El modelo de WinCF - un microcosmos barato y tractable de un bronquio enchufado del moco para estudiar la microbiología de las infecciones pulmonares

Resumen

El moco enchufado vías respiratorias de la fibrosis quística (FQ) son un ambiente ideal para los patógenos microbianos para prosperar. El manuscrito describe un nuevo método para el estudio de la microbioma CF pulmón en un entorno que imita donde causan enfermedad y cómo alteraciones de condiciones químicas pueden conducir dinámica microbianas.

Resumen

Muchas enfermedades crónicas de las vías respiratorias resultan en el taponamiento de moco de las vías respiratorias. Los pulmones de un individuo con fibrosis quística son un caso ejemplar en el que sus bronquiolos taponados con moco crean un hábitat favorable para la colonización microbiana. Varios patógenos prosperan en este entorno interactuando entre sí y conduciendo muchos de los síntomas asociados con la enfermedad de los FQ. Como cualquier comunidad microbiana, las condiciones químicas de su hábitat tienen un impacto significativo en la estructura y dinámica de la comunidad. Por ejemplo, diferentes microorganismos prosperan en diferentes niveles de oxígeno u otras concentraciones de soluto. Esto también es cierto en el pulmón de la FQ, donde se cree que las concentraciones de oxígeno impulsan la fisiología y la estructura de la comunidad. Los métodos descritos aquí están diseñados para imitar el entorno pulmonar y producir patógenos de una manera más similar a la de la que causan la enfermedad. La manipulación del entorno químico de estos microbios se utiliza entonces para estudiar cómo el chemistry de infecciones pulmonares gobierna su ecología microbiana. El método, llamado el sistema WinCF, se basa en medio esputo artificial y tubos capilares estrechos destinados a proporcionar un gradiente de oxígeno similar a la que existe en los bronquiolos moco enchufado. La manipulación de las condiciones químicas, tales como el pH del medio del esputo o antibióticos presión, permite la visualización de las diferencias microbiológicos en estas muestras usando indicadores de color, en busca de la producción de gas o biofilm, o de la extracción y secuenciación de los contenidos de ácido nucleico de cada muestra.

Introducción

El método descrito en este manuscrito se llama el sistema WinCF ^1. El objetivo general de WinCF es proporcionar un montaje experimental capaz de simular el ambiente de un bronquiolo de pulmón lleno de moco. Esto permitirá un sistema tratable para estudiar los patógenos microbianos de las enfermedades pulmonares con un fenotipo hipersecreción mucosa incluyendo la fibrosis quística (FQ), la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC), asma y otros. El procedimiento fue diseñado específicamente para el estudio de CF, que se caracteriza por mutaciones que causan las secreciones pulmonares a convertirse espeso y difícil de limpiar, con el tiempo....

Protocolo

1. Preparación de existencias para el medio de esputo artificial

1. Crear una solución de mucina al 5%. Añadir 1,0 g de mucina estomacal deshidratada de cerdo a 20 ml de agua desionizada. Autoclave la solución resultante.
   NOTA: La esterilización de la mucina destruirá su estructura inherente; Otros métodos para esterilizar la mucina en su forma seca incluyen esterilización UV e irradiación. Sin embargo, estos métodos no se han utilizado ampliamente para el sistema WinCF.
2. Añadir 2,2 g de KCl a 50 ml de agua desionizada y permitir la disolución. Añadir 5,0 g de NaCl a 50 ml de agua desionizada y permitir la disolución. Autoclave estas dos soluc....

Resultados

crecimiento microbiológico a través de las diversas condiciones químicas inducidas dentro de las muestras varió dramáticamente en algunos casos y de manera más sutil en otros. Muchos cambios en la actividad fueron visual en la naturaleza, siendo fácilmente evidentes tan pronto como el período de incubación terminó. En el ejemplo de la manipulación del pH, las muestras de todo el espectro pH variaron en gran medida como se muestra por múltiples factores que se hicieron evidentes después d.......

Discusión

La composición microbiológica de un pulmón con CF contiene una gran variedad de organismos, pero las condiciones dentro del pulmón probablemente tienen una influencia significativa sobre qué tipos de microbios pueden sobrevivir y prosperar [ ^{13 , 15]} . Los mecanismos específicos a través de los cuales estas condiciones cambian y los efectos exactos que tienen en el microbioma pulmonar son generalmente poco claros en la actualidad. En este método experimental, se.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Tubos capilares codificados por colores	Fisher Scientific	22-260943
Compuesto de sellado de tubos Cha-seal	Kimble-Chase	43510
Mucina de estómago porcino	Sigma	M1778
Ferritina, catiónica de bazo de caballo	Sigma	F7879
ADN de esperma de salmón Sal de sodio (sonificada)	AppliChem Panreac	A2159
MEM Aminoácidos No Esenciales	Corning cellgro	25-025-CI
MEM Aminoácidos	Cellgro	25-030-CI
Emulsión de yema de huevo, 50%	Dalynn Biologicals	VE30-100
Cloruro de potasio	Fisher Scientific	P2157500
Cloruro de sodio	Fisher	S271500
ScientificTubos de centrífuga de 15 mL con graduaciones impresas y tapas planas	VWR	89039-666
Tubos de centrífuga de 50 mL con graduaciones impresas y tapas planas	VWR	89039-656
Tubos de microcentrífuga de 1,5 mL	Corning	MCT-150-R
Tubos de microcentrífuga de 2,0 mL	Corning	MCT-200-C