Staphylococcus aureus (S. aureus) odpowiada za większość zakażeń skóry i tkanek miękkich (SSTI) w Stanach Zjednoczonych1. Częstość występowania zakażeń S. aureus opornym na metycylinę (MRSA) stale rosła w ciągu ostatnich dwóch dekad2, co motywuje do badania mechanizmów utrzymywania się i odkrywania nowych strategii leczenia. Standardem leczenia zakażeń MRSA jest antybiotykoterapia ogólnoustrojowa, ale MRSA z czasem staje się coraz bardziej oporny na antybiotyki3 i leki te mogą zmniejszać korzystny mikrobiom gospodarza, powodując negatywne skutki zdrowotne, szczególnie u dzieci4. W badaniach przedklinicznych analizowano alternatywne strategie leczenia zakażeń MRSA5, ale przełożenie tych podejść na praktykę kliniczną okazało się trudne ze względu na pojawienie się czynników wirulencji, które udaremniają odpowiedź immunologiczną gospodarza6. Aby przeanalizować dynamikę gospodarz-patogen, która napędza SSTI S. aureus, łączymy nieinwazyjne i podłużne odczyty liczby neutrofili rekrutowanych do łożyska rany z kinetycznymi pomiarami liczebności bakterii i powierzchni rany.
Neutrofile są najliczniejszymi leukocytami krążącymi u ludzi i pierwszymi osobami reagującymi na infekcję bakteryjną7. Neutrofile są niezbędnym składnikiem skutecznej odpowiedzi gospodarza na infekcje S. aureus ze względu na ich mechanizmy bakteriobójcze, w tym produkcję reaktywnych form tlenu, proteazy, peptydów przeciwdrobnoustrojowych i odpowiedzi funkcjonalnych, w tym fagocytozę i produkcję pułapek zewnątrzkomórkowych neutrofili8,9. Pacjenci z genetycznymi wadami funkcji neutrofili, takimi jak przewlekła choroba ziarniniakowa i zespół Chediaka-Higashiego, wykazują zwiększoną podatność na zakażenie S. aureus. Ponadto pacjenci z genetycznymi (takimi jak neutropenia wrodzona) i nabytymi (takimi jak neutropenia obserwowana u pacjentów po chemioterapii) defektami liczby neutrofili są również bardzo podatni na zakażenie S. aureus10. Biorąc pod uwagę znaczenie neutrofili w usuwaniu infekcji S. aureus, wzmocnienie ich zdolności immunologicznej lub dostrojenie ich liczby w obrębie zmiany S. aureus może okazać się skuteczną strategią w leczeniu infekcji.
W ciągu ostatniej dekady, transgeniczne myszy z fluorescencyjnymi reporterami neutrofili zostały opracowane do badania ich handlu 11,12. Połączenie myszy reporterowych neutrofili z technikami obrazowania całych zwierząt pozwala na czasoprzestrzenną analizę neutrofili w tkankach i narządach. W połączeniu z bioluminescencyjnymi szczepami S. aureus możliwe jest śledzenie akumulacji neutrofili w odpowiedzi na obfitość i trwałość S. aureus w kontekście czynników wirulencji bakterii, które bezpośrednio i pośrednio zaburzają liczbę neutrofili w dotkniętej chorobą tkance13,14,15,16.
Myszy są mniej podatne na zjadliwość S. aureus i mechanizmy unikania odporności niż ludzie. W związku z tym myszy typu dzikiego mogą nie być idealnym modelem zwierzęcym do badania skuteczności danego leku w leczeniu przewlekłego zakażenia S. aureus. Myszy z niedoborem MyD88 (tj. MyD88-/- myszy), szczep myszy z obniżoną odpornością, który nie ma funkcjonalnego receptora interleukiny-1 (IL-1R) i sygnalizacji receptora Toll-podobnego (TLR), wykazują większą podatność na zakażenie S. aureus w porównaniu z myszami typu dzikiego17 i upośledzenie transportu neutrofili do miejsca zakażenia S. aureus w skórze18. Opracowanie szczepu myszy, który posiada fluorescencyjny reporter neutrofili u myszy MyD88-/- dostarczyło alternatywnego modelu do badania skuteczności terapii w leczeniu infekcji S. aureus w porównaniu z obecnymi myszami reporterowymi neutrofili
.
W tym protokole opisujemy zakażenie S. aureus u myszy LysM-EGFP×MyD88-/- z obniżoną odpornością i porównujemy przebieg i rozwiązanie infekcji z myszami LysM-EGFP. Myszy LysM-EGFP×MyD88-/- rozwijają przewlekłą infekcję, która nie ustępuje, a 75% ulega infekcji po 8 dniach. Istotny defekt początkowej rekrutacji neutrofili występuje w ciągu 72 godzin od fazy zapalnej zakażenia, a w ostatnim etapie zakażenia rekrutuje się o 50% mniej neutrofili. Zwiększona podatność myszy LysM-EGFP×MyD88-/- sprawia, że ten konkretny szczep jest rygorystycznym modelem przedklinicznym do oceny skuteczności nowych technik terapeutycznych ukierunkowanych na zakażenie S. aureus w porównaniu z obecnymi modelami, które wykorzystują myszy typu dzikiego, zwłaszcza technikami mającymi na celu wzmocnienie wrodzonej odpowiedzi immunologicznej na infekcję.