Bir fare modeli için değerlendirmek doğuştan gelen bağışıklık yanıtı Staphylococcus aureus enfeksiyon
Summary
Bir yaklaşım Kutanöz yaralama için doğuştan gelen bağışıklık yanıtının gerçek zamanlı algılama ve Staphylococcus aureus enfeksiyon farelerin için tanımlanır. Karşılaştırma LysM-EGFP tarafından (floresan nötrofil sahip) fareler LysM EGFP ile immünyetmezligi fare zorlanma olacak, biz anlayışımız enfeksiyon ve enfeksiyon mücadele için yaklaşımlar gelişimi önceden.
Abstract
Staphylococcus aureus (S. aureus) enfeksiyonları, metisiline dirençli lekeler, dahil olmak üzere sağlık sistemi üzerinde büyük bir yük vardır. Her yıl tırmanma S. aureus enfeksiyonu insidans hızları ile onun patojen ek araştırma için bir talep vardır. Ana bilgisayar-patojen yanıt bizim anlayışı ilerletmek ve etkili tedavi gelişmesine yol bulaşıcı hastalık hayvan modelleri. Nötrofil S. aureus enfeksiyonları abse enfeksiyonla duvar ve bakteriyel Gümrükleme kolaylaştırmak için oluşturarak denetler doğuştan gelen bağışıklık yanıtı bir birincil rol oynamaktadır; bir S. aureus deri enfeksiyonu genelde sızmak nötrofil sayısı hastalık sonucu ile karşılıklı olarak ilişkilendirir. (Öncelikle nötrofil tarafından ifade edilir) lizozim M (LysM) organizatörü bölge takılı gelişmiş yeşil flüoresan protein (EGFP) sahip, LysM-EGFP fareler ile birlikte kullanıldığında içinde vivo bütün hayvan Floresans görüntüleme (FLI) sağlayan bir nötrofil göç Noninvazif ve boyuna miktarının yaralı deri içine anlamına gelir. Kollarındaki S. aureus ile birleştirildiğinde zorlanma ve sıralı içinde vivo bütün hayvan kollarındaki görüntüleme (BLI), boyuna nötrofil işe alım dinamikleri ve içinde vivo bakteri yükü yerinde izlemek mümkün olduğunu enfeksiyon çözünürlük veya ölüm enfeksiyon başlangıcı üzerinden imzalat farelerde. Fareler etkili kolonizasyon ve enfeksiyon insanlarda kolaylaştırmak virülans faktörleri S. aureus tarafından üretilen bir dizi daha dayanıklıdır. İmmünyetmezligi fareler sağlar kalıcı S. aureus incelemek için daha duyarlı hayvan modeli enfeksiyonlar ve tedavi yeteneği doğuştan gelen bağışıklık yanıtı artırmak için. Burada, S. aureus Cilt yara enfeksiyonu araştırmak için vahşi-LysM-EGFP farelerde tip birlikte yanıt-e doğru MyD88-eksik fareler (LysM-EGFP × MyD88– / – fareler) için yetiştirilen LysM-EGFP farelerde karakterize. Spektral eş zamanlı algılama çalışma nötrofil işe alım dinamiği içinde vivo FLI, içinde vivo BLI, kullanarak bakteri yükü kullanarak etkin ve boyuna ve Noninvazif zamanla iyileşmesi.
Introduction
Staphylococcus aureus Deri ve yumuşak doku enfeksiyonları (SSTIs), Amerika Birleşik Devletleri1çoğunluğu (S. aureus) hesapları. Görülme sıklığı metisiline dirençli S. aureus (MRSA) enfeksiyonlar giderek insan sebat mekanizmaları ve yeni tedavi stratejileri keşfi motive son yirmi yılda2, artmıştır. Standart tedavi MRSA enfeksiyonları için sistemik antibiyotik tedavisi, ama MRSA süresi3 giderek antibiyotiklere dirençli hale gelmiştir ve bu ilaçlar özellikle olumsuz sağlık etkileri, neden ana bilgisayarın faydalı microbiome düşürebilir Çocuk4. Preklinik çalışmalar MRSA enfeksiyonları5tedavi etmek için alternatif stratejiler inceledik ama bu yaklaşımlar kliniğe çeviren konak immün yanıt-e doğru6önlemek virülans faktörleri ortaya çıkması nedeniyle zorlu kanıtlamıştır. Ana bilgisayar-patojen dynamics bu sürücüyü S. aureus SSTIs incelemek için biz noninvaziv birleştirmek ve nötrofil sayısının boyuna dökümanları yara yatağına bakteriyel bereket Kinetik ölçüleri ile işe ve alanına yara.
Nötrofil en bol dolaşımdaki akyuvar insanlar ve ilk yardım ekipleri bir bakteriyel enfeksiyon7vardır. Nötrofil S. aureus enfeksiyonlar Reaktif oksijen türleri, proteaz, antimikrobiyal peptidler ve fonksiyonel yanıt üretimi dahil olmak üzere bakterisidal mekanizmaları nedeniyle karşı etkili ana müdahale için gerekli bir bileşeni vardır fagositoz ve nötrofil hücre dışı tuzak üretim8,9dahil olmak üzere. İnsan gibi kronik granulomatous hastalığı ve Chediak-Higashi sendromu, nötrofil işlevindeki genetik kusurların hastalarda S. aureus enfeksiyon bir artış duyarlılık gösterin. Buna ek olarak, hastaların genetik (örneğin Konjenital Nötropeni) ve Edinsel (Nötropeni kemoterapi hastalarda görülen) gibi kusurları nötrofil rakamlarla da S. aureus enfeksiyon10‘ a son derece açıktır. S. aureus enfeksiyonlar takas nötrofil önemi göz önüne alındığında, bağışıklık kapasitelerinin artırılması veya sayıları S. aureus lezyon içinde ayarlama enfeksiyon çözümünde etkili bir strateji ispat edebilir.
Son on yıl içinde Floresans nötrofil muhabirlerle transgenik fareler onların ticareti11,12incelemek için geliştirilmiştir. Nötrofil muhabir fareler bütün hayvan görüntüleme teknikleri ile birleştirerek kronolojik zamanmekansal analiz nötrofil doku ve organlarında izin verir. S. aureuskollarındaki suşları ile birleştirildiğinde, S. aureus bereket karşılık olarak nötrofil birikimi izlemek mümkündür ve sebat bakteriyel virülans bağlamında doğrudan ve dolaylı olarak faktörler etkilenen doku13,14,15,16nötrofil numaraları huzursuz.
Fareler S. aureus virülans ve bağışıklık kaçırma mekanizmaları için insanlardan daha az duyarlı değildir. Bu nedenle, farelerde vahşi-tip etkinliğini araştırmak için ideal bir hayvan modeli olmayabilir bir kronik S. aureus tedavisi için tedavi verilen enfeksiyon. MyD88-eksik fareler (yani, MyD88– / – fareler), fonksiyonel interleukin-1 reseptör (IL-1R) ve sinyal, Toll benzeri reseptör (TLR) göre S. aureus enfeksiyon Haritayı büyük duyarlılık yoksun bir immün fare zorlanma farelerde vahşi-tip17 ve18cilt S. aureus enfeksiyon bir siteye nötrofil kaçakçılığı bir bozulma. Floresan nötrofil muhabir MyD88– / – farelerde sahip bir fare yük gelişimi için geçerli nötrofil karşılaştırıldığında S. aureus enfeksiyon tedavisinde terapiler etkinliğinin araştırılması için alternatif bir model sağlamıştır muhabir fareler.
Bu iletişim kuralı ‘ S. aureus enfeksiyon farelerde immün LysM-EGFP × MyD88– / – karakterize ve zaman ders yapmak ve enfeksiyon LysM-EGFP fareler ile karşılaştırın. LysM-EGFP × MyD88– / – fareler does değil karar vermek bir kronik enfeksiyon geliştirmek ve % 75 enfeksiyon 8 gün sonra yenik düşer. İlk nötrofil işe alım önemli bir üründe 72 h enfeksiyon inflamatuvar aşamasının üzerinden oluşur ve % 50 daha az sayıda nötrofil enfeksiyon ikinci aşaması sırasında işe. – / – Fareler bu belirli yapar MyD88 zorlanma S. aureus enfeksiyon için geçerli göre hedefleme yeni tedavi teknikleri etkinliğini değerlendirmek için titiz preklinik modeli LysM-EGFP × artan duyarlılık modelleri vahşi tipi fareler, özellikle enfeksiyon karşı doğuştan gelen bağışıklık yanıtı artırmak amaçlayan teknikleri kullanmaktadır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Kollarındaki S. aureus kullanmak S. aureus enfeksiyon modelleri floresan nötrofil muhabir fare gelişmiş teknikler ile birlikte enfeksiyon tüm hayvan içinde vivo optik görüntüleme bilgimizi doğuştan gelen gelişmiş enfeksiyon bağışıklık yanıtı. Önceki çalışmalar LysM-EGFP fareyi kullanarak yukarı bir S. aureus enfekte yara enfeksiyonu ilk 24 saat içinde için 1 x 107 nötrofil işe14ve nötrofil yara işe onların yarı ömrü 1,5 gün …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu eser Ulusal kurumları, sağlık hibe R01 AI129302 (SIS için) ve Farmakoloji eğitim programı tarafından desteklenen: UC Davis başucunda banka üzerinden (NIH T32 GM099608 L.S.A için). Moleküler ve genomik görüntüleme (CMGI) Kaliforniya Üniversitesi Davis üstün teknolojik destek sağlamıştır.
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 |
Riferimenti
- Moran, G. J., et al. Methicillin-Resistant S. aureus Infections among Patients in the Emergency Department. New England Journal of Medicine. 355 (7), 666-674 (2009).
- Suaya, J. A., et al. Incidence and cost of hospitalizations associated with Staphylococcus aureus skin and soft tissue infections in the United States from 2001 through 2009. BMC Infectious Diseases. 14 (1), 296 (2014).
- Ventola, C. L. The antibiotic resistance crisis: part 1: causes and threats. P & T : a Peer-Reviewed Journal for Formulary Management. 40 (4), 277-283 (2015).
- Blaser, M. J. Antibiotic use and its consequences for the normal microbiome. Science. 352 (6285), 544-545 (2016).
- Hilliard, J. J., et al. Anti-Alpha-Toxin Monoclonal Antibody and Antibiotic Combination Therapy Improves Disease Outcome and Accelerates Healing in a Staphylococcus aureus Dermonecrosis Model. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 59 (1), 299-309 (2015).
- Proctor, R. A. Recent developments for Staphylococcus aureus vaccines: clinical and basic science challenges. European Cells & Materials. 30, 315-326 (2015).
- Mölne, L., Verdrengh, M., Tarkowski, A. Role of Neutrophil Leukocytes in Cutaneous Infection Caused by Staphylococcus aureus. Infection and Immunity. 68 (11), 6162-6167 (2000).
- Kolaczkowska, E., Kubes, P. Neutrophil recruitment and function in health and inflammation. Nature Reviews Immunology. 13 (3), 159-175 (2013).
- Borregaard, N. Neutrophils, from Marrow to Microbes. Immunity. 33 (5), 657-670 (2010).
- Miller, L. S., Cho, J. S. Immunity against Staphylococcus aureus cutaneous infections. Nature Reviews Immunology. 11 (8), 505-518 (2011).
- Hasenberg, A., et al. Catchup: a mouse model for imaging-based tracking and modulation of neutrophil granulocytes. Nature Methods. 12 (5), 445-452 (2015).
- Faust, N., Varas, F., Kelly, L. M., Heck, S., Graf, T. Insertion of enhanced green fluorescent protein into the lysozyme gene creates mice with green fluorescent granulocytes and macrophages. Blood. 96 (2), 719-726 (2000).
- Falahee, P. C., et al. α-Toxin Regulates Local Granulocyte Expansion from Hematopoietic Stem and Progenitor Cells in Staphylococcus aureus-Infected Wounds. Journal of immunology. 199 (5), 1772-1782 (2017).
- Kim, M. -. H., et al. Dynamics of Neutrophil Infiltration during Cutaneous Wound Healing and Infection Using Fluorescence Imaging. Journal of Investigative Dermatology. 128 (7), 1812-1820 (2008).
- Liese, J., Rooijakkers, S. H. M., Strijp, J. A. G., Novick, R. P., Dustin, M. L. Intravital two-photon microscopy of host-pathogen interactions in a mouse model of Staphylococcus aureus skin abscess formation. Cellular Microbiology. 15 (6), 891-909 (2013).
- Bogoslowski, A., Butcher, E. C., Kubes, P. Neutrophils recruited through high endothelial venules of the lymph nodes via PNAd intercept disseminating Staphylococcus aureus. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 115 (10), 2449-2454 (2018).
- Takeuchi, O., Hoshino, K., Akira, S. Cutting Edge: TLR2-Deficient and MyD88-Deficient Mice Are Highly Susceptible to Staphylococcus aureus Infection. The Journal of Immunology. 165 (10), 5392-5396 (2000).
- Miller, L. S., et al. MyD88 Mediates Neutrophil Recruitment Initiated by IL-1R but Not TLR2 Activation in Immunity against Staphylococcus aureus. Immunity. 24 (1), 79-91 (2006).
- Macedo, L., et al. Wound healing is impaired in MyD88-deficient mice: a role for MyD88 in the regulation of wound healing by adenosine A2A receptors. The American Journal of Pathology. 171 (6), 1774-1788 (2007).
- Cho, J. S., et al. Neutrophil-derived IL-1β Is Sufficient for Abscess Formation in Immunity against Staphylococcus aureus in Mice. PLoS Pathogens. 8 (11), e1003047 (2012).
- Granick, J. L., et al. Staphylococcus aureus recognition by hematopoietic stem and progenitor cells via TLR2/MyD88/PGE2 stimulates granulopoiesis in wounds. Blood. 122 (10), 1770-1778 (2013).
- Kim, M. H., et al. Neutrophil survival and c-kit+-progenitor proliferation in Staphylococcus aureus-infected skin wounds promote resolution. Blood. 117 (12), 3343-3352 (2011).
- Foster, T. J. Immune evasion by staphylococci. Nature Reviews Microbiology. 3 (12), 948-958 (2005).
- Gordon, R. J., Lowy, F. D. Pathogenesis of Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus Infection. Clinical Infectious Diseases. 46 (Supplement_5), S350-S359 (2008).
- Cho, J. S., et al. Neutrophil-derived IL-1β Is Sufficient for Abscess Formation in Immunity against Staphylococcus aureus in Mice. PLoS Pathogens. 8 (11), e1003047-e1003020 (2012).
- Bernthal, N. M., et al. A mouse model of post-arthroplasty Staphylococcus aureus joint infection to evaluate in vivo the efficacy of antimicrobial implant coatings. PLoS ONE. 5 (9), e12580 (2010).
- Plaut, R. D., Mocca, C. P., Prabhakara, R., Merkel, T. J., Stibitz, S. Stably Luminescent Staphylococcus aureus Clinical Strains for Use in Bioluminescent Imaging. PLoS ONE. 8 (3), e59232 (2013).
- Dillen, C. A., et al. Clonally expanded γδ T cells protect against Staphylococcus aureus skin reinfection. The Journal of Clinical Investigation. 128 (3), 1026-1042 (2018).
