Das WinCF-Modell - Ein preiswerter und tragbarer Mikrokosmos eines Schleims verstopfte Bronchiole zur Untersuchung der Mikrobiologie von Lungeninfektionen

Zusammenfassung

Der Schleim verstopft die Atemwege von zystischer Fibrose (CF) Patienten sind eine ideale Umgebung für die mikrobielle Krankheitserreger zu gedeihen. Das Manuskript beschreibt ein neuartiges Verfahren der CF-Lunge microbiome in einer Umgebung für die Untersuchung, dass imitiert, wo sie Krankheit und wie Veränderungen der chemischen Bedingungen verursachen mikrobielle Dynamik antreiben kann.

Zusammenfassung

Viele chronische Atemwegserkrankungen führen zu Schleimverschluss der Atemwege. Lungen eines Individuums mit zystischer Fibrose sind ein exemplarischer Fall, bei dem ihre Schleimhautbronchiolen einen günstigen Lebensraum für die mikrobielle Kolonisation schaffen. Verschiedene Pathogene gedeihen in dieser Umgebung, die miteinander interagieren und viele der mit CF-Krankheit assoziierten Symptome antreiben. Wie jede mikrobielle Gemeinschaft haben die chemischen Bedingungen ihres Lebensraumes einen erheblichen Einfluss auf die Gemeinschaftsstruktur und die Dynamik. Beispielsweise gedeihen unterschiedliche Mikroorganismen in unterschiedlichen Konzentrationen von Sauerstoff oder anderen gelösten Konzentrationen. Dies gilt auch in der CF-Lunge, wo Sauerstoffkonzentrationen geglaubt werden, um die Physiologie und Struktur der Gemeinschaft zu treiben. Die hier beschriebenen Methoden sind so ausgelegt, dass sie die Lungenumgebung nachahmen und die Erreger in einer Weise erhöhen, die derjenigen ähnlich ist, aus der sie eine Krankheit hervorrufen. Manipulation der chemischen Umgebung dieser Mikroben wird dann verwendet, um zu untersuchen, wie die chemistry von Lungeninfektionen regelt seine mikrobielle Ökologie. Das Verfahren, das WinCF System bezeichnet wird, basiert auf künstlichen Sputum Medium und schmalen Kapillarröhrchen bedeutete einen Sauerstoffgradienten bereitzustellen, die ähnlich zu der in Schleim verstopft Bronchiolen existiert. Manipulieren chemische Bedingungen, wie beispielsweise die Medien pH-Wert des Sputums oder Antibiotika Drucks, ermöglicht die Visualisierung der mikrobiologische Unterschiede in den Proben, farbige Indikatoren, die gerade für Gas oder Biofilm-Produktion, oder Extrahieren und die Sequenzierung des Nukleinsäure Inhalts jeder Probe.

Einleitung

Die in diesem Manuskript beschriebene Methode heißt das WinCF-System ¹ . Das übergeordnete Ziel von WinCF ist es, eine experimentelle Einrichtung zur Verfügung zu stellen, die in der Lage ist, die Umgebung eines mit Schleim gefüllten Lungenbronchiole zu simulieren. Dies ermöglicht ein traktierbares System, um mikrobielle Pathogene von Lungenerkrankungen mit einem Schleim-Hypersekretionsphänotyp einschließlich zystischer Fibrose (CF), chronisch obstruktiver Lungenkrankheit (COPD), Asthma und anderen zu untersuchen. Das Verfahren wurde speziell für die Untersuchung von CF entwickelt, die durch Mutationen gekennzeichnet ist, die dazu führen, dass....

Protokoll

1. Herstellung von Aktien für die Artificial Sputum Medien

1. Erstellen Sie eine 5% Mucin Lösung. Hinzufügen 1,0 g entwässertes Schweinemagen zu 20 ml entionisiertem Wasser Mucin. Autoclave die resultierende Lösung.
   HINWEIS: Die Mucin-Sterilisation wird seine inhärente Struktur zerstören; andere Verfahren, die die Muzin in ihrer trockenen Form umfassen UV-Bestrahlung und Sterilisation zu sterilisieren. Diese Verfahren sind nicht für das WinCF System jedoch ausgiebig genutzt.
2. In 2,2 g KCl auf 50 ml entsalztem Wasser und lassen für die Auflösung. Hinzufügen von 5,0 g NaCl zu 50 ml entionisiertem Wasser und ermöglichen für die Auflösung. Autocla....

Ergebnisse

Das mikrobiologische Wachstum über die verschiedenen chemischen Zustände, die in den Proben induziert wurden, variierte drastisch in einigen Fällen und subtiler in anderen. Viele Veränderungen in der Aktivität waren in der Natur visuell, sobald die Inkubationszeit endete. Im Beispiel der pH-Manipulation variierten die Proben über dem pH-Spektrum stark, wie durch mehrere Faktoren gezeigt wurde, die nach der Inkubation sichtbar wurden. Wenn dem Medium keine Sputumproben zugesetzt wurden, z.......

Diskussion

Die mikrobiologische Make-up einer Lunge mit CF enthält eine Vielzahl von Organismen, aber die Bedingungen innerhalb der Lunge haben wahrscheinlich einen signifikanten Einfluss auf welche Arten von Mikroben überleben und gedeihen können ^{13 , 15} . Spezifische Mechanismen, durch die sich diese Bedingungen ändern und die genauen Wirkungen auf das Lungenmikrobiom sind im Allgemeinen unklar. In dieser experimentellen Methode stellen wir eine Analyse der mikrobiologis.......

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
Farbcodierte Kapillarröhrchen	Fisher Scientific	22-260943
Cha-Seal Tube Sealing Compound	Kimble-Chase	43510
Mucin aus Schweinemagen	Sigma	M1778
Ferritin, kationisiert aus Pferdemilz	Sigma	F7879
Lachssperma DNA Natriumsalz (sonifiziert)	AppliChem Panreac	A2159
MEM Nichtessentielle Aminosäuren	Corning Cellgro	25-025-CI
MEM Aminosäuren	Cellgro	25-030-CI
Eigelb Emulsion, 50%	Dalynn Biologicals	VE30-100
Kaliumchlorid	Fisher Scientific	P2157500
Natriumchlorid	Fisher Scientific	S271500
15 mL Zentrifugenröhrchen mit aufgedruckten Graduierungen und Schieberkappen	VWR	89039-666
50 mL Zentrifugenröhrchen mit aufgedruckten Graduierungen und Schieberkappen	VWR	89039-656
1,5 mL Mikrozentrifugenröhrchen	Corning	MCT-150-R
2,0 mL Mikrozentrifugenröhrchen	Corning	MCT-200-C