Un modèle de souris pour l'inflammation chronique induite par pathogène sur les sites locaux et systémiques
Summary
Les modèles animaux se sont révélés être des outils précieux dans la définition de mécanismes spécifiques hôtes et pathogènes qui contribuent au développement de l'inflammation chronique. Nous décrivons ici un modèle murin d'infection par voie orale avec l'agent pathogène humain Porphyromonas gingivalis et méthodologies de détail pour évaluer la progression de l'inflammation au niveau des sites locaux et systémiques.
Abstract
L'inflammation chronique est un facteur majeur de détérioration des tissus pathologiques et un élément unificateur de nombreuses maladies chroniques chez les humains, y compris néoplasique, auto-immunes et les maladies inflammatoires chroniques. De nouvelles preuves implique une inflammation chronique induite par un agent pathogène dans le développement et la progression des maladies chroniques avec une grande variété de manifestations cliniques. En raison de l'étiologie complexe et multifactorielle des maladies chroniques, la conception d'expériences pour la preuve de la causalité et l'établissement de liens mécanistes est presque impossible chez l'homme. Un avantage de l'utilisation de modèles animaux est que les deux facteurs génétiques et environnementaux qui peuvent influencer le cours d'une maladie particulière peuvent être contrôlés. Ainsi, la conception des modèles animaux pertinents de l'infection représente une étape clé dans l'identification des mécanismes spécifiques hôtes et pathogènes qui contribuent à l'inflammation chronique.
Nous décrivons ici un modèle de souris de infla chronique induite par un agent pathogènemmation les sites locaux et systémiques après l'infection par l'agent pathogène orale Porphyromonas gingivalis, une bactérie étroitement associé à la maladie parodontale humaine. L'infection orale de souris exemptes d'organismes pathogènes spécifiques induit une réponse inflammatoire locale résultant de la destruction de l'os alvéolaire dent de support, une caractéristique de la maladie parodontale. Dans un modèle de souris établie de l'athérosclérose, l'infection par P. gingivalis accélère le dépôt de plaque inflammatoire dans le sinus aortique et iliaque artère, accompagné de l'activation de l'endothélium vasculaire, une infiltration de cellules immunitaires accrue, et une expression élevée de médiateurs inflammatoires dans les lésions. Nous méthodologies de détail pour l'évaluation de l'inflammation dans les sites locaux et systémiques. L'utilisation de souris transgéniques et des mutants bactériens définis rend ce modèle particulièrement adapté pour identifier l'hôte et facteurs microbiens impliqués dans l'initiation, la progression et les résultats de la maladie. Certains prestatairesy, le modèle peut être utilisé pour le dépistage de nouvelles stratégies thérapeutiques, y compris la vaccination et une intervention pharmacologique.
Introduction
L'inflammation chronique est un facteur majeur de détérioration des tissus pathologiques et un élément unificateur de nombreuses maladies chroniques chez les humains. Ces maladies comprennent néoplasique, auto-immunes et les maladies inflammatoires chroniques 1. L'étiologie de nombreuses maladies chroniques reste incertain, mais on entend complexe et multifactorielle, impliquant à la fois une prédisposition génétique et l'introduction de facteurs environnementaux. Alors que les continuateurs de l'inflammation restent insaisissables, les profils cellulaires et moléculaires de l'activation immunitaire se chevauchent considérablement les tendances observées dans les réponses de l'hôte aux agents pathogènes 2.
Une accumulation de preuves implique une infection par des pathogènes microbiens dans le développement et la progression de l'inflammation chronique et la diversité de ses manifestations cliniques 2,3. Les agents pathogènes peuvent induire et maintenir une inflammation chronique directement par subvertir le système immunitaire de l'hôte et des infections persistantes <sup> 4. En l'absence de persistance microbienne, l'infection peut précipiter à partir de l'inflammation chronique des réactions auto-immunes déclenchées par mimétisme moléculaire à des auto-antigènes, les changements dans les auto-antigènes qui les rendent immunogène ou dommages qui libère des antigènes de l'hôte précédemment masquées. Rarement ont cependant pathogènes spécifiques été identifiées comme la cause universelle d'une maladie chronique particulière. Au contraire, la majorité des données disponibles indiquent que les agents pathogènes utilisent des mécanismes distincts pour provoquer une inflammation chronique avec un large spectre de manifestations cliniques et les résultats de la maladie chez l'hôte génétiquement sensibles 3. Ainsi, une compréhension détaillée des mécanismes par lesquels des agents pathogènes spécifiques induire une inflammation chronique peut avoir des implications importantes pour la santé publique, ainsi que le traitement et la prévention de nombreuses maladies chroniques.
Bien que les mécanismes spécifiques hôte et du pathogène contribuant à l'induction et le maintien de l'inflammation chronique sontmal comprises, les progrès de la modélisation de l'inflammation chronique induite par un agent pathogène ont commencé à approfondir notre compréhension de ces processus. Le P. gingivalis modèle d'infection par voie orale est un modèle de souris unique bien caractérisé de l'inflammation chronique induite par un agent pathogène qui permet l'analyse des mécanismes spécifiques hôte et du pathogène contribuant à l'inflammation chronique au niveau local (perte osseuse orale) et les sites systémiques (athérosclérose) 5,6.
P. gingivalis est un agent pathogène par voie orale anaérobie à Gram négatif impliquées dans la maladie parodontale humaine, une maladie inflammatoire chronique infection à moteur caractérisé par la destruction des tissus de la dent de support 7. En plus de la pathologie sur le site initial de l'infection, accumulation de preuves implique P. gingivalis induite par l'inflammation chronique dans le développement et la progression de maladies systémiques, y compris l'athérosclérose 5, caractérisé par une maladie chronique inflammation de la paroi du vaisseau artériel. L'infection orale des agents pathogènes spécifiques souris gratuit avec P. gingivalis induit une réponse inflammatoire locale qui se traduit par la destruction de la dent soutenir l'os alvéolaire 8. P. gingivalis peut être récupéré de la bouche des souris infectées jusqu'à 42 jours après l'infection et 8 souris développer des niveaux élevés d'anticorps dans le sérum des titres spécifiques de pathogènes 9. Dans un modèle de souris établies en utilisant de l'athérosclérose apolipoprotéine-E – / – souris (ApoE – / -), une infection orale avec P. gingivalis induit une inflammation chronique qui entraîne le dépôt de la plaque inflammatoire dans le sinus aortique 10 et l'artère iliaque 11. Inflammation progressive dans l'artère iliaque de P. gingivalis infectés par la souris peuvent être contrôlés d'animaux vivants à l'aide de l'IRM vivo. Histologiquement, les lésions artérielles de P. gingivalis infectés par souris présentent une accumulation accrue de lipides accompagnée par l'activation de l'endothélium vasculaire, une infiltration de cellules immunitaires accrue, et une expression élevée de 12 médiateurs inflammatoires. L'utilisation de ce modèle de souris knock-out a élucidé le rôle d'hôte composants de signalisation et de médiateurs de l'inflammation, ainsi que la cellule d'interactions spécifiques qui conduisent P. gingivalis induite par immunopathologie 12 – 14. En outre, des expériences utilisant des mutants bactériens définis ont identifié P. critique gingivalis facteurs de virulence de contribuer à l'inflammation chronique dans les sites locaux et systémiques 15.
Cet article détaille les méthodologies pour l'évaluation de P. gingivalis induite par une inflammation chronique des sites locaux et systémiques. Nous fournissons un protocole détaillé pour l'analyse de la perte d'os alvéolaire en utilisant le logiciel Amira microCT. En outre, nous définissons l'utilité de série in vivo en direct IRM des animaux pour l'évaluation de la progressiveinflammation dans l'artère iliaque. Nous incluons des méthodologies pour la visualisation et la quantification de la plaque inflammatoire dans les lésions artérielles, et décrivons leur caractérisation histologique. L'utilisation de souris transgéniques et des mutants bactériens définis rend ce modèle particulièrement adapté pour identifier l'hôte et facteurs microbiens impliqués dans l'initiation, la progression et les résultats de la maladie. En outre, le modèle peut être utilisé pour le dépistage de nouvelles stratégies thérapeutiques, y compris la vaccination et une intervention pharmacologique.
Protocol
Representative Results
Discussion
Le P. gingivalis modèle d'infection orale constitue un outil précieux pour l'étude de l'inflammation chronique induite par un agent pathogène sur les sites locaux et systémiques. Ce modèle unique permet la caractérisation de deux mécanismes spécifiques hôte et du pathogène contribuant à l'inflammation chronique et l'immunopathologie. En outre, le modèle peut être utilisé pour le dépistage de nouvelles stratégies thérapeutiques, y compris la vaccination et une intervention p…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été financé par les Instituts nationaux de l'allergie et des maladies infectieuses Grant P01 A1078894 à CAG
Materials
| Name of the Material/Eqiupment | Company | Catalogue Number | Comments |
| Amira analysis software | Visualization Sciences Group | ||
| Anaerobic chamber DW Scientific Model MG500 | Microbiology International | ||
| BHI | Becton-Dickinson | 211059 | |
| Hemin | Sigma-Aldrich | 51280-5G | |
| Menadione (Vitamin K) | Sigma-Aldrich | M5625-25G | |
| Yeast Extract | Becton-Dickinson | 212750 | |
| Carboxymethyl cellulose (medium viscocity) | Sigma-Aldrich | C-4888 | |
| Sulfamethoxazole and Trimethoprim Oral Suspension 200 mg/40 mg per 5ml | Hi-Tech Pharmacal | NDC 50383-823-16 | |
| μCT 40 | Scanco | ||
| HistoChoice Tissue Fixative | Sigma-Aldrich | H2904 | |
| Sudan IV | Sigma-Aldrich | S4261-25G | |
| vertical-bore 11.7T Avance spectrometer | Bruker | ||
| Paravision | Paravision | ||
| ImageJ | NIH | ||
| rat anti-mouse F4/80 | Serotec | MCA497R | |
| rat anti-mouse TLR2 | eBioscience | 13-9021-80 | |
| Leica S4 Dissecting Scope | Leica | ||
| Microm HM 550 Cryostat | Microm |
References
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