An In Vivo Model to Study Shear-Dependent Bacterial Adhesion
JoVE Encyclopedia of Experiments
علم الأحياء الدقيقة
0 مشاهدات • 3:50 د • July 1st, 2026
Take an anesthetized mouse fasted overnight to reduce bowel movements.
Apply eye ointment to prevent corneal drying. Secure it on a heating pad to regulate body temperature.
Expose the right jugular vein. Insert a catheter and secure it with stitches.
Open the peritoneal cavity, then place the mouse on a transparent plate.
Spread the intestine to expose the mesenterium, a supportive membrane, to access the blood vessels.
Maintain body temperature and apply saline to prevent dehydration.
Place the mouse under a fluorescence microscope, then immobilize the vessels.
Apply an ionophore that elevates calcium levels in endothelial cells. This triggers the release of von Willebrand factor (VWF), forming coiled strands on the cell surface.
Inject fluorescently labeled bacteria through the catheter to reach the blood vessel.
The shear stress from blood flow uncoils the VWF strands, which bind to bacterial adhesins and form bacterial aggregates.
Capture time-lapse images to quantify shear-dependent bacterial adhesion.
Fast six to eight-week-old mice the night before the experiment to reduce bowel movement. The day of the experiment begin by injecting 0.1 milligrams of buprenorphine per kilogram of body weight as an analgesic. Next, anesthetize the mouse and apply ointment to the eyes.
Place the mouse on the thermo-controlled heating pad under the dissecting scope and test that the mouse shows no pedal reflex. Make a one-centimetre incision parallel to the jugular vein. Remove the right side of the cervical muscle and then isolate the jugular vein from the surrounding tissue.
Insert a two French intravenous catheter into the right jugular vein and secure it in place using stitches. Then, make a midline abdominal incision to open the peritoneal cavity. Place the mouse on its right side on a transparent plate and secure the cannula with tape.
Gently pull out the intestines using cotton swabs and spread the mesenterium to visualize the mesenteric arteriolar and venular circulation. Place a hot pack over the mouse to prevent hypothermia and drop 500 microliters of 0.9% NaCl on the intestines every 30 minutes to prevent dehydration of the tissue. Use cotton swabs to immobilize the vessels and visualize them under an inverted microscope.
Next, topically, apply five microliters of a 10 millimolar solution of calcium ionophore dissolved in DMSO. This will activate the release of von Willebrand factor from the endothelial cells in the vessels. After 10 seconds, inject 100 microliters of the fluorescently labeled bacteria through the jugular catheter. At this time, begin taking time-lapse images. Acquire time-lapse images using the acquisition tool in the toolbar, using 40 cycles of 1000 images per second. Once image acquisition is complete, euthanize the mouse according to institutional guidelines. Save the images in an appropriate image file format, and then process the images using ImageJ analysis software as previously described.
نظرة عامة
تقدم هذه المقالة بروتوكولاً تفصيلياً للدراسة داخل الجسم الحي (in vivo) لبحث التصاق البكتيريا بجدار الوعاء الدموي اعتماداً على قوة القص في نموذج فأر حي. تجمع هذه الطريقة بين التحضير الجراحي، والقسطرة، والتصوير الفلوري في الوقت الحقيقي لتصور وقياس التفاعلات بين عامل فون ويلبراند (VWF) والبكتيريا تحت ظروف التدفق الفسيولوجية.
المكونات الرئيسية للدراسة
مجال العلم
- علم الأحياء الدقيقة
- بيولوجيا الأوعية الدموية
- التصوير الحي
خلفية علمية
- يعد التزام البكتيريا بجدران الأوعية الدموية خطوة حاسمة في نشوء وتطور عدوى مجرى الدم.
- يؤثر إجهاد القص الناتج عن تدفق الدم على التفاعل بين البكتيريا والأسطح البطانية.
- يُفرز عامل von Willebrand (VWF) من الخلايا البطانية ويلعب دوراً في التوسط في التجمع البكتيري تحت ظروف التدفق.
- يوفر التصوير في الوقت الفعلي في الحيوانات الحية رؤى حول هذه العمليات الديناميكية.
الغرض من الدراسة
- إنشاء نموذج حي (in vivo) لتحليل التصاق البكتيريا بجدران الأوعية الدموية تحت ظروف التدفق.
- تصوير تكوين خيوط VWF وتفاعلها مع البكتيريا في الوقت الفعلي.
- قياس التجمع البكتيري المعتمد على قوة القص على الأسطح البطانية.
الطرق المستخدمة
- صيام الفئران طوال الليل وتخديرها للتحضير للجراحة.
- الكشف الجراحي عن الوريد الوداجي الأيمن وقسطرته.
- كشف الأوعية الدموية المساريقية عبر شق بطني ووضعها على لوح شفاف.
- التطبيق الموضعي لناقل أيونات الكالسيوم لتحفيز إطلاق VWF من الخلايا البطانية.
- حقن بكتيريا موسومة بفلوروفور عبر القسطرة.
- الفحص المجهري الفلوري في الوقت الحقيقي واكتساب الصور بنظام التصوير الزمني (time-lapse).
- تحليل الصور باستخدام برنامج ImageJ.
النتائج الرئيسية
- يؤدي تطبيق أيونوفور الكالسيوم إلى تحفيز تشكيل خيوط VWF على الأسطح البطانية.
- يعمل إجهاد القص الناتج عن تدفق الدم على فك التواء خيوط VWF، مما يسهل ارتباط البكتيريا وتجمعها.
- يتيح التصوير الفلوري إمكانية رؤية وقياس أحداث الالتصاق البكتيري كمياً.
- يسمح هذا البروتوكول بالدراسة المنضبطة للتفاعلات البكتيرية البطانية المعتمدة على إجهاد القص في الجسم الحي (in vivo).
الاستنتاجات
- يوضح هذا النموذج الحي (in vivo) بشكل فعال دور إجهاد القص وعامل فون ويلبراند (VWF) في التصاق البكتيريا بجدران الأوعية الدموية.
- يوفر هذا النهج منصة لدراسة التفاعلات بين المضيف والمسبب المرضي تحت ظروف التدفق الفسيولوجية.
- يمكن تطويع هذا النموذج لاستقصاء آليات العدوى الوعائية وتقييم التدخلات العلاجية المحتملة.
الأسئلة الشائعة
الأهمية الصناعية التنفيذية
يعد الالتصاق البكتيري المعتمد على قوى القص عاملاً حاسماً في إمراض العدوى الوعائية، ويؤثر على التحقق من الأهداف في المراحل المبكرة للعلاجات المضادة للالتصاق. يتيح هذا النموذج الحي الكمي الفوري للتفاعلات بين البكتيريا والخلايا البطانية تحت ظروف التدفق الفسيولوجي، مما يعزز الثقة التنبؤية في تقليل المخاطر الميكانيكية. ويوفر هذا النهج بيانات تدعم قرارات المحفظة البحثية من خلال توضيح ديناميكيات المضيف والممرض ذات الصلة بأبحاث الأمراض المعدية في المرحلة ما قبل السريرية.
التطبيقات الاستراتيجية في البحث والتطوير في مجال الأدوية الحيوية
الاكتشاف المبكر والتحقق من الهدف
- يتيح الاستقصاء المباشر لآليات الالتصاق البكتيري تحت تأثير إجهاد القص الفسيولوجي.
- يدعم التحقق الوظيفي من الأهداف مثل عامل فون ويلبراند (von Willebrand factor) في التفاعلات بين المضيف والممرض.
- يوفر تقليل المخاطر الميكانيكية لاستراتيجيات العلاج المضادة للالتصاق.
- يعزز الثقة التنبؤية في نماذج الأمراض المعدية في مراحلها المبكرة.
الفحص وتطوير المقايسة
- تأسيس نظام مُصادق عليه داخل الجسم الحي (in vivo) لقياس أحداث الالتصاق البكتيري كمياً.
- تقديم مخرجات تصوير كمية وقابلة للتكرار من أجل التحليلات اللاحقة.
- دعم توحيد المقاييس لتقييم التدخلات المرشحة التي تستهدف مسارات الالتصاق.
- تمكين إجراء مقارنة موثوقة بين السلالات البكتيرية أو التأثيرات العلاجية تحت ظروف تدفق محكومة.
الأبحاث الترجمية وما قبل السريرية
- يتوافق مع نماذج العدوى الوعائية ذات الصلة بالمرض لاستكشاف المؤشرات الحيوية الانتقالية.
- يوفر الاستمرارية من الدراسات الميكانيكية في مرحلة الاكتشاف إلى التحقق قبل السريري من عوامل مضادات الالتصاق.
- يساعد في اتخاذ قرارات التقدم المعدلة حسب المخاطر لمحافظ الأمراض المعدية.
- يدعم تقليل المخاطر الميكانيكية في سياق إمراض العدوى الوعائية.
تكامل خطوط المعالجة وسير العمل
يربط نموذج التصوير الحي هذا بين مرحلة الاكتشاف المبكر والأبحاث قبل السريرية، وذلك من خلال تمكين الاستقصاء القائم على الفرضيات لالتصاق البكتيريا تحت ظروف التدفق.
- بيولوجيا الاكتشاف: يوضح دور إجهاد القص وVWF في الالتصاق البكتيري، مما يدعم اختبار الفرضيات والحد من المخاطر البيولوجية.
- الفحص: يوفر مخرجات تصوير كمية وقابلة للتكرار لتطوير المقايسات وتقييم المرشحين.
- التحليلات: يولد بيانات صور بفاصل زمني لإجراء مقارنة إحصائية قوية لأحداث الالتصاق عبر ظروف مختلفة.
- الأبحاث الانتقالية: يربط النتائج الميكانيكية بنماذج العدوى الوعائية ذات الصلة بالمرض.
- إعادة الاستخدام المؤسسي: يوفر منصة قابلة لإعادة الاستخدام يمكن تكييفها مع مختلف السلالات البكتيرية ودراسات التدخل.
التأثير التشغيلي والمؤسسي
- القيمة العلمية: تعزز الثقة التنبؤية والتحقق من الأهداف لاستراتيجيات مضادات الالتصاق.
- القيمة التشغيلية: توفر سير عمل قياسي وقابل للتكرار والتوسيع للتصوير الحي (in vivo).
- القيمة الاستراتيجية: تحسن قرارات المضي قدماً أو التوقف (go/no-go) وتقلل من المخاطر البيولوجية في المراحل المتأخرة من برامج الأمراض المعدية.
- التأثير على المحفظة: تدعم تحديد الأولويات المعدلة حسب المخاطر والنهوض بالعلاجات المضادة للالتصاق.
اعتبارات التنفيذ
- يتطلب خبرة في جراحة الحيوانات الصغيرة وتقنيات التصوير الحي (in vivo).
- يستلزم الوصول إلى المجهر الفلوري وبنية تحتية لتحليل الصور الكمي.
- يقتضي توحيد المعايير بين الفرق لضمان الحصول على بيانات وتحليلها بشكل قابل للتكرار.
- قابل للتكيف مع سلالات بكتيرية وأنماط تدخل مختلفة من خلال تحسين البروتوكول.
- يقتصر على الأسرة الوعائية التي يمكن الوصول إليها للتصوير، وقد يتطلب تعديلات خاصة بكل نموذج.
الأسئلة الشائعة حول الأدوية الحيوية
القائم على التدفق الصفحي فحوصات للتحقيق في تجنيد الكريات البيض على خلايا الأوعية الدموية مثقف والصفائح الدموية ملتصقة
فيديوهات ذات صلة
0 مرات المشاهدة
نموذج في المختبر نظام التروية التوازي-لوحة لدراسة البكتيريا التمسك Graft الأنسجة
فيديوهات ذات صلة
0 مرات المشاهدة
عدوي المكورات الرئوية من خلايا بطانة الإنسان الاساسيه في التدفق المستمر
فيديوهات ذات صلة
0 مرات المشاهدة
الفحص في المختبر من الالتصاق الجرثومي على الخلايا الظهارية الثدييات
فيديوهات ذات صلة
0 مرات المشاهدة
إدخال إجهاد القص في دراسة الالتصاق الجرثومي
فيديوهات ذات صلة
0 مرات المشاهدة
نموذج تدفق الصفائح المتوازية في المختبرات لدراسة التصاق البكتيريا في خزعة الأنسجة
فيديوهات ذات صلة
0 مرات المشاهدة
نموذج الأمعاء في المختبر لتقييم التصاق البكتيريا واستبطانها
فيديوهات ذات صلة
0 مرات المشاهدة
Micro-Parallel Plate Flow Chamber Model for Studying Bacterial Adhesion to Human Endothelial Cells
فيديوهات ذات صلة
0 مرات المشاهدة
جيل من القص التصاق خريطة طريق SynVivo شبكات الاوعية الدموية الدقيقة الاصطناعية
فيديوهات ذات صلة
0 مرات المشاهدة
في المختبر والمجراة نموذج لدراسة التصاق البكتيريا إلى سفينة ستريت تحت ظروف التدفق
فيديوهات ذات صلة
0 مرات المشاهدة
آخر تحديث: 22 أغسطس 2026