Urinveisinfeksjon i en liten dyr modell: Transurethral Catheterization mannlige og kvinnelige mus
Summary
Etablerte modell av transurethral catheterization mus tillater studiet av blæren patologi, inkludert urinveisinfeksjon, men kan bare utføres i kvinner. En ny modell av mannlige transurethral instillasjon, presenteres her, vil gjøre forskning i et område preget av sterk klinisk og epidemiologisk forskjeller mellom kjønnene.
Abstract
Urin skrift infeksjoner (UVI) er svært vanlig på verdensbasis pådra seg betydelig sykelighet og helse-assosiert utgifter. Små dyr modeller, som nøyaktig gjenspeiler sykdom etablering og progresjon, tillater Disseksjon av vert-patogen interaksjoner og generasjon av immunitet til infeksjon. I mus, intravesical instillasjon av uropathogenic E. coli, den utløsende agenten i mer enn 85% av samfunnet kjøpte UTI, viser mange av stadiene av infeksjon observert hos mennesker. Inntil nylig har imidlertid kan UTI bare være modellert i kvinnelige dyr. Denne begrensningen har hindret studiet av sex forskjeller i UTI, samt andre blæren patologi, som kreft. Her beskriver vi en metode for å innpode mannlige mus som lar direkte sammenligning mellom kvinnelig og mannlig dyr og gi en detaljert protokoll for å vurdere blæren vev av flowcytometri å forstå vert Svar å infeksjon. Sammen vil disse tilnærmingene hjelpe i identifikasjon av vert faktorer som bidrar til kjønn biases observert i UTI og andre blæren-assosiert sykdommer.
Introduction
Urin skrift infeksjoner (UVI) er en av de vanligste infeksjonene i utviklede land1. Infeksjon priser er like mellom kvinner og menn blant nyfødte og eldre2. Premenopausale voksne kvinner, men har en betydelig økt forekomst av markedsstøtte ervervet UTI sammenlignet med menn2,3. Gitt at denne sykdommen påvirker hovedsakelig kvinner, har grunnleggende og klinisk forskning overveldende fokusert på UTI i kvinner. UTI i menn er imidlertid en betydelig og lite studert helsevesenet challenge4. Faktisk fordi UTI i menn forbundet med høyere sykelighet, er disse infeksjonene rutinemessig definert som komplisert4,5.
Som vår forståelse av sentral rolle i sex skjevheter i fysiologi og patologi utvikler seg, er nye metoder pålagt å utforske dette tidligere forsømte aspektet av sykdom. Kjønnsforskjeller spiller en viktig rolle i immunitet og infeksjon; kvinner har høyere forekomst av autoimmun sykdom, mens menn er mer utsatt for visse infeksjoner, som tuberkulose, malaria og HIV6,7. Blærekreft, en annen Urologiske patologi, er betydelig mer utbredt i menn enn hos kvinner, og flere studier har vist en rolle for androgener i utviklingen av malignitet8,9,10,11 ,12. Spesielt, men utføres undersøkelse av intravesical behandling for blærekreft utelukkende i kvinnelige dyr, på grunn av manglende evne til å gjentatte ganger catheterize mannlige mus13.
Studiet av UTI patogenesen stoler tungt på gnager modeller av infeksjon (f.eks, mus og rotter). Murine modeller av UTI kan ansette uropathogens opprinnelig isolert fra menneskelige infeksjoner, som uropathogenic E. coli (UPEC), Klebsiella, Enterococcus, Staphylococcuseller Proteus14. Vanligvis innføres bakterier i blæren via catheterization av urinrøret. Etter infeksjon, blæren og nyrene kan fjernes for å vurdere spesifikke parametrene av infeksjon, som bakteriell kolonisering, vevsskade eller vert immunrespons15,16. Universelt, men brukes bare kvinner dyrene for UTI forskning. Faktisk har mange studier anført at anatomiske årsaker, catheterization mannlige mus ikke er mulig13,17,18,19. Nylig en kirurgisk tilnærming til mannlige instillasjon har blitt beskrevet i som magen åpnes, blæren er eksternt fordrevet ved å bruke lett trykk på åpningen i magen og bakterier som injiseres i blæren20. Denne tilnærmingen gjør mannlige infeksjon, på bekostning av kirurgiske inngrep. Derfor inkluderer en stor påminnelse av denne tilnærmingen innflytelsen av betennelse, på utfallet av infeksjon som potensial til å indusere en anti-inflammatorisk sårhelende respons snitt21. Som våre interesser inkluderer forstå sex skjevhet i respons på sykdom, utviklet vi en metode for bakteriell intravesical instillasjon i mannlige mus som passer bedre veletablert ikke-kirurgisk transurethral fremgangsmåten som brukes i kvinnelige gnagere22 .
Vår modell bygger på en etablert metode og gir muligheten til å direkte sammenligne vert immunforsvaret til UTI i kvinnelig og mannlig dyr. Denne metoden vil tillate Disseksjon av sex-baserte forskjeller i infeksjon, og potensielt tilby molekylære og mobilnettet ledetråder uttales forskjellig mottakelighet og respons på infeksjon mellom kjønnene. I tillegg har denne modellen verdi utover UTI studier, slik at etableringen av modeller for å undersøke andre blæren-assosiert sykdommer, som blærekreft, prostatitt, under – eller over – aktiv blæren syndrom og interstitiell cystitt.
Protocol
Representative Results
Discussion
Transurethral instillasjon mannlige mus gir mange nye forskningsmuligheter til påvirkning av sex på blæren mucosal sykdom, men også presenterer flere utfordringer. Fremst, en begrensning er at instillasjon utgangspunktet kan vise seg for å være teknisk vanskelig, noe som resulterer i overdreven betennelse under kateter innsetting. Forbedring i teknikken kan oppnås ved instillasjon død mus med en farget løsning, for eksempel Evans blå farge. For å bekrefte at instillasjon er vellykket, blærer bør være visuel…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi takker Dr. Matthieu Rousseau for kritisk lesning av manuskriptet og laboratoriet av dendrittiske Immunobiology for deres nyttig innsikt i utviklingen av denne protokollen og prosjekt. Dette arbeidet var støttes delvis av finansiering fra EU syvende Framework Programme Marie Curie handlingen (PCIG11-GA-2012-3221170 og immun-onkologi LabEx (MAI).
Materials
| BD Insyte Autoguard Shielded IV Catheters 24G, 0.7 mm external diameter, 14 mM long | BD Medical | 381811 or 381411* | * catalog number is country-dependent |
| inoculating loop | Greiner Bio-One | 731171 | |
| LB Miller broth | Difco | 244620 | |
| LB Miller agar | Difco | 244520 | |
| Cuvettes | Bio-rad | 223-9955 | |
| syringes | B Braun | 9166017V | |
| Thumb (Adson) forceps | Fine Science Tools | 11006-12 | |
| 5 mL tubes, polypropylene | Falcon | 352063 | |
| Tissue Ruptor disposable probes | Qiagen | 990890 | |
| 15 mL flip cap tubes | Thermo Scientific | 362694 | |
| DNAse | Invitrogen | 18047019 | |
| Liberase TM | Sigma-Aldrich | 5401119001 | should be aliquotted and stored at -20 °C to avoid repeated freeze-thaw |
| 100 µM MACS SmartStrainers | Miltenyi | 130-098-463 | compatible with 15 mL tubes, preferred |
| 100 µm cell strainers | Falcon | 352360 | compatible with 50 mL tubes, if MACS Smart Strainers are not available |
| 96 well plate | Falcon | 353077 | |
| Fc block | BD Pharmingen | 553142 | anti-CD16/CD32 |
| anti-mouse CD45 antibody | BD Biosciences | 561487 | many different fluorescent conjugation options are available |
| 5 mL tubes polystyrene with filter cap | Falcon | 352235 | |
| insulin syringe | Terumo | BS05M2913 | |
| hand held homogenizer | Qiagen | 9001272 | TissueRuptor |
| flow cytometer | BD Biosciences | N/A | Fortessa SORP |
| Flow cytometry software | BD Biosciences | N/A | Diva |
Referencias
- Hooton, T. M., Stamm, W. E. Diagnosis and treatment of uncomplicated urinary tract infection. Infect Dis Clin North Am. 11 (3), 551-581 (1997).
- Harper, M., Fowlis, G. Management of urinary tract infections in men. Trends in Urology, Gynaecology & Sexual Health. 12 (1), 30-35 (2007).
- Foxman, B. The epidemiology of urinary tract infection. Nat Rev Urol. 7 (12), 653-660 (2010).
- Lipsky, B. A. Urinary tract infections in men. Epidemiology, pathophysiology, diagnosis, and treatment. Ann Intern Med. 110 (2), 138-150 (1989).
- Conway, L. J., Carter, E. J., Larson, E. L. Risk Factors for Nosocomial Bacteremia Secondary to Urinary Catheter-Associated Bacteriuria: A Systematic Review. Urol Nurs. 35 (4), 191-203 (2015).
- Markle, J. G., Fish, E. N. SeXX matters in immunity. Trends Immunol. 35 (3), 97-104 (2014).
- Yu, C. Y., Whitacre, C. C. Sex, MHC and complement C4 in autoimmune diseases. Trends Immunol. 25 (12), 694-699 (2004).
- Castelao, J. E., et al. Gender- and smoking-related bladder cancer risk. J Natl Cancer Inst. 93 (7), 538-545 (2001).
- Donsky, H., Coyle, S., Scosyrev, E., Messing, E. M. Sex differences in incidence and mortality of bladder and kidney cancers: national estimates from 49 countries. Urol Oncol. 32 (1), 40-e31 (2014).
- Garg, T., et al. Gender Disparities in Hematuria Evaluation and Bladder Cancer Diagnosis: A Population-Based Analysis. J Urol. , (2014).
- Dobruch, J., et al. Gender and Bladder Cancer: A Collaborative Review of Etiology, Biology, and Outcomes. Eur Urol. , (2015).
- Hsu, J. W., et al. Decreased tumorigenesis and mortality from bladder cancer in mice lacking urothelial androgen receptor. Am J Pathol. 182 (5), 1811-1820 (2013).
- El Behi, M., et al. An essential role for decorin in bladder cancer invasiveness. EMBO Mol Med. 5 (12), 1835-1851 (2013).
- Foxman, B. Epidemiology of urinary tract infections: incidence, morbidity, and economic costs. Am J Med. 113, 05S-13S (2002).
- Ingersoll, M. A., Kline, K. A., Nielsen, H. V., Hultgren, S. J. G-CSF induction early in uropathogenic Escherichia coli infection of the urinary tract modulates host immunity. Cell Microbiol. 10 (12), 2568-2578 (2008).
- Mora-Bau, G., et al. Macrophages Subvert Adaptive Immunity to Urinary Tract Infection. PLoS Pathog. 11 (7), e1005044 (2015).
- Oliveira, P. A., et al. Technical Report: Technique of Bladder Catheterization in Female Mice and Rats for Intravesical Instillation in Models of Bladder Cancer. (Conference Title)39th Scand-LAS and ICLAS Joint Meeting. 36, 5-9 (2009).
- Seager, C. M., et al. Intravesical delivery of rapamycin suppresses tumorigenesis in a mouse model of progressive bladder cancer. Cancer Prev Res (Phila). 2 (12), 1008-1014 (2009).
- Hagberg, L., et al. Ascending, unobstructed urinary tract infection in mice caused by pyelonephritogenic Escherichia coli of human origin). Infect Immun. 40 (1), 273-283 (1983).
- Olson, P. D., Hruska, K. A., Hunstad, D. A. Androgens Enhance Male Urinary Tract Infection Severity in a New Model. J Am Soc Nephrol. , (2015).
- Knipper, J. A., et al. Interleukin-4 Receptor alpha Signaling in Myeloid Cells Controls Collagen Fibril Assembly in Skin Repair. Immunity. 43 (4), 803-816 (2015).
- Hung, C. S., Dodson, K. W., Hultgren, S. J. A murine model of urinary tract infection. Nat Protoc. 4 (8), 1230-1243 (2009).
- Wright, K. J., Seed, P. C., Hultgren, S. J. Development of intracellular bacterial communities of uropathogenic Escherichia coli depends on type 1 pili. Cell Microbiol. 9 (9), 2230-2241 (2007).
