Opisujemy metodę koralików agarowych w celu ustalenia trwałego, długotrwałego przewlekłego zakażenia dróg oddechowych Pseudomonas aeruginosa w modelu mysim.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Opisujemy metodę koralików agarowych w celu ustalenia trwałego, długotrwałego przewlekłego zakażenia dróg oddechowych Pseudomonas aeruginosa w modelu mysim.
Mysi model przewlekłej infekcji dróg oddechowych jest kluczowym atutem w badaniach nad mukowiscydozą (CF), chociaż istnieje wiele obaw dotyczących samego modelu. Wczesne fazy zapalenia i infekcji były szeroko badane przy użyciu mysiego modelu perełek agarowych Pseudomonas aeruginosa, podczas gdy tylko nieliczne doniesienia koncentrowały się na długotrwałej przewlekłej infekcji in vivo. Głównym wyzwaniem dla długotrwałej przewlekłej infekcji pozostaje niskie obciążenie bakteryjne P. aeruginosa i niski odsetek zakażonych myszy kilka tygodni po prowokacji, co wskazuje, że komórki bakteryjne są stopniowo usuwane przez gospodarza.
Ten artykuł przedstawia metodę uzyskiwania skutecznej, długotrwałej przewlekłej infekcji u myszy. Metoda ta opiera się na osadzeniu szczepów klinicznych P. aeruginosa w kulkach agarowych in vitro, a następnie wkropleniu dotchawiczym u myszy C57Bl / 6NCrl. Obustronne zakażenie płuc wiąże się z kilkoma mierzalnymi odczytami, w tym utratą masy ciała, śmiertelnością, przewlekłą infekcją i reakcją zapalną. Szczep kliniczny P. aeruginosa RP73 był preferowany w stosunku do referencyjnego szczepu laboratoryjnego PAO1, ponieważ skutkował stosunkowo niższą śmiertelnością, poważniejszymi zmianami i wyższą przewlekłą infekcją. Kolonizacja P. aeruginosa może utrzymywać się w płucach przez ponad trzy miesiące. Patologia płuc u myszy przypomina patologię pacjentów z mukowiscydozą z zaawansowaną przewlekłą chorobą płuc.
Ten mysi model najwierniej naśladuje przebieg choroby u człowieka i może być używany zarówno do badań nad patogenezą, jak i do oceny nowych terapii.
Mukowiscydoza (CF) jest chorobą genetyczną spowodowaną mutacjami w genie CFTR (transmembrane conductance regulator). Gen ten koduje kanał chlorkowy ulegający ekspresji na błonie większości komórek nabłonkowych. Rozstrzenie oskrzeli, zatykanie śluzu i niszczenie miąższu spowodowane głównie przez zakażenia Pseudomonas aeruginosa stopniowo prowadzą do ciężkiej choroby płuc i śmiertelności u większości pacjentów z mukowiscydozą1. Zrozumienie patogenezy mukowiscydozy i dalszy rozwój nowych terapii opierają się na modelu zwierzęcym o charakterystycznych cechach mukowiscydozy. Wygenerowano kilka myszy, genetycznie zmodyfikowanych pod kątem genu CFTR, ale szeroko udokumentowano ograniczenia w zdolności tych gatunków do rekapitulacji choroby płuc podobnej do mukowiscydozy i kilku innych nieprawidłowości narządowych obserwowanych u pacjentów z mukowiscydozą2.
Rozwój infekcji jest jednym z głównych wyzwań w modelu zwierzęcym mukowiscydozy. Literatura wyraźnie sugeruje, że przewlekła infekcja trwająca dłużej niż miesiąc może być osiągnięta tylko wtedy, gdy myszy zostaną zaszczepione bakteriami osadzonymi w środku unieruchamiającym, takim jak agar, agaroza lub alginian wodorostów3-5. Te czynniki unieruchamiające zapewniają warunki mikrotlenowe/beztlenowe, które umożliwiają rozwój bakterii w postaci mikrokolonii, podobnie jak wzrost śluzu u pacjentów z mukowiscydozą6. Ten model przewlekłej infekcji prowadzi do utrzymywania się bakterii w płucach, powodując zapalenie i uszkodzenie dróg oddechowych7. Jednak w zależności od zastosowanej metody, szczepu bakteryjnego i dawki zaszczepionej w płucach, odsetek przewlekle zakażonych myszy i ładunek bakteryjny odzyskany w płucach w różnych punktach czasowych mogą się znacznie różnić. W szczególności głównym wyzwaniem dla długotrwałego przewlekłego zakażenia pozostaje niskie obciążenie bakteryjne P. aeruginosa i niski odsetek zakażonych myszy kilka tygodni po prowokacji, co wskazuje, że komórki bakteryjne są stopniowo usuwane przez gospodarza. Wybierając szczep kliniczny P. aeruginosa RP73 z kolekcji izolatów mukowiscydozy8, udało nam się uzyskać niską śmiertelność, cięższe zmiany i wysoki odsetek przewlekłych infekcji ze stabilnym obciążeniem bakteryjnym do jednego miesiąca u myszy C57Bl / 6NCrl.
Ten artykuł szczegółowo opisuje metodologię osadzania P. aeruginosa w kulkach agarowych; zainfekowaliśmy myszy przez wkroplenie dotchawicze, zmierzyliśmy ładunek bakteryjny i cytokiny w płucach, pobraliśmy płyn BAL i przeprowadziliśmy badanie histologiczne. Ogólnie rzecz biorąc, protokół ten pomoże naukowcom w odpowiedzi na fundamentalnie ważne pytania dotyczące patogenezy8,9 i testowaniu nowych terapii przeciwko P. Aeruginosa przewlekłe zakażenie 10,11.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Przygotowanie bakterii do infekcji przewlekłej (na trzy i dwa dni przed zakażeniem myszy)
2. Osadzanie bakterii w kuleczkach agarowych do zakażeń przewlekłych (na jeden dzień przed zakażeniem)

Rysunek 1. Przegląd przygotowania kulek agarowych i infekcji myszy. Komórki P. aeruginosa resuspensuje się w 1 ml PBS i dodaje do 9 ml płynnego TSA (50 °C). Mieszaninę tę dodaje się do 150 ml ciężkiego oleju mineralnego w temperaturze 50 °C w kolbie i miesza z dużą prędkością przez 6 min w temperaturze pokojowej. Po schłodzeniu kolby do 4 °C przy powolnym mieszaniu przez 35 min agar krzepnie, tworząc kulki, a bakterie obecne w mieszaninie zostają uwięzione w kulkach agarowych. Szczegół kuleczki agarowej zawierającej komórki bakteryjne przedstawiono na fragmencie (A). Po usunięciu oleju mineralnego poprzez kilkukrotne przemycie sterylnym PBS, zawiesina kulek agarowych jest gotowa do inokulacji w płucach myszy za pomocą wstrzyknięcia przeztchawiczego (B). Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększony obraz.
3. Zakażanie myszy za pomocą kuleczek agarowych
Oświadczenie etyczne: Niniejszy protokół i eksperymenty zostały przeprowadzone zgodnie z wytycznymi komisji ds. opieki nad zwierzętami i etyki San Raffaele Scientific Institute.
4. Ocena myszy
5. Pobieranie i analiza płynu z BAL
6. Pomiar ładunku bakteryjnego w płucach i analiza cytokin
7. Badanie histologiczne
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Po prawidłowym wykonaniu protokołu kuleczki agarowe z P. aeruginosa będą miały rozmiar od 100-200 µm i można je obserwować za pomocą odwróconego mikroskopu świetlnego, nanosząc niewielką objętość zawiesiny kuleczek agarowych na szkiełko. Pojedyncze komórki bakteryjne są widoczne w kuleczkach agarowych, co szczegółowo przedstawiono na Rysunku 1.
Wybór szczepu P. aeruginosa wykorzystanego do przygotowania kulek agarowych jest kluczowy. Rysunek 2
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poniżej przedstawiono kluczowe etapy przygotowania koralików P . aeruginosa i prowokacji myszy.
Szczep P. aeruginosa stosowany do prowokacji myszy ma kluczowe znaczenie. Śmiertelność, przewlekłe zakażenie lub klirens mogą się znacznie różnić w zależności od szczepu bakteryjnego użytego do prowokacji. Szczep kliniczny P. aeruginosa RP73 był preferowany w stosunku do referencyjnego szczepu laboratoryjnego PAO1, ponieważ skutkował stosunkowo niższą śmiertelnością, poważ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy oświadczają, że nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.
Badania w laboratorium Bragonziego zostały sfinansowane przez Włoską Fundację Mukowiscydozy (CFaCore) oraz EU-F7-2009-223670. Część tych prac została wykonana w zaawansowanym laboratorium mikroskopowym ALEMBIC, a histopatologia myszy została wykonana w Zakładzie Anatomii Patologicznej (Instytut Naukowy San Raffaele).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Bacto Tryptic Rosół sojowy | Becton Dickinson | 211823 | |
| Difco Agar, granulowany | Becton Dickinson | 214510 | |
| Ciężki olej mineralny | Sigma-Aldrich | 330760-1L | |
| S-(+)-Chlorowodorek ketaminy | Sigma-Aldrich | K1884 | |
| Chlorowodorek ksylazyny | Sigma-Aldrich | X1251 | |
| Strzykawka 1 ml 25 G 5/8 cala Cewnik 3071250300350 0,5 mm x 16 | |||
| gwint | Fine Science Tools | 18020-40 | |
| RPMI 1640 | Lonza | BE12-167F | |
| Kompletny koktajl inhibitorów proteazy | Roche | 11836145001 | |
| Fast-Read 102 Jednorazowa komora Burker | Biosigma | 390497 | |
| roztwór Tuerk | Fluka | 93770 | |
| RBC bufor do lizy | Biolegend | 420301 | |
| Surowica bydlęca | płodu Lonza | DE14-801F | |
| EZ cytolejek | Thermo Scientific | A78710021 | |
| Szkiełka mikroskopowe Superfrost ultra plus | Thermo Scientific | J3800AMNZ | |
| Diff-Quik Romanowsky | Medion Diagnostics | 130832 | |
| Chlorek heksadecylotrimetyloamoniowy | Sigma-Aldrich | 52366-10G | |
| 96-dołkowa płytka EIA/RIA | Costar | 3590 | |
| 3,3',5,5'- Tetrametylobenzydyna | Sigma-Aldrich | T8665-1L | |
| Kwas siarkowy | Sigma-Aldrich | 320501-1L | |
| 10% Neutralna buforowana formalina | Bio-Optica | 05-01005Q | |
| Hematoksylina Harris non Papanicolau | Bio-Optica | 05-M06004 | |
| Eozyna plus roztwór alkoholowy | Bio-Optica | 05-M11007 | |
| Equipment | |||
| Inkubator do wytrząsania | Amerex Instruments | Steady Shake 757 | |
| Kąpiel wodna | Grant | SUB14 | |
| Homogenizator | Ystral | ||
| Waga precyzyjna | KERN | 440-47N | |
| Cytowirówka | Thermo Scientific A78300003 | ||
| Tania poduszka grzewcza | 2biol | LCHP | |
| Sonda homogenizująca | Ystral | 2366925 (mała) | |
| Odwrócony mikroskop optyczny | Kamera Zeiss | Axioplan2 | |
| (mikroskop) | Zeiss | Axiocam MRc5 | |
| Rotary mikrotom | Leica | RM2255 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.