Her, beskriver vi ruten intrakranielle subarachnoidal af infektion i mus at studere roller af biofilm i Streptococcus suis meningitis. Denne infektion model er også velegnet til at studere patogenesen af andre bakteriel meningitis og effekten af nye lægemidler mod bakteriel meningitis.
Streptococcus suis er ikke kun en stor bakteriel patogen svin på verdensplan, men også en spirende zoonotisk agens. Hos mennesker og grise er meningitis en større manifestation af S. suis infektioner. En egnet infektion model er et vigtigt redskab til at forstå mekanismerne af sygdomme forårsaget af patogener. Flere ruter af infektion i mus er blevet udviklet for at studere patogenesen af S. suis infektion. Ruterne intraperitoneal, intranasal og intravenøs infektion er dog ikke velegnet til at studere roller S. suis overflade komponenter i meningitis direkte i hjernen, såsom den ekstracellulære matrix fra biofilm. Selvom intracisternal podning har været brugt til S. suis infektion, præcise injektionsstedet ikke er blevet beskrevet. Her, blev intrakraniel subarachnoidal rute af infektion beskrevet i en musemodel at undersøge roller af biofilm i S. suis meningitis. S. suis planktoniske celler eller biofilm stat celler blev direkte sprøjtet ind i subaraknoid rummet af mus gennem injektionsstedet beliggende 3,5 mm rostralt fra bregma. Histopatologisk analyse og øget mRNA udtryk af TLR2 og cytokiner af hjernevæv fra musene injiceret med biofilm stat celler tydeligt angivet, S. suis biofilm spiller endelige roller i S. suis meningitis. Denne rute af infektion har åbenlyse fordele i forhold til andre ruter af infektion, giver mulighed for undersøgelse af vært-bakterien interaktionen. Desuden, det tillader bakteriel komponenter indvirkning på værten immunrespons direkte i hjernen til at blive vurderet, og efterligner bakteriel indgangen i det centrale nervesystem. Denne rute af infektion kan udvides for at undersøge mekanismerne af meningitis forårsaget af andre bakterier. Det kan desuden også bruges til at teste effekten af lægemidler mod bakteriel meningitis.
Streptococcus suis (S. suis) er en større bakteriel patogen svin på verdensplan, forårsager alvorlige sygdomme herunder meningitis, lungebetændelse, septikæmi, endocarditis, og gigt1. Det er også en spirende zoonotisk agens. Hidtil er blevet rapporteret, at ni serotyper kan forårsage infektion hos mennesker, herunder serotyper 2, 4, 5, 9, 14, 16, 21, 24 og 312,3,4. Hos mennesker og grise er meningitis en af de store kliniske tegn på S. suis infektioner. I Vietnam og Thailand er S. suis den største årsag til meningitis hos voksne5. Mikrobielle biofilm er mikroorganismer, som holde sig til hinanden og er koncentreret på en grænseflade; de er uundværlige for bakteriel virulens, overlevelse i forskellige miljøer og antibiotikaresistens5. Biofilm er typisk omgivet af en ekstracellulære matrix, der generelt indeholder polysaccharider, proteiner og DNA6. Sidstnævnte er i stand til at fremkalde vært inflammatoriske respons og cytokin produktion7. Biofilmdannelse er blevet rapporteret at være involveret i streptokok meningitis i tidligere undersøgelser. Biofilm bidrager til Streptococcus agalactiae meningitis i en tilapia fisk model og Biofilmdannelse er blevet afsløret i hjernen væv og omkring meningeal overflader i vivo gennem intra-abdominal podning8. Under meningitis, Streptococcus pneumoniae er i en biofilm-lignende tilstand og bakterier i en biofilm situation var mere effektiv i inducerende meningitis i en mus infektion model9. Desuden, i vores tidligere undersøgelse, biofilm staten forbundet med S. suis i mus hjernen bidrager til bakteriel virulens af overlevelse analyse10. Dog kræver direkte beviser for biofilm inddragelse i S. suis meningitis yderligere undersøgelser.
S. suis infektion-dyremodeller er blevet udviklet i mus bruger intraperitoneal (i.p.)11, intranasal (i.n.)12, intravenøs (IV)13, og intracisternal (IC) ruterne af infektion14, 15 , 16. i.p., i.n. og i.v. ruterne af infektion er dog ikke velegnet til at studere roller S. suis overflade komponenter i meningitis direkte i hjernen. Disse omfatter ekstracellulære matrix fra biofilm. Selv om IC inokulation blev brugt til S. suis infektion, er præcise injektionsstedet ikke blevet beskrevet i disse papirer. Derimod stereotaxisk koordinaterne for injektionsstedet til intrakraniel subarachnoidal podning er klart blevet beskrevet i en tidligere undersøgelse17. Dette gav let anerkendelse af punktet, podning og mere forsimplede forsøgsplan. Derudover efterligner ruten intrakranielle subarachnoidal af infektion bakteriel indgangen til centralnervesystemet fra bihulerne eller mellemøret17og forholdet mellem mellemøret og meningitis forårsaget af S. suis er blevet påvist ved Madsen mfl18. Derudover anvender ruten intrakranielle subarachnoidal infektion hos mus, har vi vist, at S. suis små RNA rss04 bidrager til meningitis i vores tidligere undersøgelse10.
I nuværende undersøgelse, intrakraniel subarachnoidal rute af infektion blev brugt i mus til at undersøge roller af biofilm i S. suis meningitis. Mus blev smittet med planktoniske celler eller biofilm stat celler af S. suis ad denne vej af infektion. Histopatologisk analyse og øget mRNA udtryk af TLR2 og cytokiner fra hjernevæv af musene injiceret med biofilm stat celler tydeligt angivet, S. suis biofilm bidrager til meningitis.
Ruten intrakranielle subarachnoidal af infektion beskrevet her har åbenlyse fordele i forhold til andre ruter af infektion. Det giver mulighed for efterforskerne at studere vært-bakterien interaktion og påvirkning af bakteriel komponenter vært immunrespons direkte i hjernen, som efterligner bakteriel indgangen i det centrale nervesystem. Således, denne rute af infektion kan udvides for at undersøge mekanismerne af meningitis forårsaget af andre bakterier. Det kan desuden også bruges til at teste effekten af læge…
The authors have nothing to disclose.
Dette arbejde blev støttet af tilskud fra den nationale nøgle forskning og udvikling Program i Kina [2017YFD0500102]; National Natural Science Foundation i Kina [31572544]; den statslige centrale laboratorium af veterinære ætiologisk biologi [SKLVEB2016KFKT005]; Shanghai landbrug anvendt teknologi udvikling Program, Kina [G2016060201].
Todd Hewitt Broth(THB) | Becton, Dickinson and Company | DF0492078 | Dissolve 30 g of the powder in 1 L of purified water. Autoclave at 121° for 15 min. |
Agar | DSBIO | 16C0050 | Dissolve 15 g of the powder in 1 L of THB. Autoclave at 121° for 15 min. |
Milli-Q Reference Water Purification System | Merck KGaA | Z00QSVCUS | Without Dnase/ Rnase |
NaCl | Tianjin Kemiou Chemical Reagent Co., Ltd | 10019318 | Dissolve 8 g NaCl, 0.2 g KCl, 1.42 g Na2HPO3 , 0.27 g KH2PO4 in 1 L of purified water. Autoclave at 121° for 15 min. Use KOH to adjust pH to 7.4. |
Na2HPO3 | Xilong Scientific Co., Ltd | 9009012-01-09 | Dissolve 8 g NaCl, 0.2 g KCl, 1.42 g Na2HPO3 , 0.27 g KH2PO4 in 1 L of purified water. Autoclave at 121° for 15 min. Use KOH to adjust pH to 7.4. |
KCl | Xilong Scientific Co., Ltd | 9009017-01-09 | Dissolve 8 g NaCl, 0.2 g KCl, 1.42 g Na2HPO3 , 0.27 g KH2PO4 in 1 L of purified water. Autoclave at 121° for 15 min. Use KOH to adjust pH to 7.4. |
KH2PO4 | Xilong Scientific Co., Ltd | 9009019-01-09 | Dissolve 8 g NaCl, 0.2 g KCl, 1.42 g Na2HPO3 , 0.27 g KH2PO4 in 1 L of purified water. Autoclave at 121° for 15 min. Use KOH to adjust pH to 7.4. |
KOH | Xilong Scientific Co., Ltd | 9009014-01-09 | Dissolve 8 g NaCl, 0.2 g KCl, 1.42 g Na2HPO3 , 0.27 g KH2PO4 in 1 L of purified water. Autoclave at 121° for 15 min. Use KOH to adjust pH to 7.4. |
Glycerol | Sionpharm Chemical Reagent Co., Ltd | 10010618 | Diluted with equal volumu of purified water, autoclave at 121° for 15 min |
4% paraformaldehyde | Sionpharm Chemical Reagent Co., Ltd | 80096675 | |
25% Glutaraldehyde | Sionpharm Chemical Reagent Co., Ltd | 30092436 | 10-fold diluted with purified water for fixation. |
Ethanol | Sionpharm Chemical Reagent Co., Ltd | 10009218 | |
Chloroform | Sionpharm Chemical Reagent Co., Ltd | 10006818 | |
Spctrophotometre | DeNovix Inc. | DS-11+ | |
Ultrasound cell crusher | NingBo Scientz Biotechnology Co.,Ltd | JY96-IIN | |
Centrifuge | Hitachi Koki Co., Ltd | CT15RE | |
Refrigerator | Aucma Co., Ltd | DW-86L500 | |
Scanning electron microscope | Zeiss | EVO-LS10 | |
FastRNA Pro Green Kit | MP Biomedicals | #6045-050 | |
FastPrep-24 Instrument | MP Biomedicals | 116005500 | |
Instrument for PCR | SensoQuest GmbH | 1124310110 | |
QuantStudio 6 Flex | Thermo Fisher Scientific | 4485689 | |
SYBR Premix Ex Taq II | Takara Biomedical Technology (Beijing) Co., Ltd | RR820A | |
PrimeScript RT reagent kit with gDNA Eraser | Takara Biomedical Technology (Beijing) Co., Ltd | RR047A | |
Fully Enclosed Tissue Processor | Leica Biosystems Nussloch GmbH | ASP200S | |
Heated Paraffin Embedding Module | Leica Biosystems Nussloch GmbH | EG1150H | |
Semi-Automated Rotary Microtome | Leica Biosystems Nussloch GmbH | RM2245 | |
Water bath for paraffin sections | Leica Biosystems Nussloch GmbH | HI1210 | |
Autostainer XL | Leica Biosystems Nussloch GmbH | ST5010 | |
Agilent 2100 | Agilent Technologies | G2939A | |
Optical microscope | Olympus | BX51 |