Здесь мы представляем протокол для установления модели иммуносупрессии сепсиса у мышей с помощью интраназальной инстилляции Klebsiella pneumoniae и валидируем модель с помощью различных индикаторов.
Методическая статья
* These authors contributed equally
Здесь мы представляем протокол для установления модели иммуносупрессии сепсиса у мышей с помощью интраназальной инстилляции Klebsiella pneumoniae и валидируем модель с помощью различных индикаторов.
Сепсис — это угрожающая жизни органная недостаточность, вызванная неправильной реакцией хозяина на инфекцию. Пневмония является основной причиной сепсиса. Животные модели являются важными инструментами для изучения патогенеза сепсиса и оценки новых стратегий лечения. Предыдущие животные модели сепсиса не имели естественных путей инфекции, что затрудняло точное отображение клинического процесса инфекции.
В этом исследовании была введена модель иммуносупрессии сепсиса у мышей, установленная интраназальной инстилляцией Klebsiella pneumoniae (KP) для имитации естественного пути респираторной инфекции. После моделирования с разными концентрациями КП воспаление модели оценивалось через 12 часов на уровень цитокина-интерлейкина-6 (IL-6), а повреждение органов оценивалось через 24 часа для уровней аланинаминотрансферазы (ALT), аспартатаминотрансферазы (AST), креатинкиназы (CK) и азота мочевины в крови (BUN). Показатель выживаемости модели был проанализирован через 7 дней. Процент лимфоцитов и лейкоцитов, доля экспрессии крупного комплекса гистосовместимости класса II (MHC-II) в моноцитах и средняя флуоресцентная интенсивность (MFI) IL-10 и TGF-β1 в CD4+ T-клетках оценивали иммуносупрессию у мышей. Через 7 дней моделирования была проведена вторичная инфекция путём инстилляции Pseudomonas aeruginosa (PA). Была оценена бактериальная нагрузка в бронхоальвеолярной жидкости для промывания (BALF) через 24 часа после вторичной инфекции и уровень смертности в течение 14 дней для дальнейшей оценки иммуносупрессии модели.
Инстилляция в нос высококонцентрационного Klebsiella pneumoniae может эффективно вызвать иммуносупрессию. Его цель — моделировать сепсис, вызванный естественным путём респираторной инфекции, и предоставить стандартную модель для исследований сепсиса у животных.
Сепсис — это угрожающая жизни органная недостаточность, возникающая из-за неправильной реакции хозяина на инфекцию 1,2,3. Это одна из ведущих причин смерти в отделениях интенсивной терапии (ICU). В мире ежегодно регистрируется 48,9 миллиона случаев сепсиса, из которых 11 миллионов связанныхсмертей — 4. Несмотря на недавние достижения в противоинфекционной терапии и технологиях поддержки органов, патогенез сепсиса остаётся неполностью изученным, а специфические варианты лечения отсутствуют. Таким образом, сепсис стал ключевым направлением и вызовом в клинических медицинскихисследованиях.
Животные модели играют незаменимую роль в фундаментальных и трансляционных медицинских исследованиях, служа необходимыми инструментами для изучения патогенеза сепсиса и оценки новых терапевтических стратегий. Моделируя патофизиологические процессы человеческого сепсиса, эти модели не только способствуют изучению ключевых механизмов, таких как иммунные нарушения и дисфункция органов, но и предоставляют экспериментальную платформу для скрининга лекарств и разработки стратегий вмешательства. Среди различных животных моделей мыши чаще всего используются в исследованиях сепсиса благодаря хорошо очерченному генетическому фону, обширным исследованиям иммунной системы и простоте манипуляции.
В настоящее время доступны несколько моделей животных с сепсисом, основанных на различных парадигмах, включая модели эндотоксинов, модели бактериальной инфузии, модели связывания и пункции (CLP), а также модели стента асценденса (CASP)модели 5. Однако в этих моделях отсутствуют естественные пути инфекции, что затрудняет полное отражение клинического процесса заражения. Исследования показали, что пневмония является основной причиной сепсиса в Соединённых Штатах6. Поэтому создание модели сепсиса у мышей, имитирующей естественные пути инфекции, обладающей иммуносупрессивными свойствами и простой в использовании с высокой воспроизводимостью, имеет большое значение для глубоких исследований иммунных механизмов сепсиса и оценки возможных стратегий вмешательства.
Klebsiella pneumoniae (KP) составляет от 3% до 8% всех бактериальных инфекций, приобретённых в больнице, 7,8,9. Эта бактерия может проникать в организм через различные порталы, включая дыхательные, желудочно-кишечные и мочевыводящие пути, а также кожу, а инфекции, вызванные КП, имеют плохой прогноз, особенно у иммунодефицитныхпациентов 7,10. Учитывая, что пневмония является ведущей причиной сепсиса, а КП — распространённым респираторным патогеном, связанным с плохими исходами, КП является идеальным кандидатом для создания клинически значимой модели сепсиса.
Хотя ранее были установлены различные модели КП-инфекции, включая интраназальный метод, лишь немногие исследования были сосредоточены на оптимизации модели для индуцирования иммуносупрессии, связанной с сепсисом, или определении оптимальной концентрации КП для создания модели. Этот разрыв ограничивает полезность существующих моделей KP для изучения иммунной дисфункции, вызванной сепсисом.
Для решения этой потребности мы разработали модель иммуносупрессии, индуцированную сепсисом, у мышей с помощью интраназальной инстилляции КП. По сравнению с существующими моделями, эта модель моделирует естественные пути респираторных инфекций. Модель была дополнительно подтверждена для предоставления метода для последующих исследований.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Все экспериментальные процедуры, описанные в этой статье, были одобрены Комитетом по благополучию и этике лабораторных животных Третьего военно-медицинского университета (SCXK(PLA)20120031).
1. Экспериментальные животные
2. Бактериальная подготовка
3. Интраназальная инстилляционная инфекция (рисунок 1)
4. Оценка модели
ПРИМЕЧАНИЕ: Четыре группы моделей мышей были созданы с помощью вышеупомянутого метода инстилляции внутриносовой инстилляции: контрольная группа (группа A, инстинктованая PBS), концентрационная группа 1 × 104 KP (группа B), концентрационная группа 1 × 106 KP (группа C) и группа концентрации 1 × 108 KP (группа D). Модель оценивалась с помощью следующих методов:
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Через 12 часов после ининстилляции уровень IL-6 в сыворотке в группе 1 ×10 8 KP был значительно повышен (p < 0,0001, n = 5) (рисунок 2A). Через 24 часа после инстилляции в сыворотке уровни ALT (p < 0,01, n = 5) (рисунок 2B), AST (p < 0,01, n = 5) (рисунок 2C), CK (p < 0,01, n = 5) (рисунок 2D) и BUN (p < 0,001, n = 5) (рисунок 2E...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Сепсис — это сложный клинический синдром, и характерное иммуносупрессивное состояние на поздней стадии является ключевым фактором, приводящим к смертипациента 12,13. Поэтому доклинические модели, точно моделирующие патофизиологию иммуносупрессии, вызванной сепсисом, имеют решающее значение для глубокого изучения её механизмов и разработки новых методов лечения. В этом исследовании мы успешно установили и валидировали модель сепси...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторы не заявляют о конфликте интересов.
Эта работа была поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (82222038 и 81970259), Фондом выдающихся молодых талантов в области национальной оборонной биотехнологии (2023-JCJQ-ZQ-001 и 01-SWKJYCJJ06) и Научным фондом Чунцина для выдающихся молодых учёных (CSTB2022NSCQ-JQX0017).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Биохимический инкубатор | YSEI | SHH-150L | Инкубация бактерий |
| Мышей C57BL/6J | Vital River Laboratories | 8-10 недель, самцы | |
| CD116b | BioLegend | 101257 | Антитела для флоу-цитометрии (антимышь |
| CD25 | BD bioscience | 740447 | Антитела для флоу-цитометрии (антимышь |
| CD3 | BioLegend | 100203 | Антитела для флоу-цитометрии (антимышь |
| CD4 | BioLegend | 100544 | Антитела для флоу-цитометрии (антимышь |
| CD45 | BioLegend | 103116 | Антитела для флоу-цитометрии (антимышь |
| CD8 | BioLegend | 100752 | Антитела для флоу-цитометрии (антимышь |
| Буфер для окрашивания клеток | BioLegend | 420201 | |
| Раскачивающийся термостат | Honour | HNY-100B | Культивирование бактерий |
| Флоу-цитометр | Beckman Coulter | CytoFLEX | Анализ флоу-цитометрии |
| Центрифуга высокоскоростная | Beckman Coulter | AIIEGRA | |
| IDEXX catalyst one | IDEXX | Catalyst One | Биохимический анализ |
| IL-10 | BioLegend | 505026 | Антитела для флоу-цитометрии (антимышь |
| Шприц для инсулина | WEGO | 1мл | Сбор крови |
| Klebsiella pneumoniae ATCC 43816 | biobw.org | bio-81659 | |
| LB питательный бульон (порошок) | Solarbio | L1010 | Жидкая питательная среда LB |
| LB питательный бульон (порошок) | Solarbio | L1015 | LB агаровая пластинка |
| LY6C | BioLegend | 128010 | Антитела для флоу-цитометрии (антимышь |
| Ly6G | BioLegend | 127606 | Антитела для флоу-цитометрии (антимышь |
| MHC-II | BioLegend | 107622 | Антитела для флоу-цитометрии (антимышь |
| Микропипетка | Eppendorf | P100 | |
| Буфер для лизиса эритроцитов | Solarbio | R1010 | |
| Спектрофотометр | Eppendorf | Eppendorf6131 | Измерение оптической плотности |
| Статистическое ПО | GraphPad Software | Graphpad Prism10.0 | |
| Стерильные и безферментные наконечники для пипетки | Biosharp | 200&му;л | |
| Буфер TF для разбавления | BD Pharmingen | 51-90008101 | |
| Буфер TF для фиксации/проницаемости | BD Pharmingen | 51-90008100 | |
| Буфер TF для проницаемости/промывания | BD Pharmingen | 51-90008102 | |
| TGF-β1 | BioLegend | 141406 | Антитела для флоу-цитометрии (антимышь |
| Multimode микропластинчатый ридер Varioskan LUX | Thermo Scientific | Varioskan LUX |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение