结核病和疟疾是两个人类和发病率和死亡率在热带地区贫困人口的主要原因最普遍的感染。我们建立的实验模型系统,通过受感染的自然路线的挑战后,研究疟疾结核病合并感染的结果小鼠两种病原体。
自然混合感染,由于不同类型的病原微生物的地理重叠发生。并发感染最容易调节到每个单一病原体各自的免疫反应,从而可能影响发病机理和疾病的结果。合并感染的患者也可能差异响应抗感染干预措施。造成的分枝杆菌和疟原虫 ,这两者都是coendemic在撒哈拉以南非洲的许多地方,结核病合并感染之间尚未详细研究。为了达到尽可能的具有挑战性的,但科学和如何疟疾肺结核合并感染调节宿主免疫和每一种疾病的过程中,我们建立了一个实验性小鼠模型,使我们能够剖析诱发免疫反应两种病原体的混合感染宿主临床高度相关的问题。值得注意的是,为了最准确地模仿自然获得人类感染,进行实验小鼠的两种病原体的感染者感染的自然路线, 即气溶胶和蚊虫叮咬,分别。
人类群体中很少暴露于仅一种病原体。特别是在地区,感染,如撒哈拉以南非洲地区的发病率很高,占混合感染的黄金,但非常被低估的公共卫生问题。结核病和疟疾是人类,分别为最普遍的细菌和寄生虫感染,并继续成为发病率和死亡率在热带地区贫困人口的主要原因。尽管在合并感染的风险肺结核和疟疾以及大量的个人之间的广泛的地理重叠,很少有人知道有关各种与常抵消免疫调节和效应同时引发针对疟疾寄生虫和结核菌双重感染中个体之间的相互作用。
混合感染的啮齿动物模型允许在一台主机对特征明显的不同病原体的免疫反应,从而脱落光的相互十字形ENCES调节病理和个人疾病的临床结果,这也将有助于确定治疗和预防的新建议。我们已经建立了一个实验性小鼠模型,使我们在同一个主机1中,调查引起并发感染结核分枝杆菌 ( 结核杆菌 )的后果和啮齿动物种疟原虫 。重要的是,以模拟自然获得的人类感染尽可能地,我们的模型实现了感染都使用病原体的天然路由。结核病是一种空气传播,因此这主要表现在肺部。病原体, 结核杆菌是由人与疾病活动通过气溶胶途径,当他们咳嗽或打喷嚏时排出的传染性气溶胶飞沫传播。因此,气溶胶感染是选择的方法,以模仿自然感染。含有结核杆菌的气载粒子的生成可以通过使用可以实现的吸入暴露系统。这全身暴露室允许暴露实验动物的Mtb含有传染性气溶胶液滴( 图1),其被吸入其中感染是引发2肺部的肺泡。
疟疾,另一方面是由原生动物,顶复门寄生虫恶性那自然是由按蚊雌性蚊子叮咬传播媒介传播的疾病。在血粉,传染性的子孢子被沉积在宿主的皮肤下,并随后经由血液流到达肝脏。肝细胞内他们开发并迅速繁衍成肝阶段裂殖。最终,成熟的裂殖体破裂并释放数以千计的致病第一代裂殖子进入血流,他们发起红细胞浸润,复制,红细胞破裂,并再侵入3的累进周期。 疟原虫生命周期康廷UE的一些裂殖子发育成性的寄生虫阶段,男性和女性配子体,可在血液饭菜就由蚊子。在蚊子体内疟原虫居住在蚊子的中肠卵囊内发展,并最终迁移到唾液腺,以便转交到另一台主机3,4。
而在实验动物模型的结核杆菌通过气溶胶,因此最相关的路由传递是很普遍的,许多实验啮齿类疟原虫感染的研究,包括疟疾,结核病合并感染5-7的研究已经进行了小鼠感染与寄生虫感染的红细胞,从而引发要同时排除了临床上沉默的肝段相血液阶段的疟疾感染。然而,肝期是感染和相关的期间强制性步骤,用于抗疟原虫免疫8-11。我们认为,因此,重要的是包括肝pH值疟疾传播,以及在这两个疟疾和疟疾肺结核合并感染,分别研究维修的酶。另外,它已经表明,自然发射的子孢子比那些通过针头感染12,这促使我们通过蚊子建立,而不是注入隔离唾液腺派生的子孢子的感染疟疾咬发送的传染性。获得蚊子传染疟疾寄生虫的自然传播的惟一途径是保持寄生虫的整个生命周期中都脊椎动物宿主(此处鼠标)和蚊子。因此,获得的养虫的寄生虫维修是不可避免的,以便通过叮咬进行自然传播。
我们这里所描述的协议的开发是为了研究如何合并感染疟原虫孢子对慢性肺结核1的影响。这样做,将小鼠气溶胶感染了M。肺结核和40天后,当M。结核感染已达到慢性期,将小鼠暴露于疟疾感染的蚊子。无论疟疾和结核病的双重感染动物的结果可以跟随,监测血原虫和细菌负荷在组织分别。在我们的协议中,我们将通过他们的自然感染途径,以及如何确认成功病原体传播详细描述如何感染小鼠两种病原体。在我们的手中,一般达致的感染率为实验感染为100%。这些协议可以应用到研究均单独感染或,和我们一样,两个最具挑战性的人类传染病的建模和研究合并感染。这种模式也适用于其他分枝杆菌和啮齿类疟原虫种类超过本协议所描述的。
我们描述了如何老鼠可以高效感染结核杆菌和P.通过受感染的自然路线疟原虫 。我们应用建立感染协议研究实验肺结核13或12疟疾和最近通过他们学习结核杆菌和恶性之间的合并感染的小鼠模型1。
对于成功的感染中最关键的步骤是两种病原体在所需的号码的传输。分枝杆菌的股票不应该是2岁以上的,因为他们将失去生存能力随着时间的推移,和股票的最初确定的滴度将极有可能不再准确。其结果是,感染的剂量将远低于预期。因此,股市文化的CFU滴度应确定每隔几个月。同等重要的是规范化栽培和代结核杆菌股票摆在首位。培养条件如培养基,营养补充剂,时间和体积应该标准化,以便能够使用不同的股票的Mtb的实验数据进行比较。分枝杆菌倾向于培养过程中结块,因此,保持培养条件标准化,收获细菌在相同的生长阶段和分装过程中频繁地重悬是很重要的。否则,就不可能在CFU滴度和感染的结果差异很大。
的均匀受感染的蚊子批次的产生是另一个关键的一步。因为不同的蚊子将饲料上每个单独的鼠标,也都用于一个实验感染蚊子的来自同一批次,只有那些其中超过90%的蚊子感染批次使用是很重要的。
目前的模型可以用来通过比较单一感染的宿主免疫反应来剖析免疫反应和免疫调制在合并感染的主机。我们可以应用VArious完善的方法,如组织学,免疫组织化学,流式细胞术的免疫细胞群的分析或PCR和ELISA对细胞因子和趋化因子的检测到所关注的组织或体液中。应当指出,这种小鼠模型中具有一定的局限性。而大多数人感染了结核杆菌培养潜伏感染的临床症状体征,小鼠发展为慢性疾病,进行性肺部疾病。尽管如此,C57BL / 6小鼠是结核杆菌感染相对性和不开发经典肉芽肿是人类结核病的患者中观察到。其结果是,在小鼠的免疫病理反应也适当地反映潜既不积极也不人类肺结核病。尽管在人类和小鼠潜伏和慢性疾病之间的差异,小鼠已被广泛用于鉴定并研究控制结核杆菌感染,是宝贵的,不可或缺的工具,调查宿主因素在感染性疾病的免疫应答。重要的是,易患结核分枝杆菌感染的常用近交系小鼠品系,更敏感菌如DBA或C3H之间有很大的差别可以被包括在共同和单一感染的研究。此外,除了本文所述的病原体种类,可以使用任何其他的分枝杆菌属物种的兴趣( 例如临床分离株)。同样,虽然没有单一的疟疾模型复制人类疾病不同的小鼠模型的各个方面都酷似自然获得的人类疟疾感染的不同方面。例如, 第疟原虫安卡和P.约氏疟原虫 YM/17XL被广泛研究人类( 恶性疟原虫引起的)重症疟疾的车型,与体育伯氏疟原虫安卡被视为人类大脑malari s 14,15一个很好的模型。伯氏疟原虫 NK65是hyperparasitaemia和急性疟疾贫血一个很好的模型,并在最近被描述作为实验模型疟疾相关性急性呼吸窘迫综合征(MA-ARDS 16)。使用所描述的共感染模型,我们可以最近表明,并行P.伯氏疟原虫 NK65感染加重慢性肺结核1。
除了使用不同的啮齿动物疟疾寄生虫的感染事件的顺序和时间可根据基础研究问题改编。在现场,伴随疟原虫感染可能存在于结核杆菌感染时或其后收购。在这两种方案中的免疫应答的Mtb和疟原虫可能受到不同的影响。因此,老鼠可以之前或结核杆菌感染后,被感染疟原虫子孢子。此外,小鼠可以在不同的时间被挑战后的Mtb感染,评估疟原虫引起的免疫应答的急性与慢性的影响肺结核。重要的是,在选择疟原虫的研究疟疾肺结核合并感染,人们应该知道,一些啮齿类疟原虫株引起的急性疾病,某些小鼠品系,并屈从于感染仅在几天或几周,而结核杆菌引起的慢性和持久的感染免疫小鼠。因此,共感染的时序是至关重要的,以避免实验动物的过早死亡。
宿主免疫受感染的同时与多个病原体种类调制的了解甚少。我们的实验合并感染模型提供了一个功能强大的工具来调查分枝杆菌 – 恶性互动与共同感染宿主的免疫系统,将有助于我们了解如何合并感染可影响发病机制,疾病转归,疫苗接种,免疫诊断和治疗。
The authors have nothing to disclose.
作者要感谢仪酯蚊子滋生。这项工作是由内部资金来自研究中心博斯特尔支持和莱布尼兹中心感染加盟资金。
Buraton | Schülke | active ingredients: aldehyds (formaldehyde, glutaraldehyde, oxalaldehyde, ethyl hexanal) | |
Middlebrook 7H9 | Sigma | M0178 | For Mtb broth cultures |
Middlebrook 7H11 | BD Biosciences | 283810 | Agar medium for Mtb culture |
Middlebrook OADC enrichment medium | BD Biosciences | 212240 | Add to 7H9 and 7H11 for Mtb culture |
Staining Dish | Science Services | E62542-12 | |
24-Slide Holder w/Handle | Science Services | E62543-06 | |
Giemsas Azur-Eosin-Methylene blue solution | Merck Millipore | 109204 | |
Wright´s stain | Sigma | W0625 | |
Inhalation Exposure System | Glas-Col | ||
Nebulizer-Venturi | Glas-Col | ||
Ice cream cups | Häagen-Dazs | Used as mosquito cages | |
Metal-frame mosquito cages | BioQuip Products | 1450A |