כאן, אנו מציגים פרוטוקול להקמת מודל דיכוי חיסון לספסיס בעכבר באמצעות הזרעה תוך-אפית של Klebsiella pneumoniae ואימתנו את המודל באמצעות אינדיקטורים שונים.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
כאן, אנו מציגים פרוטוקול להקמת מודל דיכוי חיסון לספסיס בעכבר באמצעות הזרעה תוך-אפית של Klebsiella pneumoniae ואימתנו את המודל באמצעות אינדיקטורים שונים.
אלח דם הוא כשל איבר מסכן חיים הנגרם מתגובה לא הולמת של המארח לזיהום. דלקת ריאות היא הגורם העיקרי לאלספסיס. מודלים בעלי חיים הם כלים חשובים לחקר הפתוגנזה של ספסיס ולהערכת אסטרטגיות טיפול חדשות. מודלים קודמים של אלח דם בבעלי חיים לא כללו מסלולי זיהום טבעיים, מה שהקשה לשקף במדויק את תהליך ההדבקה הקליני.
מחקר זה הציג מודל דיכוי חיסון לספסיס בעכברים, שהוקם על ידי החדרה תוך-אפית של Klebsiella pneumoniae (KP) לסימולציה של מסלול זיהום נשימתי טבעי. לאחר מודלים עם ריכוזים שונים של KP, הוערכה הדלקת במודל ב-12 שעות לרמות ציטוקינים אינטרלוקין-6 (IL-6), ונזק לאיברים הוערך לאחר 24 שעות עבור רמות אלנין אמינוטרנספראז (ALT), אספרטט אמינוטרנספראז (AST), קריאטין קינאז (CK) וחנקן אוריאה בדם (BUN). שיעור ההישרדות של המודל נותח לאחר 7 ימים. אחוז הלימפוציטים ותאי הדם הלבנים, שיעור הביטוי של קומפלקס היסטוקומפליטיות עיקרי מחלקה II (MHC-II) במונוציטים, ועוצמת הפלואורסצנציה הממוצעת (MFI) של IL-10 ו-TGF-β1 בתאי T CD4+ נצפו כדי להעריך את הדיכוי החיסוני בעכברים. לאחר 7 ימי מודל, בוצע זיהום משני באמצעות הזרקה תוך-אף של Pseudomonas aeruginosa (PA). העומס החיידקי בנוזל השטיפה הברונכואלוואולרי (BALF) 24 שעות לאחר זיהום משני ושיעור התמותה בתוך 14 ימים הוערכו כדי להעריך את הדיכוי החיסוני של המודל.
החדרה לאף של Klebsiella pneumoniae בריכוז גבוה יכולה לגרום לדיכוי חיסוני ביעילות. מטרתו היא לדמות ספסיס הנגרמת על ידי מסלול זיהום נשימתי טבעי ולספק מודל סטנדרטי למחקר ספסיס בבעלי חיים.
אלח דם הוא כשל איבר מסכן חיים הנובע מתגובה לא מתאימה של המארח לזיהום 1,2,3. זהו אחד הגורמים המובילים לתמותה ביחידות טיפול נמרץ (ICU). בעולם יש 48.9 מיליון מקרי אלח דם בשנה, עם 11 מיליון מקרי מוות נלווים4. למרות ההתקדמות האחרונה בטיפול אנטי-זיהומי וטכנולוגיות תמיכה באיברים, הפתוגנזה של ספסיס נותרה מובנת לחלוטין, ואפשרויות טיפול ספציפיות חסרות. כתוצאה מכך, ספסיס הפך למוקד מרכזי ואתגר במחקר רפואי קליני.
מודלים בעלי חיים ממלאים תפקיד בלתי ניתן להחלפה במחקר רפואי בסיסי ותרגומי, ומשמשים ככלים חיוניים לחקר פתוגנזה של אלח דם ולהערכת אסטרטגיות טיפוליות חדשות. על ידי סימולציה של תהליכים פתופיזיולוגיים של ספסיס אנושי, מודלים אלו לא רק מאפשרים חקירה של מנגנונים מרכזיים כגון הפרעות חיסוניות ותפקוד לקוי באיברים, אלא גם מספקים פלטפורמה ניסיונית לסקר סמים ולפיתוח אסטרטגיות התערבות. מבין מודלים שונים של בעלי חיים, עכברים הם הנפוצים ביותר במחקר ספסיס בזכות הרקע הגנטי המוגדר היטב שלהם, מחקר נרחב על מערכת החיסון שלהם וקלות המניפולציה.
נכון להיום, קיימים מספר מודלים של בעלי חיים לספסיס המבוססים על פרדיגמות שונות, כולל מודלים של אנדוטוקסין, מודלים של עירוי חיידקים, מודלים של קשירת סקל ונקירה (CLP),ומודלים 5 של פריטוניטיס סטנט במעי הגס (CASP). עם זאת, מודלים אלו חסרים מסלולי זיהום טבעיים, מה שמקשה על שיקוף אמיתי את תהליך ההדבקה הקליני. מחקרים דיווחו כי דלקת ריאות היא הגורם העיקרי לאלסח דםבארצות הברית. לכן, הקמת מודל ספסיס לעכברים המדמה מסלולי זיהום טבעיים, מציג תכונות מדכאות חיסון וקל לתפעול עם שחזוריות גבוהה היא בעלת חשיבות רבה למחקר מעמיק על מנגנוני החיסון של אלח דם ולהערכת אסטרטגיות התערבות פוטנציאליות.
Klebsiella pneumoniae (KP) אחראית ל-3% עד 8% מכלל הזיהומים החיידקיים שנרכשו בבתי חולים 7,8,9. חיידק זה יכול להיכנס לגוף דרך פורטלים שונים, כולל מערכת הנשימה, מערכת העיכול והשתן, וכן העור, וזיהומים הנגרמים על ידי KP הם בעלי פרוגנוזה גרועה, במיוחד אצל מטופלים עם מערכת חיסון מוחלשת 7,10. בהינתן שדלקת ריאות היא הגורם המוביל לאלחם דם ו-KP הוא פתוגן נשימתי נפוץ הקשור לתוצאות גרועות, KP הוא מועמד אידיאלי להקמת מודל אלח דם קליני רלוונטי.
למרות שמגוון מודלים של בעלי חיים של זיהום KP, כולל השיטה התוך-נזלית, כברהוקמו קודם לכן 11, רק מחקרים בודדים התמקדו באופטימיזציה של המודל כדי לגרום לדיכוי חיסון הקשור לספסיס או להגדיר את ריכוז ה-KP האופטימלי להקמת המודל. פער זה מגביל את השימושיות של מודלים קיימים של KP לחקר תפקוד לקוי של מערכת החיסון הנגרמת על ידי ספסיס.
כדי לענות על צורך זה, הקמנו מודל דיכוי חיסוני מושרה על ידי ספסיס בעכברים באמצעות הזרעה תוך-אפית של KP. בהשוואה למודלים קיימים, מודל זה מדמה את המסלולים הטבעיים של זיהומים נשימתיים. המודל אומת נוסף כדי לספק שיטה למחקר מאוחר יותר.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל ההליכים הניסיוניים המתוארים במאמר זה אושרו על ידי ועדת המעבדה, רווחת בעלי החיים ואתיקה של האוניברסיטה הצבאית השלישית לרפואה (SCXK(PLA)20120031).
1. בעלי חיים ניסיוניים
2. הכנה חיידקית
3. זיהום באינזריה תוך-נזלית (איור 1)
4. הערכת מודלים
הערה: ארבע קבוצות של מודלים של עכברים הוקמו באמצעות שיטת ההחדרה התוך-נזלית שהוזכרה קודם, כלומר קבוצת הביקורת (קבוצה א', שהושתלה ב-PBS), קבוצת הריכוז 1 ×-104 ק"פ (קבוצה ב'), קבוצת הריכוז 1 ×-106 קילומטר (קבוצה ג'), וקבוצת הריכוז 1 ×-108 קילומטר (קבוצה ד'). המודל הוערך באמצעות השיטות הבאות:
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ב-12 שעות לאחר הזרקה תוך-אפית, רמת IL-6 בסרום בקבוצת 1 ×-108 KP עלתה באופן משמעותי (p < 0.0001, n = 5) (איור 2A). ב-24 שעות לאחר ההזרעה התוך-נזלית, רמות הסרום של ALT (p < 0.01, n = 5) (איור 2B), AST (p < 0.01, n = 5) (איור 2C), CK (p < 0.01, n = 5) (איור 2D), ו-BUN (p < 0.001, n = 5) (איור 2E) בקבוצת 1 × 108KP היו גבוה...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
אלח דם הוא תסמונת קלינית מורכבת, ומצב הדיכוי החיסוני האופייני בשלב המאוחר הוא גורם מרכזי המוביל למוות המטופל12,13. לכן, מודלים פרה-קליניים המדמים במדויק את הפתופיזיולוגיה של דיכוי חיסון המושרה על ידי ספסיס הם חיוניים לחקירה מעמיקה של המנגנונים שלה ולפיתוח טיפולים חדשים. במחקר זה, הצלחנו לבסס ולאמת מודל אלח דם של עכבר שנגרם על ידי הזרקה תוך-אפית של KP, עם תכונה מרכזית של שכפול יציב של מצב מדכא חיסון שרלוונטי מאוד לפרקטיקה הקלינית....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים שאין ניגוד עניינים.
עבודה זו נתמכה על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (82222038 ו-81970259), הכישרונות הצעירים המצטיינים בביוטכנולוגיה להגנה הלאומית (2023-JCJQ-ZQ-001 ו-01-SWKJYCJJ06), וקרן המדע של צ'ונגצ'ינג לחוקרים צעירים מצטיינים (CSTB2022NSCQ-JQX0017).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| Biochemical incubator | YSEI | SHH-150L | דגירה בקטריאלית |
| C57BL/6J mice | Vital River Laboratories | 8-10 weeks, male | |
| CD116b | BioLegend | 101257 | נוגדנים זרימה (נוגד עכבר) |
| CD25 | BD bioscience | 740447 | נוגדנים זרימה (נוגד עכבר) |
| CD3 | BioLegend | 100203 | נוגדנים זרימה (נוגד עכבר) |
| CD4 | BioLegend | 100544 | נוגדנים זרימה (נוגד עכבר) |
| CD45 | BioLegend | 103116 | נוגדנים זרימה (נוגד עכבר) |
| CD8 | BioLegend | 100752 | נוגדנים זרימה (נוגד עכבר) |
| Cell stain buffer | BioLegend | 420201 | |
| Constant temperature shaker | Honour | HNY-100B | גידול חיידקים |
| Flow cytometer | Beckman Coulter | CytoFLEX | ניתוח ציטומטריית זרימה |
| High-speed centrifuge | Beckman Coulter | AIIEGRA | |
| IDEXX catalyst one | IDEXX | Catalyst One | ניתוח ביוכימי |
| IL-10 | BioLegend | 505026 | נוגדנים זרימה (נוגד עכבר) |
| Insulin syringe | WEGO | 1mL | איסוף דם |
| Klebsiella pneumoniae ATCC 43816 | biobw.org | bio-81659 | |
| LB Broth (powder) | Solarbio | L1010 | תרביות נוזלית LB |
| LB Broth (powder) | Solarbio | L1015 | צלחת אגר LB |
| LY6C | BioLegend | 128010 | נוגדנים זרימה (נוגד עכבר) |
| Ly6G | BioLegend | 127606 | נוגדנים זרימה (נוגד עכבר) |
| MHC-II | BioLegend | 107622 | נוגדנים זרימה (נוגד עכבר) |
| Micropipette | Eppendorf | P100 | |
| Red blood cell lysis buffer | Solarbio | R1010 | |
| Spectrophotometer | Eppendorf | Eppendorf6131 | מדידת צפיפות אופטית |
| Statistical software | GraphPad Software | Graphpad Prism10.0 | |
| Sterile and enzyme-free pipette tips | Biosharp | 200μL | |
| TF diluent buffer | BD Pharmingen | 51-90008101 | |
| TF fix/perm buffer | BD Pharmingen | 51-90008100 | |
| TF perm/wash buffer | BD Pharmingen | 51-90008102 | |
| TGF-β1 | BioLegend | 141406 | נוגדנים זרימה (נוגד עכבר) |
| Varioskan LUX multimodemicroplate reader | Thermo Scientific | Varioskan LUX |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה