Summary

Un modello di inoculazione ritardata dell'infezione cronica di Pseudomonas aeruginosa Wound

Published: February 20, 2020
doi:

Summary

Descriviamo un protocollo di inoculazione ritardata per generare infezioni croniche delle ferite nei topi immunocompetenti.

Abstract

Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) è un grave agente patogeno nosocomial e crescente rilevanza per la salute umana e le malattie, in particolare nell’impostazione di infezioni croniche delle ferite nei pazienti diabetici e ricoverati in ospedale. Vi è un’urgente necessità di modelli di infezione cronica per aiutare nello studio della patogenesi delle ferite e nello sviluppo di nuove terapie contro questo agente patogeno. Qui, descriviamo un protocollo che utilizza l’inoculazione ritardata 24 ore dopo la ferita escissionale a tutto spessore. L’infezione della matrice provvisoria della ferita presente in questo momento previene la rapida staccazione o la diffusione dell’infezione e stabilisce invece un’infezione cronica della durata di 7-10 giorni senza la necessità di impiantare materiali estranei o di soppressione immunitaria. Questo protocollo imita un tipico decorso temporale di infezione post-operatoria negli esseri umani. L’uso di un ceppo luminescente di P. aeruginosa (PAO1:lux) consente una valutazione giornaliera quantitativa del carico batterico per le infezioni da ferite da P. aeruginosa. Questo nuovo modello può essere uno strumento utile nello studio della patogenesi batterica e nello sviluppo di nuove terapie per le infezioni croniche della ferita P. aeruginosa.

Introduction

Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) è un batterio a forma di asta Gram-negative con crescente rilevanza per la salute umana e la malattia. È responsabile di un’estesa morbilità e mortalità in contesti nosocomiali, in particolare per quanto riguarda le infezioni delle ferite nei pazienti immunocompromessi1,2. L’emergere di ceppi multifarmacoresistenti di questo agente patogeno ha fornito ulteriore impulso per l’indagine sui fattori che contribuiscono alla virulenza Di P. aeruginosa, i meccanismi della resistenza agli antibiotici P. aeruginosa e nuovi metodi per la prevenzione e il trattamento di questa infezione mortale3. Di conseguenza, la necessità di modelli animali di infezione da ferite croniche come strumenti per studiare queste domande di ricerca non è mai stata maggiore.

Purtroppo, molti modelli animali di infezione da P. aeruginosa tendono a simulare l’infezione acuta con rapida risoluzione dell’infezione o il rapido declino a causa della sepsi4,5, che non simula adeguatamente la natura spesso cronica di queste infezioni. Per risolvere questo inconveniente, alcuni modelli utilizzano l’impianto di corpi estranei come perline di agar, impianti in silicone o gel alnati6,7,8. Altri modelli utilizzano topi immunocompromessi a causa dell’età avanzata, dell’obesità o del diabete, o attraverso mezzi farmacologici come la neutropenia indotta da ciclofosofe9,10,11,12. Tuttavia, l’uso di materiali estranei o di ospiti compromessi immunitari probabilmente altera il processo infiammatorio locale, rendendo difficile comprendere la fisiopatologia coinvolta nelle infezioni croniche delle ferite negli ospiti con sistemi immunitari altrimenti normali.

Abbiamo sviluppato un modello cronico di infezione da ferita da P. aeruginosa nei topi che comporta un’inoculazione ritardata con batteri dopo la ferita escisazionale. L’inoculazione ritardata consente esperimenti che valutano il carico batterico che si estende ad almeno 7 giorni. Questo modello apre nuove opportunità per studiare sia la patogenesi che i nuovi trattamenti delle infezioni croniche di P. aeruginosa.

Protocol

Tutti i metodi qui descritti sono stati approvati dall’Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) della Stanford University. 1. Preparazione e crescita dei batteri Condurre tutto il lavoro con P. aeruginosa e gli animali con precauzioni BSL-2 in base al comitato istituzionale per la biosicurezza del ricercatore e alle linee guida del comitato per l’uso degli animali. Eseguire tutti i passaggi qui descritti che coinvolgono P. aeruginosa, compresa l’inoculazi…

Representative Results

Utilizzando un ceppo luminescente di PAO1 con un plasmide che codifica il luxABCDE reporter system (PAO1:lux), abbiamo eseguito la ferita eccisionale sui topi, inoculato queste ferite con planctonico P. aeruginosa 24 h più tardi, e onere batterico nel tempo(Figura 1 e Figura 2). Un’immagine rappresentativa ottenuta utilizzando un sistema ottico di imaging dimostra che questo modello produce luminescenza rilevabile (<str…

Discussion

Abbiamo sviluppato un nuovo modello di infezione della ferita P. aeruginosa ritardata. La strategia di ritardare l’inoculazione con i batteri fino a 24 h dopo il ferimento eccisionale consente la valutazione delle infezioni della ferita in un lasso di tempo di 1 settimana. Utilizzando un ceppo luminescente di P. aeruginosa, è possibile monitorare la progressione dell’infezione durante il corso di infezione. Il più lungo decorso dell’infezione rispetto ad altri modelli di infezione da P. aeruginosa…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Il vettore di costruzione luminescente pUT-Tn5-EM7-lux-Km1 è stato un dono gracile di J. Hardy. Gli schemi sono stati creati con BioRender.com. Ringraziamo il laboratorio di G. Gurtner per i loro consigli sul modello di infezione da ferita. Ringraziamo anche T. Doyle dello Stanford Center for Innovation in In Vivo Imaging per la sua esperienza tecnica. Questo lavoro è stato sostenuto dalle sovvenzioni R21AI13370, R21AI13340, R01AI12492093, e le sovvenzioni di Stanford SPARK, il Falk Medical Research Trust e la Cystic Fibrosis Foundation (CFF) a P.L.B. C.R.D è stata supportata da T32AI0007502. Una Gabilan Stanford Graduate Fellowship for Science and Engineering e una Lubert Stryer Bio-X Stanford Interdisciplinary Graduate Fellowship hanno supportato J.M.S.

Materials

0.9% Sodium Chloride injection Hospira 2484457
18 G x 1 sterile needle BD 305195
25 G x 1 1/5 sterile needle BD 305127
Alcohol swab BD 326895
Aura Imaging Software Spectral Instruments Imaging n/a
Betadine Purdue Frederick Company 19-065534
Buprenorphine SR LAB Zoopharm n/a
C57BL/6J male mice The Jackson Laboratory 000664
Disposable biopsy punch, 6mm Integra 33-36
Fine scissors – Tungsten Carbide Fine Science Tools 14568-09
Glass Bead Dry Sterilizer Harvard Apparatus 61-0183
Granulated Agar Fisher BioReagents BP9744
Heating Pad Milliard 804879481218
Insulin syringe with 28 G needle BD 329461
Lago X Imaging System Spectral Instruments Imaging n/a
LB broth Fisher BioReagents BP1426
Leur-Lok 1 mL syringe BD 309628
Mini Arco Animal Trimmer Wahl Professional 919152
Nair Hair Removal Lotion with Baby Oil Church and Dwight n/a Available at any pharmacy
Octagon Forceps Fine Science Tools 11041-08
Petri dish Falcon 351029
Phosphate Buffered Saline (PBS) 1x Corning 21-040-CV
Press and Seal Cling Wrap Glad n/a
SafetyGlide Insulin syringe with 30 G needle BD 305934
Safetyglide Insulin syringe, 1/2 mL, 30 G x 5/16 TW BD 305934
Scale Ohaus Scout Pro SP202
Supplical Nutritional Supplement Henry Schein Animal Health 29908
Tegaderm, 6 cm x 7 cm 3M 1624W

Riferimenti

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Citazione di questo articolo
de Vries, C. R., Sweere, J. M., Ishak, H., Sunkari, V., Bach, M. S., Liu, D., Manasherob, R., Bollyky, P. L. A Delayed Inoculation Model of Chronic Pseudomonas aeruginosa Wound Infection. J. Vis. Exp. (156), e60599, doi:10.3791/60599 (2020).

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