$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Konsekwentne i dokładne dozowanie jest kluczowym wymogiem dla wiarygodności eksperymentu w modelach zwierzęcych. Jest to szczególnie ważne w przypadkach podawania dożylnego, gdzie ogólnoustrojowa biodostępność wstrzykiwanych leków jest znacznie wyższa/szybsza niż w przypadku innych dróg podania3. W związku z tym błędy w iniekcji do żyły ogonowej mogą mieć szkodliwy wpływ na wyniki badania. Historycznie rzecz biorąc, wstrzyknięcie dootrzewnowe (i.p.), a nie dożylnie, było najczęstszą metodą dostępu ogólnoustrojowego u gryzoni ze względu na prostotę techniczną i wygodę. Jednak drogi podania stają się bardziej kluczowe przy przekładaniu odczytów przedklinicznych ze zwierząt na warunki kliniczne. W związku z tym istnieje potrzeba ciągłego doskonalenia protokołów leczenia gryzoni, które mogłyby ułatwić skuteczne wstrzyknięcie żyły ogonowej.
Kluczowym postępem w obecnym protokole jest innowacyjne termoregulowane urządzenie rozgrzewające, które umożliwia skuteczną indukcję rozszerzenia naczyń krwionośnych u gryzoni, co znacznie poprawia widoczność żył ogonowych i wyrównanie igieł. Metody ogrzewania, które są słabo termoregulowane (np. lampy), miejscowe leki rozszerzające naczynia krwionośne lub drażniące skórę (np. ksyleny) są nie tylko zawodne, ale także niebezpieczne dla zwierzęcia i należy ich unikać44. W przeciwieństwie do innych konwencjonalnych metod, takich jak zanurzanie ogona w ciepłej wodzie, zdolność autoregulacji tego urządzenia może bezpiecznie kondycjonować wiele zwierząt jednocześnie. Ponadto protokół ten jest dodatkowo wzmocniony dzięki zastosowaniu optymalnie zaprojektowanego urządzenia krępującego i umożliwiającego szybkie i bezpieczne unieruchomienie zwierzęcia w pozycji, która najlepiej pokazuje boczną żyłę ogonową.
Przezroczyste formaty rurek widoczne w wielu obecnych krępach, choć praktycznie dobrze zaprojektowane, wymagają więcej czasu na obchodzenie się z każdym zwierzęciem, co wydłuża proces krępowania45. Może to być bardziej problematyczne w przypadku szczepów gryzoni o cechach agresywnych, które oferują ograniczoną współpracę46,47. W przeciwieństwie do tego, częściowo zamknięta stożkowa konstrukcja urządzenia przytrzymującego umożliwia szybkie ułożenie zwierzęcia i pomaga zminimalizować czas trwania unieruchomienia. Uproszczony protokół wykorzystujący innowacyjny, wysoce zoptymalizowany system ocieplania/krępowania przyspiesza procedurę wstrzykiwania, umożliwiając szybkie i skuteczne dawkowanie dużym grupom zwierząt. W naszym laboratorium zazwyczaj wykonujemy całą procedurę wstrzykiwania 30 myszy, od obróbki cieplnej do monitorowania po wstrzyknięciu, w ciągu 1 godziny przy użyciu tego protokołu.
Pomimo zaawansowanych funkcji, urządzenie to ma pewne oczywiste wady: pierwszą z nich jest koszt urządzenia i rutynowa wymiana żarówki w komorze grzewczej. Jednak oprócz skuteczności i szybkości wstrzykiwań, urządzenie jest trwałe do wielokrotnego użytku i kompatybilne z większością popularnych środków dezynfekujących, co pozwala na dokładne czyszczenie urządzenia między użyciami. Razem kompensuje to początkową inwestycję. Ponadto, w sytuacjach o ograniczonej przestrzeni roboczej, wadą tego protokołu może być wymóg wydzielonej powierzchni stołu wystarczająco dużej, aby umieścić dwie jednostki obok siebie podczas wykonywania iniekcji. Ponieważ jednak urządzenie może być szeroko stosowane w kilku protokołach dla gryzoni, w tym wstrzyknięciach dożylnych, możliwe jest, że urządzenie może służyć jako podstawowe narzędzie, podobne do innych wspólnych urządzeń wiwariowych, takich jak waporyzatory izofluranowe. Niezależnie od tego, obie jednostki są łatwe do przenoszenia i można je łączyć i przechowywać, gdy nie są używane.
Opisany w tym protokole model dożylnie śmiertelnej prowokacji mysiej posocznicy grzybiczej ściśle naśladuje infekcje krwi C. albicans u ludzi i był szeroko stosowany do badania zjadliwości grzybów, testowania skuteczności terapii przeciwgrzybiczych i charakteryzowania odpowiedzi immunologicznej gospodarza na infekcję 37,39,48. Aby osiągnąć powtarzalną infekcję, inokulacja dożylna poprzez wstrzyknięcie do żyły ogonowej jest najważniejszym krokiem protokołu zapewniającym dokładne dostarczanie organizmów do krwiobiegu. W rzeczywistości zwierzęta reagują bardzo różnie na różne poziomy wyzwań związanych z Candida i.v.; Podanie zbyt małej ilości inokulum spowoduje niepożądane spontaniczne wyzdrowienia, podczas gdy zwierzęta otrzymujące zbyt wysokie dawki przedwcześnie umrą. Specyficzne okno wielkości inokulum dla danego organizmu w celu wywołania stałego poziomu sepsy/śmiertelności w dużej mierze zależy zarówno od szczepów grzybów, jak i szczepów myszy.
Obecny protokół wykorzystujący szwajcarskie myszy Webster w inokulum 1 x 105 C. albicans typu dzikiego w sposób powtarzalny indukował początek zachorowalności na sepsę w ciągu 1 dnia, a następnie postępującą śmiertelność prowadzącą do 100% śmiertelności w ciągu 5-7 dni. W przeciwieństwie do tego, szczepionki wyższe niż 1 x 105 zazwyczaj prowadzą do przyspieszonych zgonów (tj. 1-2 dni przy 1 x 106, 3-4 dni przy 5 x 105), a te niższe niż 1 x 105 są subletalne. Zgodnie z licznymi doniesieniami w literaturze, stosowanie gatunków Candida innych niż albicans zamiast C. albicans skutkuje znacznie zmniejszoną śmiertelnością40,49. Ponadto wybór szczepów myszy, a nawet pochodzenie kolonii, może mieć znaczący wpływ na wyniki infekcji ze względu na różną podatność między szczepami myszy, jak donoszą inni 39,40,41,50,51,52,53,54,55. W związku z tym oba te czynniki powinny być brane pod uwagę przy projektowaniu eksperymentów.
Po śmiertelnym prowokacji dożylnie komórki grzybów szybko rozprzestrzeniają się w krwiobiegu i zaczynają atakować wiele narządów, wśród których najbardziej dotknięte są nerki41. Inne dotknięte narządy to mózg, śledziona i szpik kostny48,56. Niezależnie od tego, ostra sepsa jest ostateczną przyczyną zgonu we wczesnych punktach czasowych37. Jak wykazano w reprezentatywnych wynikach, nasilenie sepsy można ocenić ilościowo za pomocą mysiego wyniku oceny klinicznej sepsy (M-CASS) na podstawie wykazanych objawów sepsy u zwierząt prowokowanych43,57. Wśród kilku zastępczych markerów śmiertelnej sepsy, hipotermia została zasugerowana jako krytyczny predyktor rychłej śmierci zarówno w klinicznej, jak i eksperymentalnej sepsie 43,58,59.
Chociaż nie przeprowadzono żadnych formalnych badań w celu bezpośredniego porównania myszy wsobnych i niekrewniaczych w tym modelu, dane uzyskane z obecnego protokołu przy użyciu niekrewniaczych szwajcarskich myszy Webster są wyjątkowo powtarzalne pod względem różnych parametrów sepsy, pomimo przypuszczalnej heterogeniczności genetycznej. Ogólnie rzecz biorąc, wzorzec śmiertelności, który przypada w ciągu 3-5 dni, jest mocnym modelem ostrej sepsy, o czym świadczy szybki wzrost zachorowalności na sepsę i poziom markerów stanu zapalnego w ciągu kilku godzin po poletalnym prowokacji50,51. W przypadku dłuższych okresów przeżycia (7–10 dni) śmiertelność jest prawdopodobnie wynikiem obciążenia mikrobiologicznego prowadzącego do śmiertelnego uszkodzenia tkanek w narządach docelowych i ośrodkowym układzie nerwowym. Wybór sepsy lub obciążenia mikrobiologicznego może być stosowany w razie potrzeby do oceny funkcji immunologicznych lub odpowiedzi na schematy przeciwzapalne lub terapie/szczepionki przeciwgrzybicze, w zależności od zastosowanego inokulum.
Oprócz modelu śmiertelnego prowokacji dożylnej, wewnątrzbrzuszne zakażenie C. albicans u myszy za pomocą prowokacji i.p. może również prowadzić do rozsianej kandydozy i późniejszej sepsy, chociaż jednoczesne zaszczepienie patogenem bakteryjnym, Staphylococcus aureus, synergistycznie zwiększa śmiertelność w porównaniu z monoinfekcją C. albicans 51,60,61. W modelu i.p. lethal challenge znacznie wyższa inokulacja mikrobiologiczna (1,75 x 107 C. albicans/8 x 107 S. aureus na mysz) jest wymagana do wywołania wielobakteryjnego zapalenia otrzewnej i rozprzestrzenienia się organizmów z jamy brzusznej do krwiobiegu. Podobnie, zakażenie przewodu pokarmowego C. albicans u myszy leczonych środkami immunosupresyjnymi i / lub uszkadzającymi błony śluzowe prowadzi do translokacji komórek grzyba do krwiobiegu i powoduje posocznicę grzybiczą62,63. Pomimo charakterystycznych dróg inokulacji, mechanizm wynikającej z sepsy grzybiczej jest w dużej mierze analogiczny między trzema modelami choroby, obejmując niekontrolowaną ogólnoustrojową odpowiedź prozapalną na Candida, która prowadzi do niewydolności narządowej 37,51,61. Podobnie u ludzi to właśnie ten proces odpowiedzi gospodarza, a nie tylko kandydemia, powoduje wysoką zachorowalność/śmiertelność związaną z hematogennie rozsianą kandydozą nabytą w placówkach opieki zdrowotnej64,65.
Korzystając z obecnego modelu sepsy grzybiczej, wykazujemy tutaj, że ochronę przed śmiertelnym zakażeniem C. albicans można osiągnąć poprzez dożylne szczepienie wstępne/szczepienie C. dubliniensis (avirulent) lub atenuowane mutanty C. albicans, przy jednoczesnym znacznym zmniejszeniu zachorowalności na sepsę. W ochronie pośredniczą wrodzone komórki supresorowe Gr-1 + pochodzące z szpiku, które wydają się być indukowane w szpiku kostnym jako forma wytrenowanej odporności wrodzonej66,67. Trwają prace nad poszerzeniem wiedzy na temat tej nowej formy wrodzonej ochrony immunologicznej przed zakażeniami krwi C. albicans.
Podsumowując, innowacyjne urządzenie do ocieplania/krępowania gryzoni odegrało zasadniczą rolę w zwiększaniu naszej zdolności do wykonywania iniekcji dożylnych w ramach zakrojonych na szeroką skalę wielogrupowych badań na zwierzętach w wydajny i skuteczny sposób. W związku z tym ukuliśmy termin Mouse a Minute dla tego urządzenia. Specyfikacje urządzenia są dostępne u autora korespondencyjnego na żądanie w przypadku zamówienia podobnego urządzenia. Zademonstrowane tu techniki mogą posłużyć jako użyteczne narzędzie w modelach gryzoni wykorzystujących iniekcje do żył ogonowych w szerokim zakresie obszarów badawczych.