Мышь Модель для патогенных микроорганизмов, вызванной хроническим воспалением на локальном и системном сайтов
Summary
Модели на животных оказались бесценными инструментами в определении хозяина и возбудителем конкретные механизмы, которые способствуют развитию хронического воспаления. Здесь мы опишем модель мыши оральной инфекцией с человеческим патогеном Porphyromonas gingivalis и детальной методологии оценки прогрессирования воспаления в местных и системных сайтов.
Abstract
Хроническое воспаление является одним из основных факторов патологического повреждения тканей и объединяющей характеристикой многих хронических заболеваний у людей, включая новообразований, аутоиммунных и хронических воспалительных заболеваний. Новые данные указывают патогенов, вызванной хроническим воспалением в развитии и прогрессировании хронических заболеваний с широким спектром клинических проявлений. В связи со сложным и многофакторного этиологии хронического заболевания, постановки опытов для доказательства причинности и установления механических связей почти невозможно для человека. Преимущество использования животных моделей является то, что оба генетических и экологических факторов, которые могут повлиять на ход конкретного заболевания можно контролировать. Таким образом, для целей разработки соответствующих моделей животных инфекции является ключевым шагом в выявлении хозяина и возбудителем конкретные механизмы, которые способствуют хроническому воспалению.
Здесь мы опишем модель мыши патогена, вызванной хронической Inflammation на местных и системных сайтов следующих инфекции ротовой возбудителя Porphyromonas gingivalis, бактерии тесно связаны с заболеваниями пародонта человека. Оральный инфекция конкретных-патогенов мышей индуцирует местной воспалительной реакции, что приводит к разрушению зуба поддержки альвеолярной кости, отличительной чертой заболеваний пародонта. В установленном мышиной модели атеросклероза, инфекции P. gingivalis ускоряет воспалительного налета отложение в пределах синуса аорты и подвздошной артерии, в сопровождении активации сосудистого эндотелия, повышенной инфильтрата иммунных клеток, и повышенной экспрессии медиаторов воспаления в пределах поражений. Мы подробно методологии оценки воспаления на локальном и системном сайтов. Использование трансгенных мышей и определенных бактериальных мутантов делает эту модель особенно подходит для идентификации хозяина и микробных факторов, участвующих в инициации, прогрессии, и исход болезни. Additionallу, модель может быть использована для выявления новых терапевтических стратегий, включая вакцинацию и фармакологического вмешательства.
Introduction
Хроническое воспаление является одним из основных факторов патологического повреждения тканей и объединяющей характеристикой многих хронических заболеваний у человека. Эти заболевания включают неопластические, аутоиммунных и хронических воспалительных заболеваний 1. Этиология многих хронических заболеваний остается неясным, но понимается комплекс и многофакторная, включая как генетическая предрасположенность и введение экологических факторов. В то время как продолжательницей воспаления остаются неизвестными, клеточные и молекулярные профили иммунной активации значительно перекрываются с теми узорами, наблюдаемых в принимающих ответов на возбудителей 2.
Монтаж данные указывают инфекцию с патогенных микроорганизмов в развитии и прогрессировании хронического воспаления и его разнообразными клиническими проявлениями 2,3. Возбудители могут индуцировать и поддерживать хроническое воспаление непосредственно подрыв иммунной системы хозяина и установления стойких инфекций <sup> 4. В отсутствие микробной настойчивости, инфекция может ускорить хроническое воспаление от аутоиммунных реакций, вызванных молекулярной мимикрии в аутоантигены, изменения в аутоантигены, которые делают их иммуногенны, или ущерб, освобождает ранее хост скрыт антигены. Редко, однако, есть конкретные патогены были определены как универсального причины конкретного хронического заболевания. Скорее, большинство имеющихся данных показывает, что патогены использовать различные механизмы, чтобы выявить хроническое воспаление с широким спектром клинических проявлений и исходов болезни в генетически восприимчивого хозяина 3. Таким образом, детальное понимание механизмов, посредством которых конкретные возбудителями хроническое воспаление может иметь серьезные последствия для здоровья населения, а также лечения и профилактики многих хронических заболеваний.
Хотя хозяева и патогенных конкретные механизмы, способствующие индукции и поддержания хронического воспаления являютсяплохо понимал, достижения в моделировании патогена, вызванной хроническим воспалением начали углубить наше понимание этих процессов. П. gingivalis устной инфекции модель является уникальной, хорошо характеризуется мышиная модель патогена, вызванной хроническим воспалением, которое позволяет анализ хозяина и возбудителем конкретных механизмов, способствующих хронического воспаления на местном (устной потери костной массы) и системных сайтов (атеросклероз) 5,6.
П. gingivalis является грамотрицательная, анаэробная устной патоген вовлечен в заболевания пародонта человека, в хронических воспалительных заболеваний инфекционного приводом характеризуется разрушением зуба, поддерживающей ткани 7. В дополнение к патологии на начальном участке инфекции, накапливая данные указывают P. gingivalis -индуцированных хроническое воспаление в развитии и прогрессировании системных заболеваний, включая атеросклероз 5, заболевание, характеризующееся хронической inflammatioн стенки артериального сосуда. Оральный инфекция конкретных-патогенов мышей с P. gingivalis вызывает локальную воспалительную реакцию, которая приводит к разрушению зуба поддержки альвеолярной кости 8. P. gingivalis могут быть восстановлены из уст зараженных мышей до 42 дней после заражения 8 и мышей развивать высокие уровни патогена конкретных титров антител сыворотки 9. В установленном мышиной модели атеросклероза с помощью apo-липопротеина-E – / – мышей (АроЕ – / -), оральный инфицирование P. gingivalis вызывает хроническое воспаление, что приводит в воспалительный отложение бляшек в синусе аорты 10 и безымянной артерии 11. Прогрессивная воспаление в безымянной артерии P. gingivalis -infected мышей можно контролировать в живых животных, использующих в естественных условиях МРТ. Гистологически поражений артерий от P. gingivalis -infected мыши обнаруживают повышенное накопление липидов accompaNied путем активации сосудистого эндотелия, повышенной инфильтрата иммунных клеток, и повышенной экспрессии медиаторов воспаления 12. Использование этой модели в нокаут мышей выяснил роль компонентов сигнальных принимающих и медиаторов воспаления, а также ячейку специфических взаимодействий, которые управляют P. gingivalis -индуцированных иммунопатологии 12 – 14. Кроме того, эксперименты, использующие определенные бактериальные мутанты были определены критическим П. gingivalis факторов вирулентности способствуя хроническому воспалению в местных и системных сайтов 15.
В данной статье подробно методологии для оценки P. gingivalis -индуцированных хроническое воспаление в местных и системных сайтов. Мы предоставляем подробный протокол для анализа альвеолярного потери костной microCT с помощью программного обеспечения Amira. Кроме того, мы определяем полезность сериала в естественных условиях живой животных МРТ для оценки прогрессивной ввоспламенение в безымянной артерии. Мы включаем методологии для визуализации и количественной оценки воспалительного налета в артериальных поражений, и описать их гистологического характеристику. Использование трансгенных мышей и определенных бактериальных мутантов делает эту модель особенно подходит для идентификации хозяина и микробных факторов, участвующих в инициации, прогрессии, и исход болезни. Кроме того, модель может быть использована для выявления новых терапевтических стратегий, включая вакцинацию и фармакологического вмешательства.
Protocol
Representative Results
Discussion
П. gingivalis устной инфекции модель представляет собой ценный инструмент для изучения возбудителя вызванной хроническим воспалением в местных и системных сайтов. Эта уникальная модель позволяет характеристику обоих хозяина и возбудителем конкретных механизмов, способствующих хро?…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Работа выполнена при поддержке Национального института аллергии и инфекционных заболеваний Грант P01 A1078894 к CAG
Materials
| Name of the Material/Eqiupment | Company | Catalogue Number | Comments |
| Amira analysis software | Visualization Sciences Group | ||
| Anaerobic chamber DW Scientific Model MG500 | Microbiology International | ||
| BHI | Becton-Dickinson | 211059 | |
| Hemin | Sigma-Aldrich | 51280-5G | |
| Menadione (Vitamin K) | Sigma-Aldrich | M5625-25G | |
| Yeast Extract | Becton-Dickinson | 212750 | |
| Carboxymethyl cellulose (medium viscocity) | Sigma-Aldrich | C-4888 | |
| Sulfamethoxazole and Trimethoprim Oral Suspension 200 mg/40 mg per 5ml | Hi-Tech Pharmacal | NDC 50383-823-16 | |
| μCT 40 | Scanco | ||
| HistoChoice Tissue Fixative | Sigma-Aldrich | H2904 | |
| Sudan IV | Sigma-Aldrich | S4261-25G | |
| vertical-bore 11.7T Avance spectrometer | Bruker | ||
| Paravision | Paravision | ||
| ImageJ | NIH | ||
| rat anti-mouse F4/80 | Serotec | MCA497R | |
| rat anti-mouse TLR2 | eBioscience | 13-9021-80 | |
| Leica S4 Dissecting Scope | Leica | ||
| Microm HM 550 Cryostat | Microm |
Referencias
- Nathan, C., Ding, A. Nonresolving Inflammation. Cell. 140 (6), 871-882 (2010).
- Karin, M., Lawrence, T., Nizet, V. Innate immunity gone awry: linking microbial infections to chronic inflammation and. 124, 823-835 (2006).
- Connor, S. M., Taylor, C. E., Hughes, J. M. Emerging infectious determinants of chronic diseases. Emerging Infectious Diseases. 12 (7), 1051-1057 (2006).
- Barth, K., Remick, D. G., Genco, C. A. Disruption of immune regulation by microbial pathogens and resulting chronic inflammation. Journal of Cellular Physiology. , (2012).
- Hayashi, C., Gudino, C. V., Gibson, F. C., Genco, C. A. Review: Pathogen-induced inflammation at sites distant from oral infection: bacterial persistence and induction of cell-specific innate immune inflammatory pathways. Molecular Oral Microbiology. 25 (5), 305-316 (2010).
- Gibson, F. C., Ukai, T., Genco, C. A. Engagement of specific innate immune signaling pathways during Porphyromonas gingivalis induced chronic inflammation and atherosclerosis. Frontiers in Bioscience: a Journal and Virtual Library. 13, 2041-2059 (2008).
- Pihlstrom, B. L., Michalowicz, B. S., Johnson, N. W. Periodontal diseases. Lancet. 366 (9499), 1809-1820 (2005).
- Baker, P. J., Evans, R. T., Roopenian, D. C. Oral infection with Porphyromonas gingivalis and induced alveolar bone loss in immunocompetent and severe combined immunodeficient mice. Archives of Oral Biology. 39 (12), 1035-1040 (1994).
- Baker, P. J., Carter, S., Dixon, M., Evans, R. T., Roopenian, D. C. Serum antibody response to oral infection precedes but does not prevent Porphyromonas gingivalis-induced alveolar bone loss in mice. Oral Microbiology and Immunology. 14 (3), 194-196 (1999).
- Gibson, F. C., Hong, C., et al. Innate immune recognition of invasive bacteria accelerates atherosclerosis in apolipoprotein E-deficient mice. Circulation. 109 (22), 2801-2806 (2004).
- Hayashi, C., Viereck, J., et al. Porphyromonas gingivalis accelerates inflammatory atherosclerosis in the innominate artery of ApoE deficient mice. Atherosclerosis. 215 (1), 52-59 (2011).
- Hayashi, C., Madrigal, A. G., et al. Pathogen-mediated inflammatory atherosclerosis is mediated in part via Toll-like receptor 2-induced inflammatory responses. Journal of Innate Immunity. 2 (4), 334-343 (2010).
- Hayashi, C., Papadopoulos, G., et al. Protective role for TLR4 signaling in atherosclerosis progression as revealed by infection with a common oral pathogen. Journal of Immunology (Baltimore, Md.: 1950). 189 (7), 3681-3688 (2012).
- Papadopoulos, G., Weinberg, E. O., et al. Macrophage-Specific TLR2 Signaling Mediates Pathogen-Induced TNF-Dependent Inflammatory Oral Bone Loss. The Journal of Immunology. , (2012).
- Gibson, F. C., Hong , C., et al. Innate immune recognition of invasive bacteria accelerates atherosclerosis in apolipoprotein E-deficient mice. Circulation. 109 (22), 2801-2806 (2004).
- Miyamoto, T., Yumoto, H., Takahashi, Y., Davey, M., Gibson, F. C., Genco, C. A. Pathogen-accelerated atherosclerosis occurs early after exposure and can be prevented via immunization. Infection and Immunity. 74 (2), 1376-1380 (2006).
- Baker, P. J., Dixon, M., Roopenian, D. C. Genetic control of susceptibility to Porphyromonas gingivalis-induced alveolar bone loss in mice. Infection and Immunity. 68 (10), 5864-5868 (2000).
- Baker, P. J., Dixon, M., Evans, R. T., Roopenian, D. C. Heterogeneity of Porphyromonas gingivalis strains in the induction of alveolar bone loss in mice. Oral Microbiology and Immunology. 15 (1), 27-32 (2000).
- Daugherty, A. Mouse models of atherosclerosis. The American Journal of the Medical Sciences. 323 (1), 3-10 (2002).
- Weinreb, D. B., Aguinaldo, J. G. S., Feig, J. E., Fisher, E. A., Fayad, Z. A. Non-invasive MRI of mouse models of atherosclerosis. NMR in Biomedicine. 20 (3), 256-264 (2007).
