El estudio de las comunidades microbianas<em> En Vivo</em>: Un Modelo de anfitrión mediada por la interacción entre<em> Candida Albicans</em> Y<em> Pseudomonas Aeruginosa</em> En las vías respiratorias
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
El estudio de la interacción huésped-patógeno nos permite comprender los mecanismos subyacentes de la patogenicidad durante la infección microbiana. El pronóstico del huésped depende de la participación de una respuesta inmune contra el patógeno adaptado 1. La respuesta inmune es complejo y los resultados de la interacción de los agentes patógenos y varios tipos celulares inmunes o no inmunes 2. Los estudios in vitro no pueden caracterizar estas interacciones y se centran en las interacciones célula-patógeno. Por otra parte, en la vía aérea 3, particularmente en pacientes con enfermedad pulmonar crónica supurativa o en pacientes con ventilación mecánica, comunidades polimicrobianas están presentes y complican la interacción huésped-patógeno. Pseudomonas aeruginosa y Candida albicans son tanto problema patógenos 4, frecuentemente aislado de muestras traqueobronquiales y asociada a las infecciones severas, especialmente en la unidad de cuidados intensivos 5. Interacciones microbianas tienensido reportados entre estos patógenos in vitro, pero el impacto clínico de estas interacciones aún no está claro 6. Para estudiar las interacciones entre C. Albicans y P. aeruginosa, un modelo murino de C. colonización albicans vías respiratorias, seguido de un P. Se llevó a cabo la infección pulmonar aguda aeruginosa- mediada.
Introduction
Los modelos animales, especialmente los ratones, se han utilizado ampliamente para explorar la respuesta inmune contra los patógenos. Aunque la inmunidad innata y adquirida difirió entre roedores y humanos 7, la facilidad en la reproducción y el desarrollo de knockouts de numerosos genes, hacen que los ratones un modelo excelente para estudiar las respuestas inmunes 8. La respuesta inmune es complejo y resulta de la interacción de un patógeno, la flora residente microbianas y varios inmunes (linfocitos, neutrófilos, macrófagos) y no inmunes (células epiteliales, células endoteliales) tipos celulares 2. Los estudios in vitro no permiten la observación de estas interacciones complejas y se centran principalmente en las interacciones únicas células de patógenos. Mientras que los modelos animales se deben utilizar con precaución y limitan a cuestiones muy específicas y relevantes, modelos de ratón proporcionan una buena visión de la respuesta inmune de mamíferos in vivo y pueden abordar partes de preguntas clínicas importantes 7.
<p class="jove_content"> En las vías aéreas, la comunidad microbiana compleja es la asociación de un gran número de diferentes microorganismos 6. Si bien lo que constituye un microbioma "normal" de las vías respiratorias que queda por determinar, las comunidades residentes son frecuentemente polimicrobiana, y se originan a partir de diversas fuentes ecológicas. Los pacientes con enfermedad supurativa crónica pulmonar (fibrosis quística, bronchectasis) o pacientes con ventilación mecánica exhiben una determinada flora debido a la colonización de las vías respiratorias por microorganismos del medio ambiente adquiridos-9. Pseudomonas aeruginosa y Candida albicans son tanto problema patógenos 5, aislado con frecuencia juntos a partir de muestras traqueobronquiales , y responsable de la infección oportunista grave en estos pacientes, sobre todo en la unidad de cuidados intensivos (UCI) 4.El aislamiento de estos microorganismos durante la neumonía aguda en los resultados de la UCI en el tratamiento anti-microbiano contra P. aeruginosa but levaduras generalmente no son considerados patógenos en este sitio 5. interacciones in vitro entre P. aeruginosa y C. albicans han sido informado ampliamente y mostraron que estos microorganismos pueden afectar el crecimiento y la supervivencia de uno al otro pero los estudios no pudieron concluir si la presencia de C. albicans es perjudicial o beneficioso para el host 10. Se desarrollaron modelos de ratón para abordar esta relevancia de P. aeruginosa y C. albicans in vivo, pero la interacción entre microorganismos no era el punto clave. De hecho, se estableció el modelo para evaluar la participación de C. albicans en la respuesta inmune del huésped, y el resultado.
Un modelo anterior establecido por Roux et al ya utilizado una colonización inicial con C. albicans seguido por una infección pulmonar aguda inducida por P. aeruginosa. Utilizando su modelo, los autores encontraron un papel deletéreo de prior C. albicans colonización 11. Sin embargo Roux et al utilizarse una alta carga de C. albicans en su modelo con 2 x 10 6 UFC / ratón durante 3 días consecutivos. Hemos establecido un modelo de 4 días de C. albicans colonización de las vías respiratorias, o al menos persistencia sin lesión pulmonar, en este modelo C. albicans fue recuperado hasta 4 días después de una sola instilación de 10 5 UFC por ratón (Figura 2B) 12,13. Después de 4 días, no se observó evidencia de reclutamiento de células inflamatorias, la producción de citoquinas inflamatorias ni daño epitelial. En 24 a 48 h, en la presencia de pico de C. albicans, aunque se observó una respuesta inmune innata celular y citoquinas, no hubo evidencia de la lesión pulmonar. Sorprendentemente, los ratones de este modo colonizados con C. albicans 48 h antes de la instilación intranasal de P. aeruginosa había atenuado la infección en comparación con ratones con P. infección aeruginosa solo. yondeed, ratones mostraron lesión pulmonar menor y la disminución de la carga bacteriana 12,13.
Varias hipótesis podrían explicar este efecto beneficioso de la colonización previa con C. albicans es P. aeruginosa mediada por infección pulmonar aguda. En primer lugar, la diafonía entre especies que implica cada microorganismos sistemas de detección de quórum, el P. basada en homoserinelactone sistema aeruginosa y la basada en farnesol C. sistema albicans, fueron evaluados. En segundo lugar, C. Se estudió albicans actuando como un objetivo "señuelo" para P. aeruginosa desviar el patógeno a partir de células epiteliales del pulmón. Ambas hipótesis fueron invalidadas (datos no publicados). La tercera hipótesis es la de un "cebado" del sistema inmune innato por C. albicans responsable de una respuesta innata posterior mejorada contra P. aeruginosa. Se confirmó Esta última hipótesis. De hecho C. albicans colonización condujo a un cebado de la inmunidad innata through IL-22, secretada principalmente por células linfoides innatas, lo que resulta en un aumento de la eliminación de bacterias y reduce la lesión pulmonar 12.
En conclusión, el anfitrión es un actor central en la interacción entre los microorganismos que modulan la respuesta inmune innata y que implican diferentes tipos de células inflamatorias. Si bien estas interacciones inmunológicas complejas pueden ser disecados in vitro las hipótesis iniciales sólo pueden ser proporcionados por apropiado es modelos in vivo. El siguiente protocolo proporciona un ejemplo de estudio in vivo de la interacción huésped-patógeno mediada que se puede adaptar a otros microorganismos.
Protocol
Representative Results
Discussion
Los modelos animales, en particular los mamíferos, son útiles para dilucidar los mecanismos complejos de interacción huésped-patógeno en los campos de la inmunidad. Por supuesto, la necesidad de información sólo puede obtenerse de modelos animales deben ser esenciales; de lo contrario, el uso de animales debe ser reemplazado por modelos in vitro. Este modelo animal ilustra la idea de que sólo puede ser proporcionada por un modelo animal ya que la interacción entre los agentes patógenos está mediado p…
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
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