлены 10 раз в PBS и трек разбавленных на агар пластин. Остальные гомогенаты хранились при -80 градусов по Цельсию для дополнительных анализов. Плиты были инкубированы в течение 24 часов и CFU на глаз был количественно. Эти методы приводят к воспроизводимым инфекциям в глазах мыши и облегчают количественную оценку жизнеспособных бактерий, иммунного ответа хозяина и омиков экспрессии генов хозяина и бактерий.
Бактериальный эндофтальмит является разрушительной инфекцией, которая вызывает воспаление, и, если не лечить должным образом, может привести к потере зрения или слепоты. Эндофтальмит является результатом проникновения бактерий ввнутреннюю часть глаза 1,2,3,4,5. Оказавшись в глазу, бактерии размножаются, производят токсины и другие вредные факторы, и может привести к необратимым повреждениям тонких клеток сетчатки и тканей. Повреждение глаз также может быть вызвано воспалением, из-за активации воспалительных путей, ведущих к воспалительному притокуклеток в внутреннюю часть глаза 1,5,6. Эндофтальмит может возникнуть после внутриглазной хирургии (послеоперационной), проникающей травмы глаза (посттравматического), или от метастатического распространения бактерий в глаз из другого анатомического участка (эндогенного)7,8,9,10. Лечение бактериального эндофтальмита включает антибиотики, противовоспалительные препараты или хирургическоевмешательство 3,4,11. Даже с этими процедурами, зрение или сам глаз могут быть потеряны. Визуальный прогноз после бактериального эндофтальмита обычно варьируется в зависимости от эффективности лечения, остроты зрения при презентации и вирулентности инфекционного организма.
Bacillus cereus (B. cereus) является одним из основных бактериальных патогенов, который вызывает посттравматическийэндофтальмит 7,12. Большинство случаев эндофтальмита B. cereus имеют быстрый курс, который может привести к слепоте в течение нескольких дней. Отличительными чертами эндофтальмита B. cereus являются быстро развивающееся внутриглазное воспаление, боль в глазах, быстрая потеря остроты зрения и лихорадка. B. cereus быстро растет в глазу по сравнению с другими бактериями, которые обычно вызываютглазные инфекции 2,4,12 и обладает многими факторами вирулентности. Таким образом, окно для успешного терапевтическоговмешательства относительно короткое 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25. Лечение этой инфекции, как правило, успешно в лечении эндофтальмита, вызванного другими менее вирулентных патогенов, но B. cereus эндофтальмит обычно приводит к более чем 70% пациентов, страдающих от значительной потери зрения. Около 50% из этих пациентов проходят evisceration или enucleation инфицированногоглаза 7,16,22,23. Разрушительный и быстрый характер эндофтальмита B. cereus требует немедленного и надлежащего лечения. Недавний прогресс в различение основных механизмов развития болезни определили потенциальные цели длявмешательства 19,26,27. Экспериментальные модели мыши B. cereus эндофтальмит продолжают быть полезными в распознавании механизмов инфекции и тестирования потенциальных терапевтических средств, которые могут предотвратить потерю зрения.
Экспериментальная внутриглазная инфекция мышей с B. cereus была инструментальной моделью для понимания бактериальных и принимающих факторов, а также их взаимодействий, во время эндофтальмита28. Эта модель имитирует посттравматическое или послеоперационное событие, при котором бактерии вводятся в глаз во время травмы. Эта модель очень воспроизводится и была полезна для тестирования экспериментальной терапии и предоставления данныхдля улучшения стандарта ухода 1,6,19,29,30. Как и многие другие модели инфекции, эта модель позволяет осуществлять независимый контроль над многими параметрами инфекции и позволяет эффективно и воспроизводимое обследование исходов инфекции. Исследования в аналогичной модели у кроликов за последние несколько десятилетий изучили влияние факторов вирулентности B. cereus в глазу 2,4,13,14,31. Путем впрыскивать напряжения мутанта B. cereus нуждаясь индивидуальных или множественных факторах вирулентности, вклад этих факторов вирулентности к суровости заболевания можно измерить исходами such as концентрация бактерий на по-разному часах postinfection или потеря визуальнофункции 13,14,27,31,32. Кроме того, принимающие факторы были изучены в этой модели, заражая нокаутом штаммов мыши не хватаетконкретных воспалительных факторов хозяина 26,29,33,34,35. Модель также полезна для тестирования потенциальных методов лечения этого заболевания путем введения новых соединений в глаз послезаражения 30,36. В этой рукописи мы описываем подробный протокол, который включает в себя заражение мышеловки B. cereus,сбор глаз после инфекции, количественную оценку внутриглазной бактериальной нагрузки и сохранение образцов для анализа дополнительных параметров тяжести заболевания.
Даже при наличии мощных антибиотиков, противовоспалительных препаратов и витректомии, бактериальный эндофтальмит может ослепить пациента. Клинические исследования были полезны в изучении эндофтальмита; однако экспериментальные модели эндофтальмита обеспечивают быстрые и воспроиз…
The authors have nothing to disclose.
Авторы благодарят д-р Фэн Ли и Марк Диттмар (OUHSC P30 Live Animal Imaging Core, Дин А. МакГи глаз институт, Оклахома-Сити, OK, США) за их помощь. Наше исследование было поддержано Национальными институтами здравоохранения гранты R01EY028810, R01EY028066, R01EY025947, и R01EY024140. Наше исследование также было поддержано P30EY21725 (грант NIH CORE для живой визуализации и анализа животных, молекулярной биологии и клеточной визуализации). Наши исследования также были поддержаны NEI Vision Science Pre-докторской программы стажера 5T32EY023202, пресвитерианского фонда здравоохранения научно-исследовательской поддержки гранта, а также неограниченный грант декан а. МакГи глаз института исследований для предотвращения слепоты.
2-20 µL pipette | RANIN | L0696003G | NA |
37oC Incubator | Fisher Scientific | 11-690-625D | NA |
Bacto Brain Heart Infusion | BD | 90003-032 | NA |
Cell Microinjector | MicroData Instrument, Inc. | PM2000 | NA |
Fine tip forceps | Thermo Fisher Scientific | 12-000-122 | NA |
Glass beads 1.0 mm | BioSpec | 11079110 | NA |
Incubator Shaker | New Brunswick Scientific | NB-I2400 | NA |
Microcapillary Pipets 5 Microliters | Kimble | 71900-5 | NA |
Micro-Pipette Beveler | Sutter Instrument Co. | BV-10 | NA |
Microscope Axiostar Plus | Zeiss | NA | |
Microscope OPMI Lumera | Zeiss | NA | |
Mini-Beadbeater-16 | BioSpec | Model 607 | NA |
Multichannel pipette 30-300 µL | Biohit | 15626090 | NA |
Multichannel pipette 5-100 µL | Biohit | 9143724 | NA |
Needle/Pipette Puller | Kopf | 730 | NA |
PBS | GIBCO | 1897315 | Molecular grade |
Protease Inhibitor Cocktail | Roche | 4693159001 | Molecular grade |
Reverse action forceps | Katena | K5-8228 | NA |