Bu makalede, farelerde idrar yolu enfeksiyonuna neden olacak lüks bir operon ile üropatojenik bakterilerin intravesik yönetimi ve daha sonra biyolüminesans görüntüleme kullanılarak bakteri yükünün uzunlamasına in vivo analizi açıklanmaktadır.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Bu makalede, farelerde idrar yolu enfeksiyonuna neden olacak lüks bir operon ile üropatojenik bakterilerin intravesik yönetimi ve daha sonra biyolüminesans görüntüleme kullanılarak bakteri yükünün uzunlamasına in vivo analizi açıklanmaktadır.
İdrar yolu enfeksiyonları (UTI) insanlarda en sık görülen bakteriyel enfeksiyonlar arasında yer almaktadır ve rutin olarak ampirik antibiyotiklerle tedavi edilmektedir. Bununla birlikte, artan mikrobiyal direnç nedeniyle, en çok kullanılan antibiyotiklerin etkinliği azaldı. Alternatif tedavi seçenekleri bulmak için, UTI patogenezinin ve UTI duyarlılığını belirleyen mekanizmaların daha iyi anlaşılmasına büyük ihtiyaç vardır. Bunu bir hayvan modelinde araştırmak için, UTI'nin seyrini incelemek için tekrarlanabilir, invaziv olmayan bir test vazgeçilmezdir.
Yıllardır, bakteri yükünün numaralandırması için altın standart, belirli bir numune hacmi için Koloni Şekillendirme Birimlerinin (CFU) belirlenmesi olmuştur. Bu teknik, ölüm sonrası organ homojenasyonları ve seri seyreltmeler gerektirir, veri çıkışını ve tekrarlanabilirliği sınırlar. Alternatif olarak, biyolüminesans görüntüleme (BLI) bakteri yükünü belirlemek için popülerlik kazanıyor. Patojenlerin lüks bir operon ile etiketlenmesi, hassas algılama ve nicelemenin invaziv olmayan bir şekilde sağlanmasına izin verir, böylece boyuna takip sağlar. Şimdiye kadar, UTI araştırmalarında BLI'nin benimsenmesi sınırlı olmaya devam ediyor.
Bu makalede fare idrar yolu enfeksiyon modelinde BLI'nin pratik uygulaması açıklanmaktadır. Burada bakterileri kültleme, intravesik aşılama ve görüntüleme için adım adım bir rehber sağlanmaktadır. CFU ile in vivo korelasyon incelenir ve tedavi edilmemiş enfekte hayvanların bakteri yükünün antibiyotikle tedavi edilen hayvanlarla karşılaştırılmasıyla bir kavram kanıtı sağlanır. Ayrıca, bir in vivo UTI modelinde BLI uygulamasına özgü avantajlar, sınırlamalar ve hususlar tartışılmıştır. BLI'nin UTI araştırma alanında uygulanması, UTI patogenezinin araştırılmasını ve UTI'yi önlemenin ve tedavi etmenin yeni yollarının keşfedilmesini büyük ölçüde kolaylaştıracaktır.
İdrar yolu enfeksiyonları (UTI) insanlarda en sık görülen bakteriyel enfeksiyonlar arasındadır. Tüm kadınların neredeyse yarısı yaşamları boyunca semptomatik bir UTI yaşayacaktır1. Mesane ile sınırlı enfeksiyonlar idrar sıklığında artış, aciliyet, hematüri, idrar kaçırma ve ağrı gibi idrar semptomlarına yol açabilir. Enfeksiyon üst idrar yoluna yükseldiğinde, hastalar halsizlik, ateş, titreme ve sırt ağrısı ile pyelonenfrit geliştirir. Ayrıca, UTI'li hastaların% 20'sine kadarı tekrarlayan enfeksiyonlardan muzdariptir ve antibiyotik duyarlılığında dramatik bir azalmaya neden olan2,3,4. Son yıllarda, tekrarlayan UTI'nin tedavisi ve önlenmesi için yeni tedavilere ilgi artmaktadır. Alt idrar yollarının doğuştan gelen ve uyarlanabilir bağışıklığının ve istila ve kolonileşme için gerekli bakteriyel virülans faktörlerinin daha iyi anlaşılmasına rağmen, tedavi rejiminde radikal bir değişiklik günlük ürolojik uygulamaya çevrilmemiştir2. UTI patogenezini ve duyarlılığını vivoincelemek için tekrarlanabilir ve invaziv olmayan bir test vazgeçilmezdir.
Nematodlardan primatlara kadar birçok hayvan UTI modeli tanımlanmıştır, ancak murine modeli ağırlıklı olarak5,6. Bu model, (dişi) farelerin transüretral kateterizasyonu ve daha sonra bakteriyel süspansiyonun, en yaygın olarak üropatojenik Escherichia coli'nin (UPEC), doğrudan mesane lümenine7. Aşılamadan sonra, bakteri yükü geleneksel olarak koloni şekillendirme üniteleri (CFU) belirlenerek ölçülmüştir. Bu teknik, hayvanların ölüm sonrası organ homojenatları ve seri seyreltmeler elde etmesini, veri çıkışını ve tekrarlanabilirliğini sınırlamasını gerektirir. Ayrıca, bireysel hayvanlarda bakteri yükünün boyuna takibi bu teknik kullanılarak mümkün değildir.
1995 yılında Contag ve arkadaşları, canlı hayvanlarda hastalık süreçlerini izlemek için biyolüminesan etiketli patojenlerin kullanılmasınıönerdi 8,9. O zamandan beri, biyolüminesans görüntüleme (BLI) menenjit, endokardit, osteomiyelit, cilt ve yumuşak doku enfeksiyonları gibi çok sayıda enfeksiyon modeline uygulanmıştır10,11,12. Murine UTI modelinde, Photorhabdus lüminesanslarından tam lüks operon (luxCDABE) ile bir UPEC suşukullanılabilir 13. Enzymatic reaksiyon, oksijen varlığında azaltılmış flavin mononükleotid ile reaksiyona giren uzun zincirli aldehitlerin oksidasyonuna bağlı olan bakteriyel luciferaz tarafından katalize edilir, oksitlenmiş flavin, uzun zincirli bir yağ asidi ve ışık12verir. Lüks operon, luciferaz ve substratların sentezi için gerekli diğer enzimler için kodlar. Bu nedenle, metabolik olarak aktif olan tüm bakteriler, eksojen bir substratın enjeksiyonuna gerek kalmadan sürekli olarak mavi yeşil (490 nm) ışık yayar12. Lüksetiketli bakterilerin yaydığı fotonlar, son derece hassas, soğutulmuş şarj bağlantılı cihaz (CCD) kameralar kullanılarak yakalanabilir.
Biyolüminesan bakterilerin UTI için bir modelde kullanılması, bakteri yükünün boyuna, invaziv olmayan niceliğine izin verir ve CFU tayini için takip sırasında sabit zaman noktalarında hayvanları kurban etme ihtiyacını atlar. Bu BLI tekniğinin diğer alanlardaki sağlamlığı ve klasik UTI modellerine göre avantajları için kanıt biriktiren çok çeşitli olanaklara rağmen, UTI araştırmasında yaygın olarak uygulanmamıştır. Burada sunulan protokol, ayrıntılı bir adım adım kılavuz sağlar ve BLI'nin gelecekteki tüm UTI araştırmaları için avantajlarını vurgular.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Tüm hayvan deneyleri Avrupa Birliği Toplum Konseyi yönergelerine uygun olarak yapılmış ve KU Leuven Hayvan Etik Komitesi (P158/2018) tarafından onaylanmıştır.
1. Kült bakteriler(7,13,14'tenuyarlanmıştır)
2. Hayvanların aşıları(7,16'danuyarlanmıştır)
3. Biyolüminesans görüntüleme
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
In vivo BLI, aşılama anında inoculumun CFU'su ile ilişkilidir.
Vivo BLI'nin algılama sınırını ve inoculumun CFU ile korelasyonunu değerlendirmek için, farelere negatif kontrol olarak farklı UTI89-lux ve PBS konsantrasyonları bulaştı. Aşılamadan önce, enfekte olmayan hayvanlar arka plan lüminesansını belirlemek için tarandı. Sonraki görüntüler aşılamadan hemen sonra elde edildi (Şekil 1A). UTI89-lux'unaşılanmasından son...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
BLI'nin CFU sayılarına göre avantajları
Boyuna veriler
Mikrobiyal yükü ölçmek için geleneksel CFU sayma yönteminin en büyük dezavantajı, hayvan başına sadece bir kesitsel veri noktası sağlayan ölüm sonrası organ homojenatlarının gereksinimidir. Tersine, BLI enfekte hayvanların invaziv olmayan boyuna takibini sağlar. Hayvanlar günde 2 ila 3 kez görüntülenebilir ve enfeksiyonun kinetiği hakkında ayrıntılı bilgi sağlar. Ek olarak, aynı hayvanın tekrarlanan önlemleri, yeterli güçlendirilmiş de...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarlar çıkar çatışması olmadığını beyan eder.
Bu çalışma Araştırma Vakfı tarafından desteklendi - Flanders (FWO Vlaanderen; G0A6113N), KU Leuven Araştırma Konseyi (C1-TRPLe; T.V. ve W.E.) ve VIB (T.V.'ye). W.E., Flanders (FWO Vlaanderen) Araştırma Vakfı'nın kıdemli klinik araştırmacısıdır. UTI89-lux türü, Prof. Seed'in laboratuvarından cömert bir hediyeydi13.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 96 oyuklu Siyah Düz Tabanlı Polistiren Plaka | Corning | 3925 | in vitro görüntüleme için |
| Aesculap ISIS | Aesculap | GT421 | saç düzeltici, GT608 kapaklı |
| Anestezi buharlaştırıcı | Harvard aparatı sınırlı | N/A | https://www.harvardapparatus.com/harvard-apparatus-anesthetic-vaporizers.html |
| Baytril 100 mg/mL | Bayer | N / A | Enrofloksasin |
| BD Insyte Autoguard 24 GA | BD | 382912 | Sarı anjiyokateter, damlatma için steril plastik uç kullanın |
| C57Bl / 6J fareler | Janvier | N / A | |
| Santrifüj 5804R | Eppendorf | EP022628146 | |
| Dropsense 16 | Unchained Labs | 600nm ölçmek için | Trinean |
| Dulbecco'nun Fosfat Tamponlu Tuzlu su, Gibco | ThermoFisher Scientific | REF 14040-083 | |
| Etanol %70 denatüre 5L | VWR uluslararası | 85825360 | |
| Falcon 14ml Yuvarlak Alt Polistiren Tüp, Geçmeli Kapaklı | Corning | 352057 | |
| Falcon 50ml cellstart | Greiner | 227285 | |
| Hamilton GASTIGHT şırınga, PTFE luer kilidi, 100 & L | Sigma-Aldrich | 26203 | 50 & mikro'nun yavaş bakteri damlatmasını sağlamak için; L |
| Aşılama döngüsü | Roth | 6174.1 | sahibi: Art. 6189.1 |
| Iso-Vet 1000mg/g | Dechra Veterinerlik ürünleri | N/A | Isofluran |
| IVIS Spektrumu In Vivo Görüntüleme Sistemi | PerkinElmer | REF 124262 | görüntüleme cihazı |
| Kanamisin çözeltisi 50 mg/mL | Sigma-Aldrich | CAS 25389-94-0 | |
| Canlı Görüntüleme Yazılımı | PerkinElmer | N/A | BLI edinim yazılımı, sürüm 4.7.3 |
| Luria Bertani Et | Suyu Sigma-Aldrich | REF L3022 | alternatif olarak |
| yapılabilir Luria Bertani Suyu agar | ile Sigma-Aldrich | REF L2897 | alternatif olarak |
| Petri kabı Sterilin 90mm | ThermoFisher Scientific | 101VR20 | LB agar ile doldurmak için Km |
| Pyrex Kültür şişesi 250 mL | Sigma-Aldrich | SLW1141/08-20EA | |
| Slide 200 yapılabilir Trinean | Unchained Labs | 701-2007 | OD 600nm |
| UTI89-lux | ölçmek için N/A | N/A | |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.