Hier presenteren we een protocol voor het opzetten van een immunosuppressiemodel voor muissepsis via intranasale installatie van Klebsiella pneumoniae en valideren we het model aan de hand van verschillende indicatoren.
Methodenartikel
* These authors contributed equally
Hier presenteren we een protocol voor het opzetten van een immunosuppressiemodel voor muissepsis via intranasale installatie van Klebsiella pneumoniae en valideren we het model aan de hand van verschillende indicatoren.
Sepsis is een levensbedreigend orgaanfalen veroorzaakt door de onjuiste reactie van de gastheer op infectie. Longontsteking is de belangrijkste oorzaak van sepsis. Diermodellen zijn belangrijke hulpmiddelen voor het bestuderen van de pathogenese van sepsis en het evalueren van nieuwe behandelstrategieën. Eerdere diermodellen van sepsis misten natuurlijke infectieroutes, waardoor het moeilijk was om het klinische infectieproces nauwkeurig weer te geven.
Deze studie introduceerde een immunosuppressiemodel voor muissepsis, ontwikkeld door intranasale instillatie van Klebsiella pneumoniae (KP) om het natuurlijke pad van luchtweginfecties te simuleren. Na modellering met verschillende concentraties KP werd de ontsteking van het model na 12 uur geëvalueerd op cytokine interleukine-6 (IL-6) niveaus, en orgaanschade werd na 24 uur beoordeeld op alanineaminotransferase (ALT), aspartaataminotransferase (AST), creatinekinase (CK) en bloedureastikstof (BUN) niveaus. De overlevingskans van het model werd na 7 dagen geanalyseerd. Het percentage lymfocyten en witte bloedcellen, het aandeel van de expressie van major histocompatibility complex klasse II (MHC-II) in monocyten, en de gemiddelde fluorescentieintensiteit (MFI) van IL-10 en TGF-β1 in CD4+ T-cellen werden waargenomen om de immuunsuppressie bij muizen te evalueren. Na 7 dagen modellering werd een secundaire infectie uitgevoerd door intranasale installatie van Pseudomonas aeruginosa (PA). De bacteriële belasting in bronchoalveolaire spoelvloeistof (BALF) 24 uur na secundaire infectie en het sterftecijfer binnen 14 dagen werden beoordeeld om de immuunsuppressie van het model verder te evalueren.
Neusinstallatie van hooggeconcentreerde Klebsiella pneumoniae kan effectief een immuunsuppressie induceren. Het doel is om sepsis te simuleren die wordt veroorzaakt door een natuurlijke luchtweginfectie en om een standaardmodel te bieden voor sepsisonderzoek bij dieren.
Sepsis is een levensbedreigend orgaanfalen dat het gevolg is van de onjuiste reactie van de gastheer op infectie 1,2,3. Het is een van de belangrijkste doodsoorzaken op intensive care (ICU's). Wereldwijd zijn er jaarlijks 48,9 miljoen sepsisgevallen, met 11 miljoen geassocieerde sterfgevallen4. Ondanks recente ontwikkelingen in anti-infectieve therapie en orgaanondersteuningstechnologieën, is de pathogenese van sepsis nog steeds onvolledig begrepen en ontbreken specifieke behandelopties. Als zodanig is sepsis een belangrijk aandachtspunt en uitdaging geworden in klinisch medisch onderzoek4.
Diermodellen spelen een onvervangbare rol in fundamenteel en translationeel medisch onderzoek en dienen als essentiële instrumenten voor het onderzoeken van sepsispathogenese en het evalueren van nieuwe therapeutische strategieën. Door de pathofysiologische processen van menselijke sepsis te simuleren, faciliteren deze modellen niet alleen de verkenning van belangrijke mechanismen zoals immuunstoornissen en orgaanstoornissen, maar bieden ze ook een experimenteel platform voor drugsscreening en de ontwikkeling van interventiestrategieën. Onder de verschillende diermodellen worden muizen het meest gebruikt in sepsisonderzoek vanwege hun goed gedefinieerde genetische achtergrond, uitgebreide onderzoek naar hun immuunsysteem en eenvoudige manipulatie.
Momenteel zijn er verschillende sepsisdiermodellen beschikbaar op basis van verschillende paradigma's, waaronder endotoxinemodellen, bacteriële infusiemodellen, cecale ligatie en punctie (CLP) modellen, en colon ascendens stent peritonitis (CASP) modellen5. Deze modellen missen echter natuurlijke infectieroutes, waardoor het lastig is om het klinische infectieproces echt weer te geven. Studies hebben aangetoond dat longontsteking de belangrijkste oorzaak is van sepsis in de Verenigde Staten6. Daarom is het opzetten van een muissepsismodel dat natuurlijke infectieroutes nabootst, immunosuppressieve kenmerken vertoont en eenvoudig te bedienen is met hoge reproduceerbaarheid, van groot belang voor diepgaand onderzoek naar de immuunmechanismen van sepsis en voor het evalueren van mogelijke interventiestrategieën.
Klebsiella pneumoniae (KP) is goed voor 3% tot 8% van alle in het ziekenhuis verkregen bacteriële infecties 7,8,9. Deze bacterie kan het lichaam binnendringen via verschillende portalen, waaronder de ademhalings-, maag-darm- en urinewegen, evenals de huid, en infecties veroorzaakt door KP hebben een slechte prognose, vooral bij immuungecompromitteerde patiënten 7,10. Aangezien longontsteking de belangrijkste oorzaak van sepsis is en KP een veelvoorkomende respiratoire pathogeen is die geassocieerd wordt met slechte uitkomsten, is KP een ideale kandidaat om een klinisch relevant sepsismodel op te stellen.
Hoewel er eerder al verschillende diermodellen van KP-infectie, waaronder de intranasale methode, zijn vastgesteld, hebben slechts enkele studies zich gericht op het optimaliseren van het model om sepsis-geassocieerde immunosuppressie te induceren of het definiëren van de optimale KP-concentratie voor modelopbouw. Deze kloof beperkt het nut van bestaande KP-modellen voor het bestuderen van door sepsis veroorzaakte immuunfunctie.
Om aan deze behoefte te voldoen, hebben we een door sepsis geïnduceerd immunosuppressiemodel ontwikkeld bij muizen via intranasale instillatie van KP. In vergelijking met bestaande modellen simuleert dit model de natuurlijke routes van luchtweginfecties. Het model werd verder gevalideerd om een methode te bieden voor volgend onderzoek.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Alle in dit artikel beschreven experimentele procedures zijn goedgekeurd door de Commissie voor Laboratoriumdierenwelzijn en Ethiek van de Derde Militaire Medische Universiteit (SCXK(PLA)20120031).
1. Proefdieren
2. Bacteriële voorbereiding
3. Intranasale installatie-infectie (Figuur 1)
4. Modelevaluatie
OPMERKING: Vier groepen muismodellen werden vastgesteld via de eerder genoemde intranasale instillatiemethode, namelijk de controlegroep (groep A, geïntroduceerd met PBS), de concentratiegroep 1 × 104 KP (groep B), de concentratiegroep 1 × 106 KP (groep C) en de concentratiegroep 1 × 108 KP (groep D). Het model werd geëvalueerd met de volgende methoden:
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
12 uur na intranasale installatie was het serum IL-6 niveau in de groep 1 × 108 KP significant verhoogd (p < 0,0001, n = 5) (Figuur 2A). Op 24 uur na intranasale installatie waren de serumniveaus van ALT (p < 0,01, n = 5) (Figuur 2B), AST (p < 0,01, n = 5) (Figuur 2C), CK (p < 0,01, n = 5) (Figuur 2D) en BUN (p < 0,001, n = 5) (Figuur 2E<...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Sepsis is een complex klinisch syndroom, en de karakteristieke immunosuppressieve toestand in het late stadium is een belangrijke factor die leidt tot patiëntsterfte12,13. Daarom zijn preklinische modellen die de pathofysiologie van door sepsis geïnduceerde immunosuppressie nauwkeurig simuleren cruciaal voor diepgaande verkenning van de mechanismen en de ontwikkeling van nieuwe therapieën. In deze studie hebben we met succes een ...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs geven geen belangenconflict aan.
Dit werk werd ondersteund door de National Natural Science Foundation of China (82222038 en 81970259), de Outstanding Young Talents of National Defense Biotechnology (2023-JCJQ-ZQ-001 en 01-SWKJYCJJ06) en het Chongqing Science Fund for Distinguished Young Scholars (CSTB2022NSCQ-JQX0017).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Biochemische incubator | YSEI | SHH-150L | Bacterie-incubatie |
| C57BL/6J muizen | Vital River Laboratories | 8-10 weken, mannelijk | |
| CD116b | BioLegend | 101257 | Flow Antilichamen (Anti-Muis) |
| CD25 | BD bioscience | 740447 | Flow Antilichamen (Anti-Muis) |
| CD3 | BioLegend | 100203 | Flow Antilichamen (Anti-Muis) |
| CD4 | BioLegend | 100544 | Flow Antilichamen (Anti-Muis) |
| CD45 | BioLegend | 103116 | Flow Antilichamen (Anti-Muis) |
| CD8 | BioLegend | 100752 | Flow Antilichamen (Anti-Muis) |
| Cell kleuring buffer | BioLegend | 420201 | |
| Constante temperatuur shaker | Honour | HNY-100B | Bacterie-cultivatie |
| Flow cytometer | Beckman Coulter | CytoFLEX | Flow cytometry analyse |
| Hogesnelheid centrifuge | Beckman Coulter | AIIEGRA | |
| IDEXX katalysator een | IDEXX | Catalyst One | Biochemische analyse |
| IL-10 | BioLegend | 505026 | Flow Antilichamen (Anti-Muis) |
| Insulin spuit | WEGO | 1mL | Bloedverzameling |
| Klebsiella pneumoniae ATCC 43816 | biobw.org | bio-81659 | |
| LB Broth (poeder) | Solarbio | L1010 | LB vloeibaar kweekmedium |
| LB Broth (poeder) | Solarbio | L1015 | LB agarplaat |
| LY6C | BioLegend | 128010 | Flow Antilichamen (Anti-Muis) |
| Ly6G | BioLegend | 127606 | Flow Antilichamen (Anti-Muis) |
| MHC-II | BioLegend | 107622 | Flow Antilichamen (Anti-Muis) |
| Micropipet | Eppendorf | P100 | |
| Rode bloedcel lyse buffer | Solarbio | R1010 | |
| Spectrofotometer | Eppendorf | Eppendorf6131 | Optische dichtheidsmeting |
| Statistisch software | GraphPad Software | Graphpad Prism10.0 | |
| Steriele en enzymvrije pipetten | 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 | Flow Antilichamen (Anti-Muis) |
| Varioskan LUX multimode microplaatlezer | Thermo Scientific | Varioskan LUX |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken
Toestemming aanvragen