دراسة المجتمعات الميكروبية<em> في فيفو</em>: نموذج من التفاعل بوساطة بين المضيف<em> المبيضات البيض</em> و<em> الزائفة الزنجارية</em> في الخطوط الجوية
Summary
While in vitro study of host-pathogen interactions allow the characterization of specific immune responses, in vivo models are required to observe the effects of complex responses. Using Candida albicans exposure followed by Pseudomonas aeruginosa-mediated lung infection, we established a murine model of microbial interactions involved in ventilator-associated pneumonia pathogenicity.
Abstract
دراسة التفاعل المضيف الممرض تمكننا من فهم الآليات الكامنة وراء المرضية خلال العدوى الميكروبية. التكهن المضيف يعتمد على ضلوع الاستجابة المناعية تكييفها ضد الممرض 1. استجابة مناعية معقدة وينتج عن التفاعل بين مسببات الأمراض وعدة أنواع الخلوية المناعية أو غير محصنة 2. وفي الدراسات المختبرية لا يمكن تميز هذه التفاعلات والتركيز على التفاعلات خلية الممرض. وعلاوة على ذلك، في مجرى الهواء 3، وخاصة في المرضى الذين يعانون من مرض الرئة المزمن القيحي أو في المرضى الذين يعانون التهوية الميكانيكية، هي المجتمعات متعدد المكروبات الحالية وتعقد التفاعل المضيف الممرض. الزائفة الزنجارية والمبيضات البيض على حد سواء مشكلة مسببات 4، في كثير من الأحيان معزولة من العينات الرغامية القصبية، و المرتبطة التهابات شديدة، وخاصة في وحدة العناية المركزة 5. التفاعلات الميكروبية لهاتم الإبلاغ بين هذه الجراثيم في المختبر ولكن التأثير الطبي لهذه التفاعلات لا يزال غير واضح 6. لدراسة التفاعلات بين C. البيض وP. الزنجارية، وهذا نموذج الفئران من C. البيض الهوائية الاستعمار، تليها P. تم تنفيذ التهاب في الرئتين الحاد بوساطة aeruginosa-.
Introduction
النماذج الحيوانية، وخاصة الفئران، وقد استخدمت على نطاق واسع لاستكشاف الاستجابات المناعية ضد المسببات المرضية. على الرغم من الحصانة الفطرية والمكتسبة تختلف بين القوارض والبشر 7، وسهولة في تربية وتنمية بالضربة القاضية للعديد من الجينات، وجعل الفئران نموذجا ممتازا لدراسة الاستجابات المناعية 8. الاستجابة المناعية معقدة والنتائج من التفاعل بين العوامل المسببة للأمراض، والفلورا الميكروبية والعديد من المناعة (الخلايا الليمفاوية، العدلات، الضامة) وغير المناعية (الخلايا الظهارية، وخلايا بطانة الأوعية الدموية) أنواع الخلوية 2. وفي الدراسات المختبرية لا تسمح مراقبة هذه التفاعلات المعقدة وتركز أساسا على فريدة التفاعلات الخلية من مسببات الأمراض. في حين أن النماذج الحيوانية يجب أن تستخدم بحذر وتقتصر على أسئلة محددة للغاية وذات الصلة، ونماذج الماوس توفر نظرة ثاقبة إلى الاستجابة الثدييات المناعة في الجسم الحي، وقد تتناول أجزاء من الأسئلة السريرية المهمة 7.
<p class="jove_content"> في الشعب الهوائية، والمجتمع الميكروبي معقد ربط عدد كبير من الكائنات الحية الدقيقة المختلفة 6. في حين أن ما يشكل "العادي" microbiome الهوائية لا يزال يتعين تحديدها والمجتمعات المقيمة هي متعدد المكروبات في كثير من الأحيان، وتأتي من مصادر بيئية متنوعة. المرضى الذين يعانون من القيحي أمراض الرئة المزمنة (التليف الكيسي، bronchectasis) أو المرضى التهوية الميكانيكية تظهر على النباتات معينة بسبب الاستعمار في الشعب الهوائية بواسطة الكائنات الحية الدقيقة المكتسبة بيئيا 9. الزائفة الزنجارية والمبيضات البيض على حد سواء مشكلة مسببات الأمراض 5، في كثير من الأحيان معزولة معا من العينات الرغامية القصبية ، ومسؤولة من العدوى الانتهازية شديد في هؤلاء المرضى، وخاصة في وحدة العناية المركزة (ICU) 4.عزل هذه الكائنات الدقيقة أثناء الالتهاب الرئوي الحاد في نتائج ICU في العلاج المضاد للميكروبات ضد P. الزنجارية بوفي العادة لا تعتبر التحرير الخميرة الممرضة في هذا الموقع 5. في المختبر التفاعلات بين P. الزنجارية وC. تم الإبلاغ على نطاق واسع البيض وأظهرت أن هذه الكائنات الدقيقة يمكن أن تؤثر على نمو وبقاء بعضها البعض ولكن الدراسات لا يمكن أن يستنتج إذا وجود C. البيض هو ضار أو مفيد للمضيف (10). وقد وضعت نماذج الماوس للتصدي لهذا أهمية P. الزنجارية وC. وكان البيض في الجسم الحي، ولكن التفاعل بين الكائنات الحية الدقيقة يست النقطة الرئيسية. في الواقع، تم إنشاء نموذج لتقييم مشاركة C. البيض في الاستجابة المناعية، والنتيجة.
A النموذج السابق الذي أنشأه رو وآخرون تستخدم بالفعل الاستعمار الأولي مع C. يتبع البيض من قبل التهاب في الرئتين الحاد الناجم عن P. الزنجارية. عن طريق نموذجهم، وجد الباحثون دورا الضار لصrior C. البيض الاستعمار 11. ومع ذلك تستخدم رو وآخرون حمولة عالية من C. البيض في نموذجهم مع 2 × 10 6 خلية / الماوس خلال 3 أيام متتالية. أنشأنا نموذجا 4 أيام من C. الاستعمار الهوائية البيض، أو على الأقل استمرار دون وقوع إصابات الرئة، وفي هذا النموذج C. تم استرداد البيض تصل إلى 4 أيام بعد تقطير واحد من 10 5 كفو في الماوس (الشكل 2B) 12،13. بعد 4 أيام، لم يكن هناك أي دليل على تجنيد خلية التهابات، وإنتاج السيتوكينات الالتهابية ولا ضرر الظهارية. في 24 – 48 ساعة، في وجود ذروة C. البيض، على الرغم من ولوحظ استجابة المناعية الفطرية الخلوية وخلوى، لم يكن هناك دليل على إصابة الرئة. والمثير للدهشة، وبالتالي الفئران مع المستعمر، C. البيض 48 ساعة قبل الأنف تقطير من P. قد الزنجارية الموهن العدوى مقارنة مع الفئران مع P. العدوى الزنجارية وحدها. أناndeed، أظهرت الفئران أقل إصابة الرئة وانخفاض عبء البكتيرية 12،13.
عدة فرضيات يمكن أن يفسر هذا التأثير المفيد للاستعمار مسبق مع C. البيض على P. الزنجارية بوساطة التهاب في الرئتين الحاد. أولا، وهو عبر الحديث بين الأنواع التي تشمل كل الكائنات الحية الدقيقة أنظمة نصاب الاستشعار، وP. القائم على homoserinelactone نظام الزنجارية وC. القائم على فارنيسول نظام البيض، تم تقييمها. ثانيا، C. وقد درس البيض بوصفها هدفا "شرك" لP. الزنجارية تحويل الممرض من الخلايا الظهارية الرئة. تم إبطال كل من الفرضيات (بيانات غير منشورة). كانت الفرضية الثالثة التي ل"فتيلة" للنظام المناعة الفطرية التي كتبها C. البيض مسؤولة عن تعزيز استجابة فطرية لاحقة ضد P. الزنجارية. وقد أكد هذه الفرضية الأخيرة. في الواقع C. أدى البيض الاستعمار إلى فتيلة الحصانة الفطرية throuغ IL-22، يفرز أساسا من الخلايا اللمفاوية الفطرية، مما أدى إلى زيادة إزالة بكتيريا وخفض إصابة الرئة 12.
في الختام، المضيف هو الفاعل المركزي في التفاعل بين الكائنات الحية الدقيقة تحوير الاستجابة المناعية الفطرية والتي تشمل أنواع مختلفة من الخلايا الالتهابية. في حين أن هذه التفاعلات المناعية المعقدة يمكن تشريح في المختبر الفرضيات الأولية لا يمكن إلا أن تقدمها مناسبة في النماذج الحية. وينص البروتوكول التالية مثال على الدراسة المجراة من بوساطة المضيف تفاعل العوامل المسببة للأمراض التي يمكن تكييفها لالكائنات الحية الدقيقة الأخرى.
Protocol
Representative Results
Discussion
النماذج الحيوانية، وخاصة الثدييات، هي مفيدة لتوضيح الآليات المعقدة للتفاعل المضيف الممرض في مجالات الحصانة. بطبيعة الحال، فإن الحاجة إلى المعلومات التي يمكن الحصول عليها فقط من النماذج الحيوانية يجب أن تكون ضرورية. خلاف ذلك، لا بد من استبدال استخدام الحيوانات عن ط?…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors would like to acknowledge the University of Lille and the Pasteur Institute of Lille, especially Thierry Chassat and Jean-Pierre Decavel, responsible for animal housing breeding safety and husbandry. This work was supported by the “Société de Pathologies Infectieuses de Langue Française” (SPILF).
Materials
| Sevorane, Sevoflurane | Abott | 05458-02 | 250 mL plastic bottle |
| Fluorescence Reader Mithras LB940 | Berthold Technologies | reference in first column | no comment |
| Bromo-cresol purple agar | Biomerieux | 43021 | x20 per unit |
| Pentobarbital sodique 5,47% | CEVA | 6742145 | 100 mL plastic bottle |
| 2-headed valve | Distrimed | 92831 | no comment |
| Sterile inoculation loop 10 µL | Dutscher | 10175 | x1000 conditioning |
| Insuline syringes 1 mL | Dutscher | 30003 | per 100 conditioning |
| 2 positions Culture tube 8 mL | Dutscher | 64300 | no comment |
| Ultrospec 10 | General Electric life sciences | 80-2116-30 | no comment |
| Hemolysis tubes 13 x 75 mm | Gosselin | W1773X | per 100 |
| PBS – Phosphate-Buffered Saline | Life technologies | 10010023 | packaged in 500 mL |
| amikacin 1g | Mylan | 62516778 | per 10 |
| Heparin 10 000 UI in 2 mL | Pan pharma | 9128701 | x 10 per unit |
| RAL 555 coloration kit | RAL Diagnostics | 361550 | 3 flacons of 100 mL |
| 1,5 mL microcentrifuge tube | Sarstedt | 55.526.006 | x 1000 |
| Transparent 300 µL 96-well plate | Sarstedt | 82 1581500 | no comment |
| Yest-peptone-Dextrose Broth | Sigma | 95763 | in powder |
| FITC-albumin | Sigma | A9771 | in powder |
| Luria Bertani Broth | Sigma | L3022 | in powder |
| 25-gauge needle | Terumo or unisharp | A231 | x100 conditioning |
| Cytocentrifuge | Thermo Scientific | A78300003 | no comment |
Referencias
- Casadevall, A., Pirofski, L. -. A. The damage-response framework of microbial pathogenesis. Nat. Rev. Micro. 1 (1), 17-24 (2003).
- Eddens, T., Kolls, J. K. Host defenses against bacterial lower respiratory tract infection. Curr. Opi. Immunol. , (2012).
- Beck, J. M., Young, V. B., Huffnagle, G. B. The microbiome of the lung. Translational research : J. Lab. Clin Med. 160 (4), 258-266 (2012).
- Hogan, D. A., Kolter, R. Pseudomonas-Candida interactions: an ecological role for virulence factors. Science. 296 (5576), 2229-2232 (2002).
- Nseir, S., Ader, F. Pseudomonas aeruginosa and Candida albicans: do they really need to stick together. Crit. Care Med. 37 (3), 1164-1166 (2009).
- Hibbing, M. E., Fuqua, C., Parsek, M. R., Peterson, S. B. Bacterial competition: surviving and thriving in the microbial jungle. Nat. Rev. Micro. 8 (1), 15-25 (2010).
- Gibbons, D. L., Spencer, J. Mouse and human intestinal immunity: same ballpark, different players; different rules, same score. Mucosal Immunol. 4 (2), 148-157 (2011).
- Ariffin, J. K., Sweet, M. J. Differences in the repertoire, regulation and function of Toll-like Receptors and inflammasome-forming Nod-like Receptors between human and mouse. Curr. Opi. Micro.. , (2013).
- Slutsky, A. S., Ranieri, V. M. Ventilator-Induced Lung Injury. NEJM. 369 (22), 2126-2136 (2013).
- Peleg, A. Y., Hogan, D. A., Mylonakis, E. Medically important bacterial-fungal interactions. Nat. Rev. Micro. 8 (5), 340-349 (2010).
- Roux, D., Gaudry, S., et al. Candida albicans impairs macrophage function and facilitates Pseudomonas aeruginosa pneumonia in rat. Crit. Care Med. 37 (3), 1062-1067 (2009).
- Mear, J. B., Gosset, P., et al. Candida albicans Airway Exposure Primes the Lung Innate Immune Response against Pseudomonas aeruginosa Infection through Innate Lymphoid Cell Recruitment and Interleukin-22-Associated Mucosal Response. Infect. Immun. 82 (1), 306-315 (2013).
- Ader, F. Short term Candida albicans colonization reduces Pseudomonas aeruginosa load and lung injury in a mouse model. Crit. care. , 1-33 (2009).
- Risling, T. E., Caulkett, N. A., Florence, D. Open-drop anesthesia for small laboratory animals. Can Vet J. 53 (3), 299-302 (2012).
- Stover, C. K., Pham, X. Q., et al. Complete genome sequence of Pseudomonas aeruginosa PAO1, an opportunistic pathogen. Nature. 406 (6799), 959-964 (2000).
- Boutoille, D., Marechal, X., Pichenot, M., Chemani, C., Guery, B. P., Faure, K. FITC-albumin as a marker for assessment of endothelial permeability in mice: comparison with 125I-albumin. Exp. Lung Res. 35 (4), 263-271 (2009).
- Faure, E., Mear, J. -. B., et al. Pseudomonas aeruginosa type-3 secretion system dampens host defense by exploiting the NLRC4-coupled inflammasome. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 189 (7), 799-811 (2014).
- Peleg, A. Y., Hogan, D. A., Mylonakis, E. Medically important bacterial-fungal interactions. Nat. Rev. Micro. 8 (5), 340-349 (2010).
