Hier stellen wir ein Protokoll zur Etablierung eines Maus-Sepsis-Immunsuppressionsmodells mittels intranasaler Instillation von Klebsiella pneumoniae vor und validieren das Modell anhand verschiedener Indikatoren.
Methodenartikel
* These authors contributed equally
Hier stellen wir ein Protokoll zur Etablierung eines Maus-Sepsis-Immunsuppressionsmodells mittels intranasaler Instillation von Klebsiella pneumoniae vor und validieren das Modell anhand verschiedener Indikatoren.
Sepsis ist ein lebensbedrohliches Organversagen, das durch die unangemessene Reaktion des Wirts auf eine Infektion verursacht wird. Eine Lungenentzündung ist die Hauptursache für Sepsis. Tiermodelle sind wichtige Werkzeuge zur Untersuchung der Pathogenese der Sepsis und zur Bewertung neuer Behandlungsstrategien. Frühere Tiermodelle der Sepsis wiesen keine natürlichen Infektionswege auf, was es erschwerte, den klinischen Infektionsprozess genau wiederzugeben.
Diese Studie führte ein Modell der Maus-Sepsis-Immunsuppression ein, das durch intranasale Instillation von Klebsiella pneumoniae (KP) entwickelt wurde, um den natürlichen Atemwegsinfektionsweg zu simulieren. Nach der Modellierung mit unterschiedlichen KP-Konzentrationen wurde die Entzündung des Modells nach 12 Stunden auf Zytokin-Interleukin-6 (IL-6)-Spiegel untersucht, und Organschäden wurden nach 24 Stunden für Alanin-Aminotransferase (ALT), Aspartat-Aminotransferase (AST), Kreatinin-Kinase (CK) und Blut-Harnstoff-Stickstoff-(BUN)-Spiegel bewertet. Die Überlebensrate des Modells wurde nach 7 Tagen analysiert. Der Prozentsatz der Lymphozyten und weißen Blutkörperchen, der Anteil der Expression des Major Histocompatibility Complex Class II (MHC-II) in Monozyten sowie die mittlere Fluoreszenzintensität (MFI) von IL-10 und TGF-β1 in CD4+ T-Zellen wurden beobachtet, um die Immunsuppression bei Mäusen zu bewerten. Nach 7 Tagen Modellierung wurde eine sekundäre Infektion durch intranasale Instillation von Pseudomonas aeruginosa (PA) durchgeführt. Die bakterielle Last in bronchoalveolärer Lavageflüssigkeit (BALF) 24 Stunden nach der Sekundärinfektion und die Sterblichkeitsrate innerhalb von 14 Tagen wurden bewertet, um die Immunsuppression des Modells weiter zu bewerten.
Die nasale Instillation hochkonzentrierter Klebsiella-Pneumonie kann eine Immunsuppression wirksam auslösen. Sein Zweck ist es, eine durch einen natürlichen Atemwegsinfektionsweg induzierte Sepsis zu simulieren und ein Standardmodell für die Sepsisforschung an Tieren bereitzustellen.
Sepsis ist ein lebensbedrohliches Organversagen, das durch die unangemessene Reaktion des Wirts auf eine Infektion 1,2,3 resultiert. Es ist eine der häufigsten Todesursachen auf Intensivstationen (ICUs). Weltweit gibt es jährlich 48,9 Millionen Sepsisfälle, mit 11 Millionen damit verbundenen Todesfällen4. Trotz jüngster Fortschritte in der antiinfektiven Therapie und Organunterstützungstechnologien ist die Pathogenese der Sepsis weiterhin unvollständig verstanden, und spezifische Behandlungsoptionen fehlen. Daher ist Sepsis zu einem zentralen Schwerpunkt und einer Herausforderung in der klinischen medizinischen Forschunggeworden.
Tiermodelle spielen eine unersetzliche Rolle in der Grundlagen- und translationalen medizinischen Forschung und dienen als wesentliche Werkzeuge zur Untersuchung der Pathogenese der Sepsis und zur Bewertung neuartiger therapeutischer Strategien. Durch die Simulation der pathophysiologischen Prozesse der menschlichen Sepsis erleichtern diese Modelle nicht nur die Erforschung wichtiger Mechanismen wie Immunerkrankungen und Organfunktionsstörungen, sondern bieten auch eine experimentelle Plattform für Drogentests und die Entwicklung von Interventionsstrategien. Unter verschiedenen Tiermodellen sind Mäuse aufgrund ihres gut definierten genetischen Hintergrunds, umfangreicher Forschung zum Immunsystem und ihrer einfachen Manipulation am häufigsten in der Sepsisforschung eingesetzt.
Derzeit sind mehrere Sepsis-Tiermodelle auf Basis verschiedener Paradigmen verfügbar, darunter Endotoxin-Modelle, bakterielle Infusionsmodelle, Modelle zur Cecal-Ligation und -Punction (CLP) sowie Colon-Ascendens-Stent-Peritonitis (CASP) Modelle5. Diese Modelle haben jedoch keine natürlichen Infektionswege, was es schwierig macht, den klinischen Infektionsprozess wirklich widerzuspiegeln. Studien haben ergeben, dass Lungenentzündung die Hauptursache für Sepsis in den Vereinigten Staatenist. Daher ist die Einrichtung eines Maus-Sepsis-Modells, das natürliche Infektionswege nachahmt, immunsuppressive Eigenschaften aufweist und mit hoher Reproduzierbarkeit einfach zu bedienen ist, von großer Bedeutung für die tiefgehende Forschung zu den Immunmechanismen der Sepsis sowie für die Bewertung potenzieller Interventionsstrategien.
Klebsiella pneumoniae (KP) macht 3 % bis 8 % aller im Krankenhaus erworbenen bakteriellen Infektionenaus 7,8,9. Dieses Bakterium kann über verschiedene Portale in den Körper gelangen, darunter die Atemwege, den Magen-Darm-, Harnwegs- sowie über die Haut, und durch KP verursachte Infektionen haben eine schlechte Prognose, insbesondere bei immungeschwächten Patienten 7,10. Da Lungenentzündung die Hauptursache für Sepsis ist und KP ein häufiger Atemwegserreger ist, der mit schlechten Ergebnissen verbunden ist, ist KP ein idealer Kandidat für die Entwicklung eines klinisch relevanten Sepsis-Modells.
Obwohl bereits11 verschiedene Tiermodelle der KP-Infektion, einschließlich der intranasalen Methode, etabliert wurden, konzentrierten sich nur wenige Studien darauf, das Modell zu optimieren, um sepsisassoziierte Immunsuppression zu induzieren oder die optimale KP-Konzentration für die Modellbildung zu definieren. Diese Lücke begrenzt den Nutzen bestehender KP-Modelle zur Untersuchung sepsisbedingter Immunfunktionsstörungen.
Um diesem Bedarf gerecht zu werden, entwickelten wir ein sepsis-induziertes Immunsuppressionsmodell bei Mäusen mittels intranasaler KP-Instillation. Im Vergleich zu bestehenden Modellen simuliert dieses Modell die natürlichen Wege von Atemwegsinfektionen. Das Modell wurde weiter validiert, um eine Methode für spätere Forschung zu bieten.
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Alle in diesem Artikel beschriebenen experimentellen Verfahren wurden vom Labor Animal Welfare and Ethics Committee der Third Military Medical University (SCXK(PLA)20120031) genehmigt.
1. Versuchstiere
2. Bakterielle Präparation
3. Intranasale Instillationsinfektion (Abbildung 1)
4. Modellbewertung
HINWEIS: Vier Gruppen von Mausmodellen wurden mittels der erwähnten intranasalen Instillationsmethode festgelegt, nämlich die Kontrollgruppe (Gruppe A, mit PBS infundiert), die 1 × 104 KP Konzentrationsgruppe (Gruppe B), die 1 × 106 KP Konzentrationsgruppe (Gruppe C) und die 1 × 108 KP Konzentrationsgruppe (Gruppe D). Das Modell wurde mit folgenden Methoden bewertet:
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
12 Stunden nach der intranasalen Instillation war der Serumspiegel IL-6 in der Gruppe 1 × 108 KP signifikant erhöht (p < 0,0001, n = 5) (Abbildung 2A). 24 Stunden nach der intranasalen Instillation waren die Serumwerte von ALT (p < 0,01, n = 5) (Abbildung 2B), AST (p < 0,01, n = 5) (Abbildung 2C), CK (p < 0,01, n = 5) (Abbildung 2D) und BUN (p < 0,001, n = 5)...
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Sepsis ist ein komplexes klinisches Syndrom, und der charakteristische immunsuppressive Zustand im späten Stadium ist ein entscheidender Faktor, der zum Patiententodführt. Daher sind präklinische Modelle, die die Pathophysiologie der durch Sepsis induzierten Immunsuppression genau simulieren, entscheidend für eine tiefgehende Untersuchung ihrer Mechanismen und die Entwicklung neuer Therapien. In dieser Studie haben wir erfolgreic...
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Die Autoren erklären keinen Interessenkonflikt.
Diese Arbeit wurde von der National Natural Science Foundation of China (82222038 und 81970259), den Outstanding Young Talents of National Defense Biotechnology (2023-JCJQ-ZQ-001 und 01-SWKJYCJJ06) sowie dem Chongqing Science Fund for Distinguished Young Scholars (CSTB2022NSCQ-JQX0017) unterstützt.
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Biochemischer Inkubator | YSEI | SHH-150L | Bakterieninkubation |
| C57BL/6J Mäuse | Vital River Laboratories | 8-10 Wochen, männlich | |
| CD116b | BioLegend | 101257 | Flow Antibodies (Anti-Maus) |
| CD25 | BD bioscience | 740447 | Flow Antibodies (Anti-Maus) |
| CD3 | BioLegend | 100203 | Flow Antibodies (Anti-Maus) |
| CD4 | BioLegend | 100544 | Flow Antibodies (Anti-Maus) |
| CD45 | BioLegend | 103116 | Flow Antibodies (Anti-Maus) |
| CD8 | BioLegend | 100752 | Flow Antibodies (Anti-Maus) |
| Zellfärbepuffer | BioLegend | 420201 | |
| Temperaturkonstanter Shaker | Honour | HNY-100B | Bakterienkultivierung |
| Durchflusszytometer | Beckman Coulter | CytoFLEX | Durchflusszytometrieanalyse |
| Hochgeschwindigkeitszentrifuge | Beckman Coulter | AIIEGRA | |
| IDEXX-Katalysator eins | IDEXX | Catalyst One | Biochemische Analyse |
| IL-10 | BioLegend | 505026 | Flow Antibodies (Anti-Maus) |
| Insulinspritze | WEGO | 1mL | Blutentnahme |
| Klebsiella pneumoniae ATCC 43816 | biobw.org | bio-81659 | |
| LB-Bouillon (Pulver) | Solarbio | L1010 | LB-Flüssigkulturmedium |
| LB-Bouillon (Pulver) | Solarbio | L1015 | LBAgarplatte |
| LY6C | BioLegend | 128010 | Flow Antibodies (Anti-Maus) |
| Ly6G | BioLegend | 127606 | Flow Antibodies (Anti-Maus) |
| MHC-II | BioLegend | 107622 | Flow Antibodies (Anti-Maus) |
| Mikropipette | Eppendorf | P100 | |
| Rote Blutkörperchen-Lyse-Puffer | Solarbio | R1010 | |
| Spektralphotometer | Eppendorf | Eppendorf6131 | Optische Dichtemessung |
| Statistische Software | GraphPad Software | Graphpad Prism10.0 | |
| Sterile und enzymfreie Pipettenspitzen | Biosharp | 200μL | |
| TF-Verdünnungspuffer | BD Pharmingen | 51-90008101 | |
| TF-Fix/Perm-Puffer | BD Pharmingen | 51-90008100 | |
| TF-Perm/Wash-Puffer | BD Pharmingen | 51-90008102 | |
| TGF-β1 | BioLegend | 141406 | Flow Antibodies (Anti-Maus) |
| Varioskan LUX Multimode-Mikroplatten-Reader | Thermo Scientific | Varioskan LUX |
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Genehmigung beantragen, um den Text oder die Abbildungen dieses JoVE-Artikels zu verwenden
Genehmigung beantragen