نقدم هنا بروتوكولا لإجراء جرعة منخفضة من التلقيح داخل الأدمة ل Mycobacterium avium في أذن الفأر لتعكس الظروف الشبيهة بالتعرض.
مقالة منهجية
نقدم هنا بروتوكولا لإجراء جرعة منخفضة من التلقيح داخل الأدمة ل Mycobacterium avium في أذن الفأر لتعكس الظروف الشبيهة بالتعرض.
على عكس التعرض الطبيعي للبكتيريا الفطرية غير السلية (NTM) أو الالتهابات التي يعتمد أمراضها على كائن حي بطيء التكاثر ، يمكن أن تتسبب عدوى الهباء الجوي في نموذج الفأر في انتشار مرتفع لنمو البكتيريا في الرئتين. يمكن علاج الهباء الجوي المزمن والالتهابات الجهازية بالأدوية المضادة للبكتيريا الفطرية ، والتي يمكن أن تعكس أيضا التعرض السابق ، لكن هذه الإجراءات طويلة وأقل تمثيلا للتعرض الطبيعي. الهدف من هذا البروتوكول هو تطوير نموذج فأر أقل توغلا لظروف شبيهة بالتعرض ل NTM والتي تكون أكثر ترجمة. هنا ، نصف طريقة لتحدي الفئران قبل السريرية داخل الجلد من خلال أنسجة الأذن باستخدام المتفطرة الطيرية (M. avium) لتقليد التعرض وتمكين الاستجابات المناعية للبكتيريا دون مرض واضح. في هذه المقالة ، نصف طريقة الحقن داخل الأذن ونؤكد وجود عدوى فطرية مستمرة ومحتوية ، مما يوفر مزيدا من الفرص لاستجواب الاستجابات المناعية في هذا النموذج في الجسم الحي .
البكتيريا الفطرية غير السلية (NTM) هي قائمة موسعة من الأنواع التي تشمل مجموعة فرعية من البكتيريا المسببة للأمراض التي يصعب علاجهاغالبا 1،2. يمكن العثور على NTM في المصادر البيئية مثل التربة والمياه والهباء الجويالمائي 3،4،5. على الرغم من الاتجاهات المبلغ عنها التي تشير إلى ارتفاع إصابات NTM ، كمجموعة ، يتم الإبلاغ عنها بشكل روتيني في أقل من 20 ولاية في جميع أنحاء الولايات المتحدة 6،7. الأفراد الذين يعانون من أمراض مصاحبة محددة ، بما في ذلك الأشخاص المصابين بالتليف الكيسي أو الأفراد الذين يتناولون الأدوية المثبطة للمناعة ، معرضون بشكل متزايد لخطر الإصابة الإنتاجية بأنواع NTM المسببة للأمراض2. ومع ذلك ، يفترض أن الأفراد الأصحاء يتعرضون بشكل متكرر ومستمر ل NTM من خلال مصادر بيئية دون أن يؤدي إلى التهابات قوية أو مزمنة. هناك بعض الأدلة على أن التعرض ل NTM قد "يشرب" الاستجابة المناعية الإجمالية لمستضدات البكتيريا الفطرية في اللقاحات8 ، والنتائج بعد التعرض للبكتيريا الفطرية الأخرى ، والاختباراتالتشخيصية 9 ، ولكن حتى الآن ، كانت النمذجة قبل السريرية لهذا النوع من التعرض صعبة.
لا تمثل الالتهابات الرئويةالمزمنة 10 والعلاجات التي يتم الاستفادة منها لدراسات فعالية اللقاح الخاص بممرضات التعرض البيئي غير الضار نسبيا ، والاستجابات المناعية الناتجة المختلفة المفترضة. الالتهابات المزمنة ، على سبيل المثال ، يمكن أن تسبب الأنسجة المتضررة بشدة وانتشارالمرض 10. كان هناك زخم حديث لمعالجة هذه الفجوة البحثية ، بما في ذلك نموذج الفأر الذي يوفر التعرض ل NTM عن طريق مياه الشرب ، من مختبر Henao-Tamayo11 ، حيث تم استجواب الاستجابة المناعية لهذا التعرض بشكل مطول. السل الكامن (TB) هو حالة مرضية أخرى للعدوى الفطرية التي كان من الصعب نمذجتها في قبل السريرية. كان مختبر كوفمان رائدا في التهابات الأذن داخل الأدمة مع المتفطرة السل في الفئران C57BL / 612 و NOS2 - / - 13 لتقليد عدوى السل الكامنة وإعادة تنشيطها وتوصيف آليات الأورام الحبيبية الناقصة للأكسجة. استفاد Nemeth et al. من نموذج الأذن داخل الأدمة الموجود لتقليد التعرض المسبق ل M. tuberculosis ، وتميز الاستجابات المناعية المميزة ، من أجل تحديد كيفية تأثير ذلك على نتائج التحدياللاحقة 14. تم الإبلاغ عن نموذج الأذن داخل الأدمة بنجاح باستخدام 104 وحدات تشكيل مستعمرة (CFU) من سلالات M. tuberculosis H37Rv و Erdman ، ولكن حتى الآن ، لم يتم اختباره باستخدام عزلات NTM.
الهدف العام من هذه الطريقة هو إنشاء نموذج تحدي الأذن NTM قابل للتكرار يحد من المرض الناجم عن طرق التحدي الأخرى ، والذي يمكن دراسته بشكل أكبر فيما يتعلق بالاستجابة المناعية للتعرض. يؤدي تعريض الفئران C57BL / 6 المعرضة لجرعات عالية من M. avium في مياه الشرب إلى ظروف شبيهة بالعدوى أكثر من التعرض11. لذلك ، فإن الأساس المنطقي لتطوير هذه التقنية يشمل النجاح المسبق باستخدام M. tuberculosis ككائن حي تحدي لأدمة الأذن بجرعة تحدي أعلى نسبيا12،13،14. هنا ، هدفنا إلى تقييم ما إذا كان يمكن تكييف النموذج بنجاح مع M . أفيوم عزل بنصف تركيز البكتيريا الذي تم الإبلاغ عنه سابقا12،13،14 (102 CFU). نتوقع أن يساعد تطوير نماذج جديدة للتعرض ل NTM ، وليس العدوى ، في معالجة الأسئلة البيولوجية المعلقة حول هذا التأثير على الصحة وديناميكيات العدوى / التطعيم المستقبلية.
تم شراء أنثى C57BL / 6 من مختبر إمداد نموذج البحث في 6-7 أسابيع من العمر. تم إيواء الفئران في منشأة السلامة البيولوجية من المستوى 2 (BSL-2) التابعة لمعهد سياتل لأبحاث الأطفال (SCRI) في ظل ظروف خالية من مسببات الأمراض وتم التعامل معها وفقا للبروتوكولات التجريبية التي وافقت عليها لجنة رعاية واستخدام المؤسسي SCRI (IACUC). تم تنفيذ جميع الأساليب وفقا للمبادئ التوجيهية واللوائح ذات الصلة فيما يتعلق برعاية. يعمل المعهد بموجب شهادة وزارة الزراعة الأمريكية # 91-R-0061 و PHS Assurance #A4337-01. يتم سرد تفاصيل الكواشف والمعدات المستخدمة في الدراسة في جدول المواد.
1. تحضير المخزونات البكتيرية للتلقيح
2. تحضير وتخدير
3. منصة التلقيح وإعداد المواد
4. تلقيح أدمة الأذن
5. تقييم العبء البكتيري
استخدمنا البروتوكول المفصل أعلاه لتحديد ما إذا كان يمكن إنشاء نموذج تحدي NTM قابل للتكرار باستخدام أدمة الأذن كطريق للعدوى أو التعرض. تم جمع الأذنين من حيوانين في 28 يوما بعد النقطة الزمنية للتحدي ، متجانسة ومطلية كما هو موضح في وسائط 7H10 الانتقائية للبكتيريا الفطرية. لاحظنا أن M. avium استمر لمدة 28 يوما في الأذنين التي تم تحديها داخل الجلد وغياب M. avium في الأذن التي لا تتعارض معها (الشكل 2).
على الرغم من أننا لم نلاحظ الانتشار في الأذن الخالية من المنازع بعد 28 يوما من الإصابة ، فقد لاحظ آخرون يستخدمون نموذج أدمة الأذن هذا لنمذجة السل الكامن انتشاره إلى مواقع الأعضاء البعيدةالأخرى 14. افترضنا أن جرعة أقل من التحدي واستخدام عزل المتفطرة الطيرية قد يقلل من الانتشار إلى نقاط زمنية لاحقة قد تعكس بشكل أفضل التعرض مقابل العدوى المزمنة. لذلك ، تم إجراء القتل الرحيم على مجموعات من n = 5 M. الطيور التي تحدت الفئران في 28 و 56 و 90 و 132 يوما بعد الإصابة. تم تجانس الأعضاء التالية بنفس البروتوكول الموصوف لأنسجة الأذن: الرئة والطحال وتصريف العقدة الليمفاوية (DLN) والدماغ. أدى مسار التحدي هذا إلى انتشار متقطع بمرور الوقت ، حيث أظهر أقل من نصف CFU يمكن عدها في الأعضاء التي تم اختبارها بواسطة 56 أو 90 يوما بعد الإصابة (الجدول 1). بحلول 132 يوما بعد التحدي ، كان لدى جميع الفئران بكتيريا M. avium يمكن اكتشافها في طحالها (ن = 5/5 تم تقييمها) ولكن يبدو أنها تؤوي الحد الأدنى (ن = 1/5 في DLN) أو لا (ن = 0/5 في الرئتين أو الدماغ) في الأعضاء الأخرى بحلول هذه النقطة الزمنية (الجدول 1).

الشكل 1: اتجاه إبرة مع الجانب المائل لأعلى. قبل إدخال الإبرة ، يجب أن يكون الجانب المائل متجها لأعلى لإدارة اللقاح بشكل صحيح. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2: استعمار أنسجة الأذن بواسطة M. avium بعد 28 يوما من التحدي. تم تحدي إناث الفئران C57BL / 6 في الأذن مع 102 CFU من المتفطرة الطيور. تمت مقارنة الأذن الصعبة (+) بالأذن التي لا منازع لها (-) في 28 يوما ، و n = 2 فردية من تجربة واحدة موضحة ، مع كل بلون ورمز مختلفين. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
| الوقت (اليوم) | سجل الأعضاء10 CFU | |||
| رئة | طحال | DLN | دماغ | |
| 28 | 3.08 ، ND ، ND ، ND ، ND | 2.81 ، ND ، ND ، ND ، ND | إن دي، إن دي، ند، ند، ند، إن دي | 0.78 ، 0.90 ، إن دي ، إن دي ، إن دي |
| 56 | 2.30 ، ND ، ND ، ND ، ND | 1.53 ، 3.43 ، ND ، ND ، ND | 2.78 ، ND ، ND ، ND ، ND | 1.20 ، ND ، ND ، ND ، ND |
| 90 | إن دي، إن دي، ند، ند، ند، إن دي | 0.60 ، 3.35 ، 3.26 ، ND ، ND | إن دي، إن دي، ند، ند، ند، إن دي | 0.60 ، ND ، ND ، ND ، ND |
| 132 | إن دي، إن دي، ند، ند، ند، إن دي | 4.03, 3.58, 3.58, 4.03, 3.69 | 2.41 ، ND ، ND ، ND ، ND | إن دي، إن دي، ند، ند، ند، إن دي |
| DLN = تصريف العقدة الليمفاوية ، ND = لم يتم اكتشافه | ||||
الجدول 1: نشر المتفطرة من الأذن بمرور الوقت بعد التحدي. تم حصاد الرئتين والطحال والعقدة الليمفاوية المستنزفة (DLN) والدماغ من n = 5 فئران لكل نقطة زمنية بعد التحدي. تم طلاء الأنسجة المتجانسة وتقييمها لنمو البكتيريا. قدم CFU للأعضاء على أنه سجل10 القيم المحولة حيث تم حساب البكتيريا ولم يتم اكتشافها (ND) حيث لم يلاحظ أي CFU في أي تركيز مطلي. ممثلة بيانات الدورة الزمنية لتجربة واحدة.
لقد أوضحنا هنا كيفية تحدي الفئران المصابة بالبكتيريا الفطرية بشكل متكرر في نموذج الأذن داخل الأدمة. من الضروري ، عند تنفيذ هذا الإجراء ، اتباع احتياطات العقم وتجنب إصابات وخز الإبرة. باستخدام طريقة التلقيح هذه ، من الأهمية بمكان أن يكون لديك محطة إعداد مناسبة وإضاءة جيدة لضمان استهداف مساحة الأدمة وعدم ثقبها من خلال الأذن بالكامل. إذا حدث ذلك ، اعتمادا على الدراسة ، يمكن إجراء محاولة ثانية في الأذن الأخرى. يمكن أيضا استخدام الأذنين غير المعالجة داخل نفس الماوس كتحكم لكل ماوس. يجب أن تكون هذه الطريقة في متناول الباحثين الذين لديهم الحد الأدنى من الاحتياجات للمعدات أو الوقت. يساعد تخصيص الفئران والوقت للتدريب في معدل نجاح التلقيح للبروتوكول. الأخطاء الأكثر شيوعا في هذه التقنية هي عدم دخول الفراغ داخل الأدمة مع المحقنة (والثقب من خلال الأذن) أو الضغط على المحقنة بسرعة كبيرة ، مما يتسبب في توصيل غير متسق أو انزلاق الإبرة من الفراغ داخل الأدمة. يمكن أن تساعد الإضاءة والتكبير الجيد في الوضع الصحيح للإبرة للتطعيم.
نحن نستفيد من منهجية الظروف "الشبيهة بالتعرض" ل NTM. الغالبية العظمى من M. avium موجودة داخل الأذن أو DLN. ومع ذلك ، فإن أحد قيود هذه المنهجية هو أنه لوحظ الانتشار على الأعضاء الجهازية ، أي الطحال ، في جميع التي تم تقييمها بعد 132 يوما من التحدي. قد تكون هناك عتبة للتلقيح البكتيري يمكن أن تقلل من كمية أو تكرار الانتشار، وهو ما يمكن تحقيقه من خلال دراسة المعايرة بالتحليل الحجمي. هذا الإجراء قابل لتعديل كل من الكائن الحي ، على سبيل المثال ، أنواع NTM الأخرى ، والجرعة التي يتم تسليمها ، اعتمادا على سؤال البحث.
قد يلعب السلوك البشري (عدم وجود معالجة مناسبة لمياه الشرب ، والتلوث ، والتدخين) ، وزيادة أعداد الأشخاص الذين يعانون من تدهور صحتهم بسبب سن15 عاما والأمراض المصاحبة الأخرى ، ونقص الاختبارات التشخيصية المناسبة ، وتغير المناخ16 دورا في ارتفاع معدلات الإصابة ب NTM ، ومن المرجح أن يزداد هذا الاتجاه في المستقبل القريب. نقترح أن نماذج مثل توصيل الغشاء المخاطي عن طريق مياه الشرب11 أو التهابات الأذن داخل الأدمة مع NTM في الفئران توفر فرصة لتحديد تأثير هذا التعرض المتزايد على التطعيم اللاحق وفعالية اللقاح. على الرغم من أننا قمنا بتكييف هذه المنهجية لنموذج الأذن المحتوى ل M. avium ، إلا أننا نقترح أنه يمكن استخدامه بنجاح لأنواع NTM الأخرى كتقنية تعرض.
ويعلن المؤلفان أنه ليس لديهم تضارب في المصالح.
يعرب المؤلفون عن امتنانهم لموظفي الفيفاريوم الملتزمين لرعايتهم الاستثنائية للحيوانات طوال هذه الدراسة. يود المؤلفون أيضا أن يشكروا مختبر Henao-Tamayo في جامعة ولاية كولورادو لمشاركة سلالة M. avium المستخدمة في هذه الدراسة. يود المؤلفون أن يشكروا أعضاء مختبري Aderem و Urdahl في معهد أبحاث الأطفال في سياتل على التدريب على المنهجية الأصلية. تم تمويل هذا المشروع كليا أو جزئيا بأموال فيدرالية من المعهد الوطني للحساسية والأمراض المعدية ، والمعاهد الوطنية للصحة ، ووزارة الصحة والخدمات الإنسانية ، بموجب العقد رقم 75N93021C00029 (إلى RNC) ، والمنح R01AI125160 و R01AI183642 (إلى RNC و SLB).
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 0.05٪ Tween80 | Sigma | P6224 | |
| 1 مل حقنة | فيشر | 15-823-434 | |
| 7H10 أجار ثلاثية الألواح | مولتوكس | 21-40S234 | |
| 26G إبرة حادة | فيشر | NC0981254 | |
| خزانة السلامة الحيوية | Nuaire | NU-543-400 | |
| CO2< / sub> حاضنة | فيشر العلمية | 15-103-0513 | |
| شريط على الوجهين | سكوتش | 3136 | |
| هاميلتون 701N حقنة ميكرولتر | فيشر | 14-824-16 | |
| نصائح أومني للأنسجة الصلبة | فيشر | 15-340-102 | |
| وسادة تسخين | كينت Scientific | HTP-1500 | |
| إبرة الأنسولين | فيشر | NC1551333 | |
| الكيتامين | باترسون بيطري | 07-890-8598 | |
| عدسة مكبرة مضاءة | برايتيك | B07MMZ27QK | |
| PBS | ThermoFisher | 10010072 | |
| خالط الأنسجة | Omni | TH115 | |
| حامل خالط الأنسجة | Omni | S1000 | |
| Xylazine | Patterson البيطري | 07-808-1947 |