Experimentele Endocarditis Model van Methicilline Resistente Staphylococcus aureus (MRSA) in Rat
4 juni 2012
Experimentele rat endocarditis model veroorzaakt door meticilline-resistente S. aureus.
Het algemene doel van deze procedure is om een experimenteel infectieus endocarditismodel in ratten te vestigen. Dit wordt bereikt door eerst aureus te kweken en chirurgische katheters voor infectie voor te bereiden. Vervolgens wordt het chirurgische gebied voorbereid en wordt het dier geanesthetiseerd.
Zodra het dier is geanesthetiseerd, wordt een katheter ingebracht via de rechter halsslagader richting het hart. De laatste stap is om dieren te infecteren met aureus door injectie in de staartvene. Uiteindelijk worden de doelweefsels gedissecteerd en bereid voor kwantitatieve kweek.
Het belangrijkste voordeel van deze techniek ten opzichte van bestaande methoden, zoals een snel endocarditismodel, is dat het rode endocarditismodel kan worden gebruikt met het in vivo beeldvormingssysteem.Ivus. Deze methode kan helpen om een sleutelvraag in het orale pathogeneseveld te beantwoorden, zoals virulentie en werkzaamheid van antimicrobiële middelen. Over het algemeen zullen individuen die nieuw zijn in deze techniek worstelen omdat de chirurgische procedure uitdagend is.
Inoculeer eerst een lus vol met M SSA-kweek uit een bevroren voorraad in een schapenbloed tripcase. Soja auger plaat incubeer de cultuur een nacht bij 37 graden Celsius na controle op besmetting. Kies een kolonie van de plaat en gebruik deze om vijf milliliter try toay sojabrood in een 15 milliliter snap cap tube te inoculeren.
Incubeer het inoculum een nacht bij 37 graden Celsius in een schudincubator. Zet op 200 RPM om eerst katheters voor te bereiden. Snijd polyethyleen buisjes af tot 10 centimeter lengte en steriliseer de katheters in cex desinfectieoplossing gedurende 30 minuten.
Smelt vervolgens een uiteinde van een gesteriliseerde buis door de punt met verwarmde steriele forceps te drukken om een katheter te maken die vanuit de rechter halsslagader in het linker ventrikel zal passeren en schade aan het endocardium veroorzaakt wanneer het hart slaat. Vervolgens wordt de rat geanesthetiseerd door het in een kamer te plaatsen die een één-op-één mengsel van isofluorine en zuurstof bevat totdat het anestheticum effect heeft. Bevestig anesthesie door te controleren of de spieren ontspannen zijn en de peesreflexen afwezig zijn.
En handhaaf een geanesthetiseerde toestand tijdens de chirurgie door een neuskoker te gebruiken die is verbonden met het gasmengsel. Reinig het chirurgische gebied met Betadine en 70% ethanol met behulp van steriele techniek gedurende de hele chirurgie. Plaats de rat in een dorsale positie en maak een verticale incisie door de huidlaag van de nek boven het borstbeen met behulp van stompe dissectie.
Scheed de fascia om de rechter halsslagader bloot te leggen. De rechter halsslagader bevindt zich net iets rechts van de middenlijn boven de sleutelbeenderen. Trek voorzichtig de ader uit de nekholte en plaats twee 10 centimeter lange stukken zijden naad onder de ader om deze af te binden aan het blootgestelde cephalische uiteinde.
Plaats vervolgens een clip op de ader om bloeding te voorkomen. Maak een klein gaatje in de bovenkant van de ader met behulp van een katheterintroducer met behulp van forceps. Steek het ongesloten uiteinde van de katheter door het gat in de ader.
Verwijder de clip en duw de katheter naar het hart toe. Totdat weerstand wordt ondervonden, moet de katheter vier tot vijf centimeter in de ader zijn ingebracht en met de hartslag van de rat pulseren. Zodra de katheter op zijn plaats zit, bind los sutuur rond het coddle-uiteinde van de ader en zet de katheter vast.
Snij met zijden naad het overtollige naad- en katheteruiteinden af en stop de uiteinden onder de huid van de nek. Sluit de huid met huidclips. Plaats de rat in een schone kooi en houd hem op een warme plaats tot hij hersteld is van de anesthesie.
Geef voedsel en water en controleer de rat regelmatig, zowel tijdens als na het herstel. Infectie kan worden uitgevoerd tussen één en zeven dagen na de operatie, maar de tijd moet consistent blijven binnen experimenten. Reinig de staart van de rat met 70% ethanol en injecteer 0,5 milliliter van de MRSA-kweek op de gewenste plaats.
Tellen in de staartvene. Gebruik een naald van 27 gauge en een halve inch, oefen druk uit op de injectieplaats totdat er geen bloeding meer is voordat u de rat terug in zijn kooi plaatst. Na het opofferen van de rat, veeg de borst af met 70% ethanol en maak vervolgens een V-vormige incisie in de borst onder het borstbeen.
Snijd het kraakbeen van de ribben aan elke kant van het borstbeen. Om het hart bloot te leggen, trek het hart voorzichtig omhoog en knip door het weefsel dicht bij de aorta en dissecteer omhoog om het hart vrij te maken. Plaats het hart op een steriele petrischaal bekleed met vier bij vier inch gaas en maak vervolgens een snede door de binnenwand van het linker ventrikel en open de linker zijkamer.
Controleer om de juiste katheterplaatsing te bevestigen en verwijder deze vervolgens. Onderzoek en verwijder vegetaties van het klepje met schaar en forceps. Verwijder ook de nieren en milt, en na het wegen en homogeniseren van de weefsels en vegetaties, maak seriële verdunningen in PBS voor kwantitatieve kweek.
Hier is een correct geplaatste katheter weergegeven zoals aangegeven door de linkerpijl. Het strekt zich uit over de aortaklep en in de linker hartkamer, en talrijke vegetaties zijn zichtbaar rond de aortakleppen zoals aangegeven door de middelste en rechter pijlen. Deze tabel geeft een voorbeeld van de virulentie van een ssus-stam in het ratten endocarditismodel.
Alle dieren die werden uitgedaagd met inocular van 10 tot de vijfde en 10 tot de zesde. CFU ontwikkelde endocarditis met hoge ssus-dichtheden in hartvegetaties evenals in de nieren en milt Eenmaal onder de knie. Deze chirurgische procedure kan binnen 10 minuten worden uitgevoerd als deze correct wordt uitgevoerd.
Tijdens het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om te onthouden dat het dier in een beoordeelde toestand moet worden gehouden tijdens de chirurgie. Na deze procedure kunnen geen methoden zoals
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit artikel beschrijft de oprichting van een experimenteel infectieus endocarditis model in ratten met behulp van methicilline-resistente S. aureus. De procedure omvat het kweken van de bacteriën, het voorbereiden van chirurgische katheters en het infecteren van de dieren via een injectie in de staarsafvoerende ader.
Belangrijke studiecomponenten
Wetenschapsgebied
- Infectieuze endocarditis
- Microbiologie
- Diermodellen
Achtergrond
- Infectieuze endocarditis is een ernstige infectie van de hartkleppen.
- Methicilline-resistente S. aureus (MRSA) vormt aanzienlijke behandelingsuitdagingen.
- Diermodellen zijn cruciaal voor het bestuderen van de pathogenese en behandeling van infecties.
- Dit model beoogt humane endocarditis te imiteren voor onderzoeksdoeleinden.
Doel van het onderzoek
- Om een betrouwbaar rattenmodel te ontwikkelen voor het bestuderen van MRSA-geïnduceerde endocarditis.
- Om onderzoek naar infectiemechanismen en potentiële therapieën te vergemakkelijken.
- Om een platform te bieden voor het testen van interventies tegen endocarditis.
Gebruikte methoden
- Kweken van methicilline-resistente S. aureus.
- Voorbereiden van chirurgische katheters voor infectie.
- Verdoving van het dier voor de operatie.
- Injecteren van de bacteriën via de staarsafvoerende ader om infectie te induceren.
Belangrijkste resultaten
- Succesvolle oprichting van een endocarditis model in ratten.
- Kwantitatieve kweek van doelweefsels na infectie.
- Demonstratie van de bruikbaarheid van het model voor verder onderzoek.
- Inzichten in het infectieproces en potentiële behandelingen.
Conclusies
- Het rattenmodel simuleert effectief MRSA-geïnduceerde endocarditis.
- Dit model kan helpen bij het begrijpen van de ziekte en het testen van nieuwe therapieën.
- Toekomstige studies kunnen voortbouwen op deze basis om behandelingsopties te verkennen.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
Establishing a controlled rat model of MRSA endocarditis enables reproducible evaluation of antimicrobial efficacy and virulence mechanisms, addressing a critical need in anti-infective drug development. This model supports mechanistic de-risking by providing quantitative tissue burden data and consistent host-pathogen interactions, which are essential for lead optimization and go/no-go decisions in preclinical pipelines. By minimizing inter-animal variability, it enhances predictive confidence in translating candidate therapies to clinical settings.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of staphylococcal virulence factors and host-pathogen interactions in a standardized mammalian system.
- Operational Value: Provides a reproducible platform to assess target essentiality and mechanism of action for novel antimicrobial candidates.
- Scientific Value: Supports functional validation of therapeutic targets through quantitative organ burden measurements in vegetations, kidneys, and spleen.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantifiable infection endpoints (CFU/g tissue) suitable for high-content antimicrobial screening campaigns.
- Operational Value: Establishes standardized surgical and inoculation procedures to ensure assay reproducibility across laboratories and timepoints.
- Scientific Value: Facilitates dose-response analysis of antibiotic regimens by enabling serial dilution and plating of homogenized tissues.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Mirrors human native valve endocarditis pathology, allowing evaluation of drug penetration into vegetations and efficacy against biofilm-embedded MRSA.
- Operational Value: Enables longitudinal studies with consistent infection timelines (1–7 days post-surgery) to support pharmacokinetic/pharmacodynamic modeling.
- Strategic Value: Informs risk-adjusted advancement decisions by providing comparative efficacy data across antibiotic classes (e.g., vancomycin, daptomycin, linezolid).
Pipeline & Workflow Integration
This model fits within the preclinical infectious disease workflow, bridging early target validation with lead optimization through quantifiable infection burden and therapeutic response metrics.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of virulence determinants and antimicrobial mechanisms via tissue-specific bacterial quantification.
- Screening: Delivers standardized, quantitative CFU readouts from heart, kidney, and spleen tissues to rank compound potency and efficacy.
- Analytics: Enables statistical comparison of infection levels across treatment groups using serial dilution and plating data for robust efficacy assessment.
- Translational Research: Provides a disease-relevant system to evaluate antimicrobial activity in a setting that approximates human endocarditis pathophysiology.
- Enterprise Reuse: Represents a scalable, standardized surgical model that can be adapted across multiple antimicrobial programs and pathogen strains.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity in antimicrobial action by linking in vivo efficacy to specific tissue compartments and infection stages.
- Operational Value: Delivers a standardized, reproducible procedure (surgery to harvest in <10 minutes) that minimizes variability and supports multi-site studies.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by enabling early identification of ineffective candidates, reducing late-stage failure risk in anti-infective development.
- Portfolio Impact: Supports risk-based prioritization of antimicrobial candidates through comparative organ burden and survival endpoints.
Implementation Considerations
- Requires expertise in rodent vascular surgery and aseptic technique to ensure consistent catheter placement and infection rates.
- Dependent on sterile surgical instrumentation, anesthesia equipment, and quantitative microbiology infrastructure for tissue homogenization and plating.
- Necessitates cross-functional alignment between surgery, microbiology, and pharmacology teams to standardize infection timing and sampling procedures.
- Adaptation to other pathogen strains requires re-optimization of inoculum concentration and infection validation metrics.
- Practical limitations include surgical complexity and the need for postoperative monitoring to ensure animal welfare and model consistency.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Title
1:15
Preparing the MRSA Strains for Infection
1:50
Pre-surgery Preparation and Anesthesia
2:48
Surgical Procedure
4:23
MRSA Infection
4:55
Collection and Culturing of Target Tissues
5:53
Results: Correct Catheter Placement and Density of S. aureus in Cardiac Vegetations
6:32
Conclusion
