स्टैफिलोकोकस ऑरियस संक्रमण के लिए जन्मजात प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया का आकलन करने के लिए एक माउस मॉडल
Summary
एक दृष्टिकोण वास्तविक समय का पता लगाने के लिए जन्मजात प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया के लिए वर्णित है त्वचीय घाव और staphylococcus ऑरियस संक्रमण चूहों की. lysm-egfp चूहों की तुलना करके (जो फ्लोरोसेंट न्युट्रोफिल अधिकारी) एक lysm-egfp crossbred immunoकी कमी माउस तनाव के साथ, हम संक्रमण की हमारी समझ अग्रिम और संक्रमण का मुकाबला करने के लिए दृष्टिकोण के विकास.
Abstract
स्टैफिलोकोकस ऑरियस (एस ऑरियस) संक्रमण, मेथिसिलिन प्रतिरोधी दाग सहित, स्वास्थ्य देखभाल प्रणाली पर एक भारी बोझ हैं । एस ऑरियस संक्रमण की घटना दर प्रतिवर्ष चढ़ाई के साथ, इसके रोगजनन में अतिरिक्त शोध की मांग है । संक्रामक रोग के पशु मॉडल मेजबान रोगज़नक़ प्रतिक्रिया की हमारी समझ अग्रिम और प्रभावी चिकित्सा विज्ञान के विकास के लिए सीसा । न्यूट्रोफिल जन्मजात प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया में एक प्राथमिक भूमिका निभाते हैं जो संक्रमण से दीवार के लिए एक फोड़ा बनाने और बैक्टीरियल निकासी की सुविधा के द्वारा एस ऑरियस संक्रमण को नियंत्रित करता है; एक एस. ऑरियस त्वचा संक्रमण में घुसपैठ करने वाले न्यूट्रोफिल की संख्या अक्सर रोग के परिणाम के साथ संबद्ध होती है । lysm-egfp चूहों, जो बढ़ाया हरी फ्लोरोसेंट प्रोटीन (egfp) lysozyme एम (lysm) प्रवर्तक क्षेत्र में डाला (मुख्य रूप से न्यूट्रोफिल द्वारा व्यक्त), जब वीवो पूरे जानवर प्रतिदीप्ति इमेजिंग (fli) के साथ संयोजन के रूप में इस्तेमाल किया एक प्रदान न्युट्रोफिल उत्प्रवास noninvasively और अनुदैवधिक घायल त्वचा में बढ़ाता का मतलब है । जब विवो पूरे जानवर bioluminescent इमेजिंग (BLI) में एक bioluminescent एस ऑरियस तनाव और अनुक्रमिक के साथ संयुक्त, यह अनुदैर्घतापूर्वक दोनों न्यूट्रोफिल भर्ती गतिशीलता पर नजर रखने के लिए संभव है और vivo में जीवाणु बोझ में साइट पर संक्रमण के समाधान या मृत्यु की शुरुआत से एनेस्थेटाइज्ड चूहों में संक्रमण. चूहों अधिक डाह एस द्वारा उत्पादित कारकों की एक संख्या के लिए प्रतिरोधी रहे हैं कि प्रभावी औपनिवेशीकरण और मनुष्यों में संक्रमण की सुविधा. immunoकी कमी चूहों एक अधिक संवेदनशील पशु मॉडल प्रदान करने के लिए लगातार एस ऑरियस संक्रमण और चिकित्सा विज्ञान की क्षमता की जांच करने के लिए जंमजात प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाओं को बढ़ावा देने के । इस के साथ साथ, हम lysm-egfp चूहों कि MyD88-कमी चूहों (lysm-egfp × MyD88-/ चूहों) जंगली प्रकार lysm-egfp चूहों के साथ साथ एस ऑरियस त्वचा घाव संक्रमण की जांच करने के लिए नस्ल किया गया है में प्रतिक्रियाओं की विशेषता है । बहुस्पेक्ट्रमी युगपत पहचान विवो फ्लि में उपयोग करके न्यूट्रोफिल भर्ती गतिशीलता का अध्ययन सक्षम किया गया, विवो बली में उपयोग करके बैक्टीरियल बोझ, और समय के साथ अनुदैवधिक रूप से घाव भरना ।
Introduction
स्टैफिलोकोकस ऑरियस (एस ऑरियस) संयुक्त राज्य अमेरिका1में त्वचा और कोमल ऊतक संक्रमण (sstis) के बहुमत के लिए खातों । methicillin-प्रतिरोधी एस ऑरियस (mrsa) संक्रमण की घटना पिछले दो दशकों में तेजी से बढ़ गया है2, हठ के तंत्र के अध्ययन को प्रेरित करने और नए उपचार रणनीतियों की खोज । mrsa संक्रमण के लिए देखभाल के मानक प्रणालीगत एंटीबायोटिक चिकित्सा है, लेकिन mrsa तेजी से समय पर एंटीबायोटिक दवाओं के लिए प्रतिरोधी बन गया है3 और इन दवाओं मेजबान के लाभकारी microbiome कम कर सकते हैं, नकारात्मक स्वास्थ्य प्रभाव के कारण, विशेष रूप से में बच्चे4. preclinical अध्ययन वैकल्पिक रणनीतियों की जांच की है mrsa संक्रमण का इलाज5, लेकिन क्लिनिक के लिए इन तरीकों का अनुवाद डाह कारकों के उद्भव के कारण चुनौतीपूर्ण साबित कर दिया है कि मेजबान प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाओं को विफल6। के लिए मेजबान-रोगज़नक़ गतिशीलता है कि ड्राइव एस ऑरियस sstis, हम noninvasive और न्यूट्रोफिल जीवाणु बहुतायत और घाव क्षेत्र के गतिज उपायों के साथ घाव बिस्तर में भर्ती की संख्या के अनुदैर्ध्य readouts गठबंधन ।
न्यूट्रोफिल मानव में सबसे प्रचुर मात्रा में परिसंचारी ल्यूकोसाइट और एक जीवाणु संक्रमण7के लिए पहली responders हैं । न्युट्रोफिल प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों, proteases, रोगाणुरोधी पेप्टाइड्स और कार्यात्मक प्रतिक्रियाओं के उत्पादन सहित उनके जीवाणुनाशक तंत्र के कारण एस औरियस संक्रमण के खिलाफ एक प्रभावी मेजबान प्रतिक्रिया के लिए एक आवश्यक घटक हैं फैगोसाइटोसिस और न्युट्रोफिल extracellular जाल उत्पादन सहित8,9. न्यूट्रोफिल समारोह में आनुवंशिक दोषों के साथ मानव रोगियों, जैसे क्रोनिक ग्रैन्युलोमेटस डिजीज और चेडियाक-हिगाशी सिंड्रोम, एस -ऑरियस संक्रमण के लिए एक बढ़ी हुई संवेदनशीलता दिखाते हैं । इसके अलावा, आनुवंशिक (जैसे जन्मजात न्यूट्रोपेनिया के रूप में) और अधिग्रहण (जैसे कीमोथेरेपी रोगियों में देखा न्यूट्रोपेनिया के रूप में) के साथ रोगियों न्यूट्रोफिल संख्या में दोष भी अत्यधिक एस. ऑरियस संक्रमण10के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं । समाशोधन एस में न्यूट्रोफिल के महत्व को देखते हुए ऑरियस संक्रमण, अपनी प्रतिरक्षा क्षमता बढ़ाने या एक एस के भीतर उनकी संख्या ट्यूनिंग . ऑरियस घाव संक्रमण को हल करने में एक प्रभावी रणनीति साबित हो सकती है ।
पिछले एक दशक में, प्रतिदीप्ति न्यूट्रोफिल पत्रकारों के साथ ट्रांसजेनिक चूहों उनके तस्कर11,12का अध्ययन करने के लिए विकसित किया गया है. पूरे पशु इमेजिंग तकनीकों के साथ न्यूट्रोफिल रिपोर्टर चूहों के संयोजन ऊतकों और अंगों में न्युट्रोफ़िल के स्पेटिओटेंपोरल विश्लेषण परमिट । जब एस ऑरियसके bioluminescent उपभेदों के साथ संयुक्त, यह एस ऑरियस बहुतायत और बैक्टीरियल डाह कारकों के संदर्भ में दृढ़ता के जवाब में न्यूट्रोफिल के संचय को ट्रैक करने के लिए संभव है कि प्रत्यक्ष और परोक्ष रूप से प्रभावित ऊतक में क्षोभ न्यूट्रोफिल संख्या13,14,15,16.
चूहों कम एस के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं . ऑरियस डाह और मनुष्यों की तुलना में प्रतिरक्षा चोरी तंत्र. इस तरह के रूप में, जंगली प्रकार चूहे एक आदर्श पशु मॉडल के लिए एक दिया चिकित्सकीय की प्रभावकारिता की जांच करने के लिए पुरानी एस ऑरियस संक्रमण का इलाज नहीं हो सकता है । MyD88-कमी चूहों (यानी, MyD88-/ चूहों), कार्यात्मक interleukin-1 रिसेप्टर (आईएल-1r) और टोल की तरह रिसेप्टर (tlr) संकेतन का अभाव है कि एक प्रतिरक्षा माउस तनाव, एस के लिए अधिक से अधिक संवेदनशीलता दिखाने के लिए की तुलना में ऑरियस संक्रमण जंगली टाइप17 चूहों और त्वचा18में एस ऑरियस संक्रमण की एक साइट के लिए न्युट्रोफिल तस्करी में एक हानि । MyD88 में एक फ्लोरोसेंट न्युट्रोफिल रिपोर्टर के पास एक माउस तनाव का विकास-/ चूहों वर्तमान न्यूट्रोफिल की तुलना में एस ऑरियस संक्रमण के इलाज के लिए चिकित्सा की प्रभावकारिता की जांच के लिए एक वैकल्पिक मॉडल प्रदान की गई है रिपोर्टर चूहे.
इस प्रोटोकॉल में, हम प्रतिरक्षा lysm-egfp × MyD88-/ चूहों में एस ऑरियस संक्रमण की विशेषता है, और समय पाठ्यक्रम और lysm-egfp चूहों के साथ संक्रमण के संकल्प की तुलना करें । lysm-egfp × MyD88-/ चूहों को हल नहीं करता है कि एक पुरानी संक्रमण का विकास, और 8 दिनों के बाद संक्रमण के लिए ७५% शिकार. प्रारंभिक न्यूट्रोफिल भर्ती में एक महत्वपूर्ण दोष संक्रमण के भड़काऊ चरण के ७२ ज से अधिक होता है, और ५०% कम न्यूट्रोफिल्स संक्रमण के उत्तरार्द्ध चरण के दौरान भर्ती होते हैं । lysm की वृद्धि हुई संवेदनशीलता-egfp × MyD88-/ चूहों इस विशेष तनाव बनाता है एक कठोर पूर्व नैदानिक मॉडल की प्रभावकारिता का मूल्यांकन करने के लिए नए चिकित्सकीय लक्ष्यीकरण एस ऑरियस वर्तमान मॉडल की तुलना में संक्रमण है कि जंगली प्रकार चूहों का उपयोग, विशेष रूप से संक्रमण के खिलाफ जन्मजात प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को बढ़ावा देने के लिए लक्ष्य तकनीकों.
Protocol
Representative Results
Discussion
एस ऑरियस संक्रमण मॉडल है कि विवो ऑप्टिकल इमेजिंग में पूरे जानवर की उन्नत तकनीकों के साथ संयोजन के रूप में एक फ्लोरोसेंट न्युट्रोफिल रिपोर्टर माउस में बायोल्मीनिसेंट एस ऑरियस संक्रमण का उपयोग ?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
यह काम स्वास्थ्य अनुदान R01 AI129302 के राष्ट्रीय संस्थानों द्वारा समर्थित किया गया था (s.i.s. करने के लिए) और औषध विज्ञान में प्रशिक्षण कार्यक्रम: बेंच से बिस्तर पर UC डेविस में (nih T32 GM099608 से एल. एस. ए) । कैलिफोर्निया डेविस विश्वविद्यालय में आणविक और जीनोमिक इमेजिंग (cmgi) ने शानदार तकनीकी सहायता प्रदान की ।
Materials
| 14 mL Polypropylene Round-Bottom Tube | Falcon | 352059 | |
| 6mm Disposable Biopsy Punch | Integra Miltex | 33-36 | |
| Bioluminescent S. aureus | Lloyd Miller, Johns Hopkins | ALC 2906 SH1000 | |
| Bovine Blood Agar, 5%, Hardy Diagnostics | VWR | 10118-938 | |
| Buprenoprhine hydrochloride injectable | Western Medical Supply | 7292 | 0.3 mg/mL |
| C57BL/6J Mice | Jackson Labratory | 000664 | |
| Chloramphenicol (crystalline powder) | Fisher BioReagents | BP904-100 | |
| DPBS (1X) | Gibco | 14190-144 | |
| Insulin Syringes | Becton, Dickson and Company | 329461 | .35 mm (28 G) x 12.7 mm (1/2'') |
| IVIS Spectrum In Vivo Imaging System | Perkin Elmer | 124262 | |
| Living Image Software – IVIS Spectrum Series | Perkin Elmer | 128113 | |
| LysM-eGFP Mice | Thomas Graff Albert Einstein College of New York | NA | |
| Microvolume Spectrophotometer | ThermoFisher Scientific | ND-2000 | |
| MyD88 KO Mice | Jackson Labratory | 009088 | |
| Non-woven sponges | AMD- Ritmed Inc | A2101-CH | 5 cm x 5 cm |
| Povidone Iodine 10% Solution | Aplicare | 697731 | |
| Prism 7.0 | GraphPad Software | License | |
| Tryptic Soy Broth | Becton, Dickson and Company | 211825 |
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