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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
여러 가지 방법 마우스에서 세균성 폐렴 모델링 문헌에 기재되어있다. 여기서, 우리는 구강 인두로 피펫 세균 접종의 흡인 (즉, 흡입)를 통해 폐렴을 유도하기위한 비 침습적, 저렴하고 빠른 방법을 설명합니다. 폐 선천성 면역 반응의 평가를위한 다운 스트림 방법도 자세히 설명되어 있습니다.
지역 사회 획득 폐렴이 중요한 공중 보건 문제로 남아 있지만, 세균성 폐렴의 쥐 모델은 최근 기본 세포 및 분자 기전에 대한 우리의 이해에 중요한 임상 발전을 촉진하고있다. 생체 마우스 모델에서 호스트 방어 반응의 통합 생리학과 탄력성을 캡처 방식은 대안, 단순화 된 생체 접근 방식에 의해 공개되지. 여러 방법 폐내 에어로졸 포함 생쥐 박테리아의 접종, 비내 전달 '블라인드'및 가시 조건 경구 기관 내 삽관 한 경피 기관 내 삽관에 대한 문헌에 기술되어있다. 모든 방법은 상대적인 장점과 한계가 있습니다. 여기서, 우리는 상세히 마우스로 흡입 (즉, 흡입) 관련 박테리아의 기관 내 전달을위한 비 침습적 기술적 비 집약 저렴하고 빠른 방법을 서술동안 전신 마취하에 구강 인두로 피펫 감염성 접종의. 이 방법은 비 - 부식성 생물학 및 화학 물질의 다양한 폐 전달을 위해 사용되며, 심지어 폐 절차 최소한 이전 경험 실험실 학습 비교적 쉽게 할 수있다. 흡인 성 폐렴 방법을 설명하는 이외에, 우리는 또한, 특히, 생체 내 마우스 폐 선천성 면역 반응 후의을 분석하기위한 단계별 과정을 제공하는 박테리아 간극 감염된기도의 세포 성 면역 반응을 정량화하는 방법에 관한 것이다. 폐렴 평가에이 통합 간단한 방법은 폐의 선천성 면역에 따라 유전 적, 환경 적 조작의 효과를 신속하고 강력한 평가를 할 수 있습니다.
지역 사회 획득 폐렴은 예방 접종의 개선 및 항생제 전략 1, 2에도 불구하고 지난 40 년 동안 사망률이 거의 전반적인 변화, 미국의 감염으로 인한 사망의 주요 원인 남아있다. 보건 수준인지 진행의 부족에도 불구하고, 최근 몇 년 동안 극적인 진보 순방향 폐 감염 마우스 모델의 사용에 의해 가능하게 이러한 많은 단계와, 폐렴 분자 세포 병인에 대한 이해 만들어왔다. 마우스의 유전 취급 용이성은 쥐와 인간의 면역 시스템, 상업적으로 사용할 수있게 한 쥐의 표적 면역 시약의 광대 한 배열의 유사성은 함께 필드의 급속한 발전을 촉진했다.
문헌에 기술 세균성 폐렴의 마우스 모델은 일반적 병원균 접종 1 내지 4의 기술 경로에 의존했다 : I)을 에어로졸; ⅱ) INTRanasal 전달; ⅲ) 경구 전달; 및 ⅳ) 수술 기관 내 주입 (즉, 기관 절개술) 3. 감염의 모든 노선 장점과 단점 3 있습니다. oronasal 식물, 전신 마취에 대한 요구 사항의 혼합물 특히, 상대적으로 상부기도의 노출 가능성에서, 말초 폐에 전달 접종, 전달 된 병원균의 엽성 분포, 전문 기술 요구 사항 및 절차 사망률의 변동이 걸쳐 다양 구혼.
일반적으로 사용되는 경구 감염 기법, 또는 직접 후두 시각화 3-5 아래 '블라인드'(비 시각) 접근법을 통해 기관 내 (translaryngeal) 삽관을 포함한다. 두 방법 모두 강력한 반면, 상당한 훈련이 필요하며 또한 상부기도에 외상의 위험을 수행한다. 본 보고서에서, 우리는 승, 경구 감염의 기술적, 비 집약적 비 침습적, 저렴하고 빠른 방법을 설명이에 박테리아 (제공된 예에서 클레 브시 엘라 폐렴)을 흡인 (즉, 흡입)를 통해 폐에 전달 마취 된 쥐의 구강 인두로 피펫. 우리와 다른 사람은 성공적으로 6-9 흡인 성 폐렴 기술을 사용했다. 이 다양하고 쉽게 배울 폐 배달 방법은 사이토 카인과 다른 단백질, 병원체 관련 분자 (예를 들면, 리포 폴리 사카 라이드), 셀 (즉, 입양 전송)를 포함하여 폐, 많은 추가 비 부식성 요원의 전달에 확장 될 수있다 독소 (예컨대, 블레오 마이신). 중요한 기술적 사항을 논의에 더하여, 또한 하류 세균 클리어런스 측정 (즉, 집락 형성 단위 [CFU 상기 폐 및 말초 기관에서 정량) 백혈구를 포함한 폐렴 후속 호스트 응답을 평가하는 통합 정량 방법을 설명 영공에 축적.
모든 실험은 동물 관리 및 NIEHS의 사용위원회의 검토 후 동물 복지법과 동물 애호 관리 및 실험 동물의 사용에 미국 공중 보건 서비스 정책에 따라 수행 하였다.
K. 1. 준비 폐렴 문화
주의 : 바이오 안전성 레벨 2 (BSL2) 후드 또는 다른 BSL2 지정된 지역의 모든 단계를 수행하고 연구소 BSL2 가이드 라인에 따라 폐기물을 폐기합니다.
K. 2. 쥐 기관 내 (IT) 흡인 구강 인두에서 폐렴
3. 기관지 세척액 (BALF) 수집 및 분석
4. 폐 및 주변 조직에 세균 부하 결정
C57BL / 6 마우스 K. 2000 CFU에 감염되었다 폐에 인두 흡인을 통해 폐렴 43816 (혈청 형 2). 이 용량에서, 마우스는 일반적으로 임상 증상을 혼수, 프릴 모피, 및 5 ~ 10 % (그림 2A)의 체중 감소를 포함하여 12 ~ 24 시간 게시물 감염을 표시하기 시작합니다. 48 ~ 72 시간의 후 감염 내에서 마우스의 대부분은 일반적으로 감소 활동 구부리고 자세에서 20 %의 체중 감소 및 결과의 평균 앞에 자극에 응답을 감소 질병과 병적 증상을 보여줍니다. 오랜 기간의 연구는 K.의 낮은 복용량을 요구할 수있다 폐렴. K. 500 CFU 감염 폐렴 회수 및 체중 증가는 5-6 일 (도 2b)에 의해 처음 10-15 %의 중량 손실을 특징으로 3-5 D 감염 후 피킹 온화한 질병을 초래한다. 체중 드문 20 %의 중량 손실, 생존 종종 예측 인LY 복구와 관련.
숙주 반응의 최종 성공 가장 생쥐는 촉각 자극 및 / 또는 체중 감소를 최소화 응답으로서 사망 분석 징후, 10-14 일 동안 모니터링하고 (제도적으로 승인 된 가이드 라인에 따라) 안락사 상기 생존 연구에 의해 지시 될 수있다 > 20 %. 하나의 대조군 (도 2c) 중 50 % 치사 (즉, LD50 선량)와 가까운 감염 접종 물을 타겟팅하는 경우 생존 연구들은 가장 효과적이다. LD50 투여 량은 모두 상대적 증가의 검출을 허용하고 실험군 생존을 감소시켰다. 차동 생존하므로 여러 감염 량은 때때로 변경된 숙주 방어 표현형을 검출 할 필요가있을 수 있고, 접종 의존적 일 수있다.
K.와 하부 호흡기 감염 폐렴은 로이 크의 강력한 유입이 특징입니다기도로 ocytes. 기관지 폐포 세포 펠렛의 염색에 의한 면역 세포 열거 및 분화는 6 시간 후 감염 (그림 3A) 내기도 면역 세포의 증가를 보여줍니다. 호중구는기도 (그림 3A-B)의 주된 면역 세포 인 24 시간에 의해 세포 수의 봉우리. C57BL / 6 마우스의 두 남녀는 K.에 대한 응답으로 동등한기도 백혈구을 보여 24 시간 및 48 시간 게시물 감염 (도 3C-D)에서 폐렴.
세균성 폐렴은 로컬 (폐내) 및 사이토 카인과 케모카인을 포함한 전신 염증성 매개체를 유도한다. 로컬 사이토킨 / 케모카인의 농도는 통상의 ELISA와 BALF 또는 사이토킨 다중화 시스템을 사용하여 검출 할 수있다. IL-6, RANTES, TNFα, G-CSF 등을 포함하여 사이토 카인은 K.으로 모두 24 시간 및 48 시간 후 감염에서을 감지 할 수 있습니다 폐렴과 LUN에 대한 통찰력을 제공g의 미세 환경과 면역 세포의 모집 (그림 4).
폐, 혈액, 및 비장 등의 말초 조직 (들)의 컬렉션은 모두 미생물의 지역 폐 통관뿐만 아니라 박테리아의 폐외 보급에 대한 통찰력을 제공하고, 조직 세균 부하의 정량 수 있습니다. 직렬 희석 및 폐의 배양은 24 시간과 48 시간 포스트 감염 (그림 5A) 사이의 미생물 부담의 확장을 보여줍니다. 비슷한 연구 결과는 혈액과 비장 (- C도 5b)에 설명되어 있습니다. 참고로, 바이 모달 세균 부담없이 표시, 심지어 폐에서 고급 세균 부담에도 불구하고, 일부 고급 세균 확산을 갖는 마우스, 다른 사람과, 24 시간 후 감염에서 혈액과 비장에 알 수있다 혈액 또는 비장에서 검출 세균. K. C57BL / 6 마우스에서 폐렴 박테리아 부하가 gend되지 않습니다어 특정 남성과 여성이 다양한 조직 후 접종 (그림 5D-F)에 상응하는 부담을 보여으로,.

그림 1 :. 마우스의 흡인 폐렴 절차 보드 쥐를 공부 두 개의 못은 플렉시 유리 또는 이와 유사한 보드에 장착 사이에 고무 밴드가 뻗어에서 앞니에 의해 일시 중지, 머리를 다시 보드 (즉, semirecumbent)에, 위치한다.

그림 2 : 체중 감소 및 평가는 병적 K.의 폐 흡인에 따라 폐렴. C57BL / 6 마우스 (N = 조건 당 10 ~ 20)는 K.의 흡입에 의해 감염 폐렴 43816 (혈청 형 2). (A) 2,000 CFU에 감염된 마우스에서 매일 무게, 인덱스하기 위해 사전에 감염 무게. 본 연구에서는 더 마우스는 500 CFU (150)에서 하루 (5) (C) 생존 곡선을 시작 체중으로의 전환과 함께 4 일 후 감염을 통해 매일 체중 감소 500 CFU 결과와 과거 일 6 (B) 감염을 살아 없다 CFU, 2000 집락 형성 단위 (CFU) 감염은 500 CFU는 LD50에 근접 것을 나타내는. 패널 A와 B의 데이터는 평균 ± SEM이다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 3 : K.와 감염 폐렴은 시간에 따른기도 백혈구 증가증에 결과. C57BL / 6 마우스 K. 2000 CFU와 폐내 감염을 받았다 폐렴다양한 시간에 영공 유체의 총 백혈구 (WBC), 호중구 (PMN), 및 대 식세포 (Mφ)의 전자. (A) 열거 후 감염을 가리 킵니다. 염색시 백혈구 및 대 식세포 (B)는 쉽게 cytospin 분야에서 핵의 형태와 크기에 의해 식별되고 계산 될 수있다. (C - D) 남성과 여성의 감염은 24 시간과 48 시간 게시물 감염에서 모집 염증 세포의 비슷한 숫자가 발생합니다. 데이터는 평균 ± SEM을 조건에 따라 6-25 / 마우스에서 파생하고있다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 4 :. 사이토 카인과 케모카인은 세균 감염에 대한 응답으로 영공에 유도 C57BL / 6 마우스 intrapulmon을 받았다K. 2000 CFU와 진 감염 폐렴. BALF 사이토 카인과 케모카인은 24 시간과 48 시간 게시물 감염에서 다중 분석에 의해 정량화 하였다. 데이터가 5-15 마우스 / 조건에서 파생 ± SEM 의미입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 5 :. 폐렴 C57BL 동안 폐 및 주변 조직에 세균 부담의 시간에 따른 확장 / 6 마우스는 K. 2000 CFU와 폐내 감염을 받았다 폐렴. (A) 폐 실질 세균 부담 TSA 24 시간 및 48 시간의 감염 후 폐에서 균질의 연속 희석을 도금함으로써 측정 하였다. (B)의 혈류 (C) 비장 세균 부담 마찬가지로 정량 하였다. ( F) 다양한 조직에 세균 부담은 폐렴의 유도 후 남성과 여성의 마우스에 해당합니다. 데이터는 10 마우스 / 조건에서 파생 및 SEM ± 평균입니다. 패널 B, C, E 및 F에 0 값은 로그 스케일 그래프를 허용하는 0.1의 값이 할당되었다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
저자는 경쟁하는 금전적 이해관계가 없음을 선언합니다.
여러 가지 방법 마우스에서 세균성 폐렴 모델링 문헌에 기재되어있다. 여기서, 우리는 구강 인두로 피펫 세균 접종의 흡인 (즉, 흡입)를 통해 폐렴을 유도하기위한 비 침습적, 저렴하고 빠른 방법을 설명합니다. 폐 선천성 면역 반응의 평가를위한 다운 스트림 방법도 자세히 설명되어 있습니다.
이 작업은 미국 국립보건원(National Institutes of Health), 국립환경보건과학연구소(National Institute of Environmental Health Sciences, Z01 ES102005)의 교내 연구 프로그램(Intramural Research Program)의 지원을 받았습니다.
| Klebsiella pneumoniae, serotype 2 | ATCC | 43816 | |
| Tryptic soy broth | Becton Dickenson 211825 | ||
| Excel Safelet IV 카테터, 18 G x 1 1/4" | Claflin Medical Equipment | MEDC-031122 | |
| Hema 3 Solution 1 | Fisher | 23-122-937 | |
| Hema 3 Solution 2 | Fisher | 23-122-952 | |
| Hema 3 고정식 | Fisher | 23-122-929 | |
| 27½ 게이지 투베르큘린 주사기 | Fisher | 14-826-87 | |
| 리튬 헤파린 플라즈마 수집기 | Fisher | 2675187 | |
| L자형 일회용 스프레더 | Lab Scientific | DSC | |
| 1x PBS, pH 7.4 | 자체 준비 | 사항 없음 | 증류수 (5 L), NaCl (40 g), KCl (1 g), Na2HPO4 (5.75 g), KH2PO4 (1 g) |
| 사내에서 n | /a | NH4Cl (4.145 g), KHCO3 (0.5 g), EDTA (18.6 mg)를 자체 준비하여 증류수와 pH 7.4로 최대 500ml를 준비합니다 |