$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Modele zwierzęce, zwłaszcza myszy, były szeroko wykorzystywane do badania odpowiedzi immunologicznych przeciwko patogenom. Chociaż odporność wrodzona i nabyta różni się u gryzoni i ludzi7, łatwość rozmnażania i rozwój nokautów dla wielu genów sprawiają, że myszy są doskonałym modelem do badania odpowiedzi immunologicznych8. Odpowiedź immunologiczna jest złożona i wynika z interakcji patogenu, rezydentnej flory bakteryjnej i kilku immunologicznych (limfocyty, neutrofile, makrofagi) i nieimmunologicznych (komórki nabłonka, komórki śródbłonka) typów komórkowych2. Badania in vitro nie pozwalają na obserwację tych złożonych interakcji i koncentrują się głównie na unikalnych interakcjach komórka-patogen. Podczas gdy modele zwierzęce muszą być używane z ostrożnością i ograniczone do bardzo szczegółowych i istotnych pytań, modele mysie zapewniają dobry wgląd w odpowiedź immunologiczną ssaków in vivo i mogą odpowiadać na części ważnych pytań klinicznych7.
W drogach oddechowych społeczność mikroorganizmów jest złożona, kojarząc dużą liczbę różnych mikroorganizmów6. Chociaż to, co stanowi "normalny" mikrobiom dróg oddechowych, nie zostało jeszcze ustalone, społeczności mieszkańców są często wielomikrobiologiczne i pochodzą z różnych źródeł ekologicznych. Pacjenci z ropną przewlekłą chorobą płuc (mukowiscydoza, oskrzela) lub pacjenci wentylowani mechanicznie wykazują szczególną florę spowodowaną kolonizacją dróg oddechowych przez mikroorganizmy nabyte w środowisku9. Pseudomonas aeruginosa i Candida albicans są problematycznymipatogenami5, często izolowanymi razem z próbek tchawicy i oskrzeli i odpowiedzialnymi za ciężkie zakażenie oportunistyczne u tych pacjentów, zwłaszcza na oddziale intensywnej terapii (OIOM)4.
Izolacja tych mikroorganizmów podczas ostrego zapalenia płuc na OIOM-ie skutkuje leczeniem przeciwbakteryjnym przeciwko P. aeruginosa, ale drożdże zwykle nie są uważane za chorobotwórcze w tym miejscu5. Interakcje in vitro między P. aeruginosa i C. albicans zostały szeroko opisane i wykazały, że mikroorganizmy te mogą wpływać na wzrost i przetrwanie siebie nawzajem, ale badania nie mogły stwierdzić, czy obecność C. albicans jest szkodliwa czy korzystna dla gospodarza10. Opracowano modele mysie, aby odpowiedzieć na to pytanie o znaczenie P. aeruginosa i C. albicans in vivo, ale interakcja między mikroorganizmami nie była kluczowa. Rzeczywiście, model został stworzony w celu oceny udziału C. albicans w odpowiedzi immunologicznej gospodarza i wynikach.
Poprzedni model stworzony przez Roux et al już używał początkowej kolonizacji C. albicans, po której nastąpiła ostra infekcja płuc wywołana przez P. aeruginosa. Korzystając ze swojego modelu, autorzy odkryli szkodliwą rolę wcześniejszej kolonizacji C. albicans 11. Jednak Roux i wsp. użyli dużego obciążenia C. albicans w swoim modelu z 2 x 106 CFU/mysz przez 3 kolejne dni. Ustaliliśmy 4-dniowy model kolonizacji dróg oddechowych C. albicans lub przynajmniej trwałości bez uszkodzenia płuc, W tym modelu C. albicans został pobrany do 4 dni po pojedynczym wkropleniu 105 CFU na mysz (Figura 2B) 12,13. Po 4 dniach nie zaobserwowano śladów rekrutacji komórek zapalnych, produkcji cytokin zapalnych ani uszkodzenia nabłonka. Po 24 - 48 godzinach, przy szczytowej obecności C. albicans, mimo że zaobserwowano wrodzoną odpowiedź immunologiczną komórek i cytokin, nie stwierdzono dowodów na uszkodzenie płuc. Co zaskakujące, myszy skolonizowane w ten sposób C. albicans 48 godzin przed donosowym wkropleniem P. aeruginosa miały osłabioną infekcję w porównaniu z myszami z samą infekcją P. aeruginosa. Rzeczywiście, myszy wykazywały mniejsze uszkodzenie płuc i zmniejszone obciążenie bakteryjne12,13.
Kilka hipotez mogłoby wyjaśnić ten korzystny wpływ wcześniejszej kolonizacji C. albicans na ostrą infekcję płuc wywołaną przez P. aeruginosa. W pierwszej kolejności oceniono wzajemne oddziaływanie międzygatunkowe obejmujące systemy quorum-sensing każdego mikroorganizmu, system P. aeruginosa oparty na homoserinelactonie i system C. albicans oparty na farnezolu. Po drugie, badano C. albicans działający jako "wabik" dla P. aeruginosa, odwracający patogen od komórek nabłonka płuc. Obie hipotezy zostały unieważnione (dane niepublikowane). Trzecią hipotezą było "pobudzenie" wrodzonego układu odpornościowego przez C. albicans odpowiedzialnego za wzmocnioną późniejszą wrodzoną odpowiedź przeciwko P. aeruginosa. Ta ostatnia hipoteza została potwierdzona. Rzeczywiście, kolonizacja C. albicans doprowadziła do pobudzenia wrodzonej odporności poprzez IL-22, głównie wydzielaną przez wrodzone komórki limfoidalne, co spowodowało zwiększony klirens bakteryjny i zmniejszone uszkodzenie płuc12.
Podsumowując, gospodarz jest głównym aktorem w interakcji między mikroorganizmami modulującymi wrodzoną odpowiedź immunologiczną i obejmującymi różne typy komórek zapalnych. Podczas gdy te złożone interakcje immunologiczne można przeanalizować in vitro, wstępne hipotezy mogą być dostarczone tylko przez odpowiednie modele in vivo. Poniższy protokół zawiera przykład badania in vivo interakcji patogenu za pośrednictwem gospodarza, która może być dostosowana do innych mikroorganizmów.