Tu przedstawiamy protokół do ustanowienia modelu immunosupresji z powodu wstrzyknięcia Klebsiella pneumoniae do nosa u myszy i zweryfikowaliśmy model za pomocą różnych wskaźników.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Tu przedstawiamy protokół do ustanowienia modelu immunosupresji z powodu wstrzyknięcia Klebsiella pneumoniae do nosa u myszy i zweryfikowaliśmy model za pomocą różnych wskaźników.
Sepsa jest zagrażającym życiu niewydolnością narządów spowodowana niewłaściwą reakcją organizmu na infekcję. Zapalenie płuc jest główną przyczyną sepsy. Modele zwierzęce są ważnymi narzędziami do badania patogenezy sepsy i ewaluacji nowych strategii leczenia. Poprzednie modele zwierzęce sepsy nie miały naturalnych ścieżek infekcji, co utrudniało dokładne odzwierciedlenie klinicznego procesu infekcji.
To badanie wprowadziło model immunosupresji sepsy u myszy, ustanowiony poprzez wprowadzenie do nosa Klebsiella pneumoniae (KP), aby symulować naturalną ścieżkę infekcji dróg oddechowych. Po modelowaniu z różnymi stężeniami KP, stan zapalny modelu został oceniony po 12 h na poziomy cytokiny interleukiny-6 (IL-6), a uszkodzenie narządów zostało ocenione po 24 h na poziomy alaninaminotransferazy (ALT), asparaginanotransferazy (AST), kreatynofosfokinazy (CK) i azotu mocznikowego we krwi (BUN). Współczynnik przeżywalności modelu został przeanalizowany po 7 dniach. Odsetek limfocytów i białych krwinek, proporcja ekspresji kompleksu głównej zgodności tkankowej klasy II (MHC-II) w monocytach oraz średnia intensywność fluorescencji (MFI) dla IL-10 i TGF-β1 w komórkach CD4+ T były obserwowane, aby ocenić immunosupresję u myszy. Po 7 dniach modelowania, wtórną infekcję wykonano poprzez wprowadzenie do nosa Pseudomonas aeruginosa (PA). Obciążenie bakteriami w płynie płucno-oskrzelowym (BALF) 24 h po wtórnej infekcji oraz wskaźnik śmiertelności w ciągu 14 dni zostały ocenione, aby dalsze ocenić immunosupresję modelu.
Wprowadzanie do nosa wysokiego stężenia Klebsiella pneumoniae może skutecznie wywołać immunosupresję. Jego celem jest symulacja sepsy wywołanej naturalną ścieżką infekcji dróg oddechowych i zapewnienie standardowego modelu badań nad sepsy u zwierząt.
Sepsis to krytycznie zagrożona niewydolność narządów wynikająca z niewłaściwej odpowiedzi gospodarza na infekcję1,2,3. Jest to jedna z głównych przyczyn zgonów na oddziałach intensywnej terapii (ICU). Na całym świecie rocznie występuje 48,9 miliona przypadków sepsy, z 11 milionami zgonów związanych z nią4. Pomimo ostatnich postępów w terapii przeciwzakaźnej i technologiach wspomagających pracę narządów, patogeneza sepsy pozostaje niedostatecznie zrozumiana, a opcje leczenia specyficznego są ograniczone. W związku z tym, sepsę stanowi kluczową i wyzwaniem dla klinicznych badań medycznych4.
Modele zwierzęce odgrywają niezastąpioną rolę w podstawowych i translacyjnych badaniach medycznych, służąc jako kluczowe narzędzia do badania patogenezy sepsy i oceny nowych strategii terapeutycznych. Symulując procesy patofizjologiczne ludzkiej sepsy, modele te nie tylko ułatwiają zbadanie kluczowych mechanizmów takich jak zaburzenia odpornościowe i dysfunkcja narządów, ale również zapewniają platformę eksperymentalną do przesiewowego badania leków i opracowywania strategii interwencyjnych. Wśród różnych modeli zwierzęcych, myszy są najczęściej stosowane w badaniach nad sepsą ze względu na ich dobrze zdefiniowany podkład genetyczny, rozległe badania nad ich układem odpornościowym oraz łatwość manipulacji.
Obecnie dostępne są różne modele zwierzęce sepsy oparte na różnych paradygmatach, w tym modele endotoksynowe, modele infuzji bakterii, modele związania i nakłucia okrężnicy (CLP) oraz modele zapalenia otrzewnej po stencie w jelicie grubego (CASP)5. Jednakże, modele te nie posiadają naturalnych dróg infekcji, co sprawia, że trudno jest naprawdę odzwierciedlić kliniczny proces infekcji. Badania wykazały, że zapalenie płuc jest główną przyczyną sepsy w Stanach Zjednoczonych6. Dlatego też, utworzenie modelu sepsy u myszy, który naśladuje naturalne drogi infekcji, wykazuje cechy immunosupresji i jest łatwy do obsługi z wysoką reprodukcyjnością, ma ogromne znaczenie dla pogłębionych badań nad mechanizmami odpornościowymi sepsy i dla oceny potencjalnych strategii interwencyjnych.
Klebsiella pneumoniae (KP) stanowi 3% do 8% wszystkich zakażeń bakteriami nabywanymi w szpitalu7,8,9. Bakteria ta może dostać się do organizmu przez różne drogi, w tym przez układ oddechowy, przewód pokarmowy i drogi moczowe, a także przez skórę, a zakażenia wywołane przez KP mają niekorzystny rokowanie, szczególnie u pacjentów z osłabioną odpornością7,10. Biorąc pod uwagę, że zapalenie płuc jest główną przyczyną sepsy, a KP jest częstym patogenem dróg oddechowych związanym z niekorzystnymi wynikami, KP jest idealnym kandydatem do stworzenia klinicznie istotnego modelu sepsy.
Chociaż wcześniej utworzono różne modele zakażenia KP u zwierząt, w tym metodę donośną, tylko nieliczne badania skupili się na optymalizacji modelu w celu wywołania immunosupresji związanej z sepsą lub określeniu optymalnego stężenia KP dla utworzenia modelu. Ta luka ogranicza przydatność istniejących modeli KP do badania immunosupresji wywołanej sepsą.
Aby sprostać temu zapotrzebowaniu, stworzyliśmy model immunosupresji wywołanej sepsą u myszy poprzez donoszenie KP do nosa. W porównaniu z istniejącymi modelami, ten model symuluje naturalne drogi infekcji układu oddechowego. Model został dalszy zweryfikowany, aby zapewnić metodę dla dalszych badań.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie procedury eksperymentalne opisane w niniejszym artykule zostały zatwierdzone przez Komitet Etyki i Dobrostanu Zwierząt Laboratoryjnych Trzeciego Wojskowego Uniwersytetu Medycznego (SCXK(PLA)20120031).
1. Zwierzęta doświadczalne
2. Przygotowanie bakterii
3. Infekcja poprzez instylację donosową (Rysunek 1)
4. Ewaluacja modelu
UWAGA: Za pomocą wspomnianej metody instylacji donosowej utworzono cztery grupy modeli mysich, mianowicie grupę kontrolną (grupa A, instylacja PBS), grupę o stężeniu KP 1 × 104 (grupa B), grupę o stężeniu KP 1 × 106 (grupa C) oraz grupę o stężeniu KP 1 × 108 (grupa D). Myszy poddano głębokiej narkozie poprzez doszpikowe wstrzyknięcie 2% pentobarbitalu sodu (60 mg/kg). Przed końcową punkcją serca w celu oceny modelu potwierdzono odpowiednią głębokość znieczulenia poprzez utratę odruchu prostowania, brak wycofania łapy po uciśnięciu palca oraz rozluźnienie mięśni. Śmierć potwierdzono poprzez zwichnięcie stawu kręgowego szyjnego bezpośrednio po pobraniu krwi. Model oceniono za pomocą następujących metod:
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
W 12 h po instylacji donosowej poziom IL-6 w surowicy w grupie 1 × 108 KP był znacząco podwyższony (p < 0.0001, n = 5) (Rycina 2A). W 24 h po instylacji donosowej poziomy ALT (p < 0.01, n = 5) (Rycina 2B), AST (p < 0.01, n = 5) (Rycina 2C), CK (p < 0.01, n = 5) (Rycina 2D) oraz BUN (p < 0.001, n = 5) (Rycina 2E) w surowicy w grupie 1 × 10...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Sepsa jest złożonym zespołem klinicznym, a charakterystyczny stan immunosupresji w jego późnym etapie jest kluczowym czynnikiem prowadzącym do śmierci pacjenta12,13. Dlatego modele przedkliniczne, które dokładnie symulują patofizjologię immunosupresji wywołanej sepsą, są niezbędne do dogłębnego zbadania jej mechanizmów i opracowania nowych terapii. W niniejszym badaniu z powodzeniem opracowałeśmy i zweryfikowaliśmy model sepsy u myszy wywołany intranazalną instul...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy deklarują brak konfliktu interesów.
Praca ta była wspierana przez Narodowe Fundusz Nauki Przyrodniczej Chin (82222038 i 81970259), Wybitne Młode Talenty Biotechnologii Obronności Narodowej (2023-JCJQ-ZQ-001 i 01-SWKJYCJJ06), oraz Fundusz Naukowy Chongqing dla Wybitnych Młodych Uczonych (CSTB2022NSCQ-JQX0017).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Biochemical incubator | YSEI | SHH-150L | Inkubacja bakteryjna |
| Myszy C57BL/6J | Vital River Laboratories | 8-10 tygodni, samce | |
| CD116b | BioLegend | 101257 | Przeciwciała flow cytometry (Anti-Mouse) |
| CD25 | BD bioscience | 740447 | Przeciwciała flow cytometry (Anti-Mouse) |
| CD3 | BioLegend | 100203 | Przeciwciała flow cytometry (Anti-Mouse) |
| CD4 | BioLegend | 100544 | Przeciwciała flow cytometry (Anti-Mouse) |
| CD45 | BioLegend | 103116 | Przeciwciała flow cytometry (Anti-Mouse) |
| CD8 | BioLegend | 100752 | Przeciwciała flow cytometry (Anti-Mouse) |
| Cell stain buffer | BioLegend | 420201 | |
| Stałotemperaturowy shaker | Honour | HNY-100B | Hodowla bakteryjna |
| Flow cytometer | Beckman Coulter | CytoFLEX | Analiza cytometrii przepływowej |
| Wysokoprężna wirówka | Beckman Coulter | AIIEGRA | |
| IDEXX catalyst one | IDEXX | Catalyst One | Analiza biochemiczna |
| IL-10 | BioLegend | 505026 | Przeciwciała flow cytometry (Anti-Mouse) |
| Strzykawka do insuliny | WEGO | 1mL | Pobieranie krwi |
| Klebsiella pneumoniae ATCC 43816 | biobw.org | bio-81659 | |
| LB Broth (proszek) | Solarbio | L1010 | LB płynne środowisko hodowlane |
| LB Broth (proszek) | Solarbio | L1015 | LB agar plate |
| LY6C | BioLegend | 128010 | Przeciwciała flow cytometry (Anti-Mouse) |
| Ly6G | BioLegend | 127606 | Przeciwciała flow cytometry (Anti-Mouse) |
| MHC-II | BioLegend | 107622 | Przeciwciała flow cytometry (Anti-Mouse) |
| Mikropipeta | Eppendorf | P100 | |
| Bufor do lizy czerwonych krwinek | Solarbio | R1010 | |
| Spektrofotometr | Eppendorf | Eppendorf6131 | Pomiar gęstości optycznej |
| Oprogramowanie statystyczne | GraphPad Software | Graphpad Prism10.0 | |
| Sterylne i wolne od enzymów końcówki pipet | Biosharp | 200μL | |
| Bufor TF diluent | BD Pharmingen | 51-90008101 | |
| Bufor TF fix/perm | BD Pharmingen | 51-90008100 | |
| Bufor TF perm/wash | BD Pharmingen | 51-90008102 | |
| TGF-β1 | BioLegend | 141406 | Przeciwciała flow cytometry (Anti-Mouse) |
| Varioskan LUX multimodemicroplate reader | Thermo Scientific | Varioskan LUX |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie