Injektionen von Lipopolysaccharid in Mäuse, Eingang des mikrobiellen gewonnenen Erzeugnisse nach Darmbarriere Verletzung zu imitieren
Summary
Hier präsentiert sich ein Protokoll zum Eingang des bakteriellen abgeleitete Verbindungen nach Darmbarriere Verletzung zu imitieren. Eine niedrige subletale Dosis von Lipopolysaccharid injiziert wurde systemisch in Mäuse, die 24 h nach der Injektion beobachtet wurden. Der Ausdruck von Pro-inflammatorischen Zytokinen wurde zu verschiedenen Zeitpunkten in Milz, Leber und Darm bestimmt.
Abstract
Die intestinale epitheliale Barriere trennt den Host von der Mikrobiota, die normalerweise toleriert oder ignoriert wird. Der Verstoß gegen diese Barriere führt im Eingangsbereich der Bakterien oder Bakterien gewonnenen Erzeugnisse in die Host-Zugriff auf die Host-Zirkulation und inneren Organe führt zu einer unkontrollierten Entzündung wie bei Patienten mit chronisch entzündlichen Darmerkrankungen (IBD) beobachtet, die zeichnen sich durch eine erhöhte intestinale epitheliale Durchlässigkeit.
Um den Eingang des bakteriellen abgeleitete Verbindungen in die Host-zu imitieren, ein endotoxämie Modell in welcher Lipopolysaccharid (LPS), eine Komponente der äußeren Zellwand von gramnegativen Bakterien übernommen wurde, wurden in Mäuse injiziert. In dieser Studie eine subletale Dosis von LPS intraperitoneal injiziert wurde und die Mäuse wurden anschließend für 8 h über eine Krankheit Punktzahl überwacht. Darüber hinaus der Ausdruck, den Ebenen von inflammatorischen Zytokinen Il6, Il1b, und Tnfa qPCR zu unterschiedlichen Zeitpunkten in der Milz, Leber und Darm analysiert wurden Posten LPS Injektion. Dieses Modell könnte für die Studien, die Untersuchung der Immunantwort nach der Invasion von Mikroorganismen oder Bakterien stammenden Produkte verursacht durch eine Barriere Verletzung von Körperoberfläche nützlich sein.
Introduction
Der menschliche Darm ist mit ein großes Konsortium von Mikroorganismen besiedelt, die die Mikrobiota bildet, die eine für beide Seiten vorteilhafte Beziehung mit dem Host während der Evolution entwickelt hat. In dieser Beziehung stellt der Host eine sichere Nische für die Mikrobiota, während die Mikrobiota liefert Vitamine, Nährstoffe Verdauung und Schutz vor Krankheitserregern, Host, wo die Mikrobiota1befindet. Wenn diese vorteilhafte Beziehung zwischen dem Host und dem Mikrobiota gestört ist, können Krankheiten entstehen, wie chronisch entzündliche Darmerkrankungen (IBD). IBD ist eine multifaktorielle chronisch-entzündliche Erkrankung des Darms verursacht durch genetische Faktoren und Umweltfaktoren, die in zwei Hauptformen, Morbus Crohn (CD) und Colitis ulcerosa (UC) auftreten. Trotz Ähnlichkeiten zwischen den beiden Formen der IBD zeichnen sie sich durch gewisse Unterschiede in der Lage und Art der entzündlichen Veränderungen. CD ist eine rezidivierende Transmural entzündliche Erkrankung, die potenziell zu, zu jedem Teil des Magen-Darm-Trakt, verlängern kann während UC nicht Transmural ist und ist auf den Dickdarm beschränkt. Darüber hinaus ist Mutationen im Nukleotid-Bindung Oligomerisierung Domäne-haltige Protein 2 (NOD2), einen Muster-Anerkennung-Rezeptor (PRR), die einer Dipeptid (MDP), eine Komponente der Zellwand der meisten gram-positiven und -negativen Bakterien, erkennt CD2zugeordnet. Darüber hinaus wurden Listerien und Streptokokken , Escherichia coli (E. Coli)und ihre Produkte Alle innerhalb von Makrophagen in Patienten mit Zervikaler gefunden, die den Host eingegeben haben, nachdem eine Barriere gegen3. Wenn Bakterien oder deren Produkte die Gastgeber bei der Entwicklung der CD eingeben, entwickelt das Immunsystem eine Reaktion führt zu die Produktion von zirkulierenden Antikörper Anti-bakterielle4. Vielleicht rührt der überzeugendste Beweis für die Rolle der Mikrobiota in der Pathogenese der IBD Mausmodellen. Wenn Tiere mit Antibiotika behandelt werden, oder wenn Mäuse in steriler (GF) gehalten werden, wird die Schwere der Erkrankung bei den meisten Modellen der Kolitis, wie IL-10-/-Mäusen reduziert, die nicht Kolitis in GF Einrichtungen5,6 entwickeln. Ulcerosa stört darüber hinaus auch die Zusammensetzung der Mikrobiota, zeichnet sich durch eine unausgewogene Zusammensetzung und reduzierte Reichtum Dysbiose7genannt. Die Folge der IBD kann eine erhöhte intestinale Permeabilität, die bis zum Eingang der Mikroben und mikrobielle gewonnenen Erzeugnisse in die Host-führen können.
Bei Tieren induziert die Anwendung von Dextran Natriumsulfat (DSS) eine intestinale epitheliale Verletzung führt zu einer erhöhten Durchlässigkeit der die epitheliale Barriere-8. Portal-LPS-Konzentrationen sind bei Tieren mit DSS ulcerosa9erhöht. Interessanterweise sind Tiere fehlt die C Typ Lektin-Rezeptor spezifischen intrazellulären Adhäsion Molekül-3 greifen Nonintegrin Homolog-bezogene 1 (Zeichen-R1) von DSS Kolitis und LPS-induzierte endotoxämie10geschützt. Weiter in die Host-zu verbreiten, müssen Bakterien und Bakterienprodukte abgeleitet die vaskuläre Barriere11, der Bauchhöhle, in dem die dünn- und Dickdarm befindet, die mesenterialen Lymphknoten und/oder der Leber12. Um die Komplexität dieses Systems zu verringern, wurde eine definierte bakterielle abgeleitete Verbindung verwendet. LPS, wodurch endotoxämie nach intraperitoneal (i.p.) oder intravenös (i.v.) Injektion13 in Mäuse, der Ausdruck der Interleukine Il6 und Ilb und Zytokin Tnfa als Reaktion auf LPS studieren injiziert wurde.
LPS ist ein Pathogen-assoziierte molekulare Muster (PAMP) ausgedrückt als Zellwand Bestandteil von Gram-negativen Bakterien, die aus Lipid A besteht (die wichtigsten PAMP in der Struktur der LPS), eine Core-Oligosaccharid und ein O Seite Kette14. Abgabe-wie Empfänger 4 (TLR4) zum Ausdruck gebracht durch Dendritische Zellen, Makrophagen und Epithelzellen erkennt LPS15, das Co-Rezeptoren für entsprechende Bindung erfordert. Die akute Phase Protein LPS-bindendes Protein (LBP) bindet LPS zu einem Komplex, der LPS mit dem Cluster der Differenzierung 14 (CD14), eine glycosylphosphatidylinositole verankert Membranprotein überträgt. CD14 weitere shuttles LPS auf Lymphozyten Antigen 96 oder auch bekannt als MD-2, die die extrazelluläre Domäne des TLR4 zugeordnet ist. Die Bindung des LPS an MD-2 erleichtert die Dimerisierung von TLR4/MD-2 induzieren Konformationsänderungen intrazellulären Adapter Moleküle Aktivieren der nachgeschalteten Signal Weg14, umfasst die primäre myeloische Differenzierung zu rekrutieren Antwort gen 88 (MyD88) – abhängigen Signalweg und die TIR-Domain-haltigen Adapter-induzierende Interferon-β (SIMPE) – abhängigen Weg16. Die Anerkennung der LPS von TLR4 dann die NF-κB-Signalweg aktiviert und induziert die Expression von proinflammatorischen Zytokinen, wie TNF, IL-6 und IL-1β17.
Insbesondere wenn LPS in Tiere, die Konzentration von LPS gegeben zu den Tieren injiziert ist der genetische Hintergrund des Tieres und der Ernährung zu berücksichtigen. Hohe Konzentrationen von LPS führt zu einem septischen Schock, Hypotonie und mehrere Orgel Ausfälle geprägt und schließlich zum Tod18. Mäuse sind unempfindlicher gegen LPS im Vergleich zu Menschen, wo LPS Konzentrationen zwischen 2-4 ng/kg Körpergewicht (BW) in der Lage, ein Cytokine Sturm19zu induzieren. Bei Mäusen, die letale Dosis (LD50), die Tod in der Hälfte der Mäuse reicht von 10-25 mg/kg BW20 abhängig von der Maus-Sorte verwendet induziert. Für die gängigen Mausstämme C57Bl/6 und BALB/c, ist die letale Dosis 50 % (LD50) 10 mg/kg kg. Im Gegensatz dazu sind die Stämme C3H/HeJ und C57BL/10ScCr von LPS induzierte endotoxämie, geschützt, die durch Mutationen im Tlr4–21. Infolgedessen sind Tlr4-defizienten Mäusen Hyporesponsive Injektionen mit LPS22. Anderen gentechnisch veränderten Mauslinien, z. B. PARP1/Mäuse23 sind resistent gegen LPS-induzierten toxischen Schock.
Die Maus-Modell beschrieben verwendet hier eine subletale Dosis von LPS systemisch verabreicht, um die Folgen der LPS Verbreitung nach einer Verletzung der Barriere von der Körperoberfläche zu imitieren. Die gewählte LPS-Konzentration (2 mg/kg kg) nicht Mortalität bei C56Bl/6-Mäusen, aber die induzierte Freisetzung von Pro-inflammatorischen Zytokinen induzieren.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dieses Protokoll imitiert immunologische Prozesse, die nach der Invasion durch mikrobielle gewonnenen Erzeugnissen auftreten. Wichtige Schritte im Rahmen des Protokolls sind die Auswahl der mauslinie, den Hygienestatus der Mäuse, die Dosis von LPS, die Überwachung der Tiere für das Auftreten von endotoxämie und der Zeitpunkt der Beendigung des Experiments. Am wichtigsten ist, ist der genetische Hintergrund der Maus Belastung zu berücksichtigen. Verschiedene Mausstämme haben unterschiedliche Anfälligkeit für LPS. …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
JHN wird durch den Schweizerischen Nationalfonds (SNF 310030_146290) unterstützt.
Materials
| DreamTaq Green PCR Master Mix (2x) | Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA | K1081 | |
| High Capacity cDNA Reverse Transcription Kit, | Applied Biosystems, Foster City, CA, USA | 4368813 | |
| RNase-Free DNase Set, | Qiagen, Hilden, Germany | 79254 | |
| LPS Escherichia coli O111:B4 | Invivogen, San Diego, CA, USA. | tlrl-eblps | |
| Omnican 50 Single-use insulin syringe | B. Braun Melsungen, Melsungen, Germany | 9151125 | |
| Bioanalyzer 2100 | Agilent Technologie, Santa Clara, USA | not applicable | |
| Centrifuge 5430 | Eppendorf, Hamburg, Germany | not applicable | |
| Centrifuge Mikro 220R | Hettich, Kirchlengern, Germany | not applicable | |
| Dissection tools | Aesculap, Tuttlingen, Germany | not applicable | |
| Fast-Prep-24 5G Sample Preparation System | M.P. Biomedicals, Santa Ana, CA, USA | not applicable | |
| NanoDrop ND-1000 | NanoDrop Products, Wilmington, DE, USA | not applicable | |
| TRI Reagent | Zymo Research, Irvine, CA, USA | R2050-1 |
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