מודל של עכברים של דלקת כרונית הנגרם על ידי פתוגן באתרים מקומיים ומערכתיים

Summary

מודלים של בעלי החיים הוכיחו להיות כלי רב ערך בהגדרת מנגנונים ספציפיים מארח ופתוגן שתורמים להתפתחות של דלקת כרונית. כאן אנו מתארים מודל עכבר של זיהום אוראלי עם הפתוגן האנושי Porphyromonas gingivalis ומתודולוגיות פרט כדי להעריך את ההתקדמות של דלקת באתרים מקומיים ומערכתיים.

Abstract

דלקת כרונית היא נהג עיקרי של נזק לרקמות פתולוגית ואופייני מאחד של מחלות כרוניות רבות בבני אדם, כולל גידולים, אוטואימוניות, ומחלות דלקתיות כרוניות. מתעורר ראיות מסבכות דלקת כרונית הנגרם על ידי פתוגן בהתפתחות וההתקדמות של מחלות כרוניות עם מגוון רחב של ביטויים קליניים. עקב אטיולוגיה המורכבת וכמה גורמים למחלות כרוניות, תכנון ניסויים להוכחת סיבתיות והקמת קישורים מכניסטית הוא כמעט בלתי אפשרי בבני אדם. יתרון של שימוש במודלים של בעלי חיים הוא שגורמים גנטיים וסביבתיים גם שעשויה להשפיע על מהלך מחלה מסוימת יכולים להיות נשלטו. כך, בעיצוב מודלים של בעלי חיים רלוונטיים של זיהום, מהווה צעד מרכזי בזיהוי מנגנונים ספציפיים מארח ופתוגן שתורמים לדלקת כרונית.

כאן אנו מתארים מודל עכבר של infla הכרוני הנגרם על ידי פתוגןmmation באתרים מקומיים ומערכתיים בעקבות זיהום עם הפתוגן האוראלי Porphyromonas gingivalis, חיידק קשור קשר הדוק עם מחלת חניכיים אנושית. Oral זיהום של עכברים חופשיים הספציפי לפתוגן גורם תגובה דלקתית מקומית וכתוצאה מכך ההרס של שן התמיכה עצם מכתשי, סימן היכר של מחלת חניכיים. במודל שהוקם בעכבר של טרשת עורקים, זיהום עם P. gingivalis מאיץ בתצהיר רובד דלקתי בתוך עורק סינוס וinnominate אב העורקים, מלווה בהפעלה של האנדותל כלי הדם, חודר לתוך תא חיסוני מוגבר, וביטוי מוגבר של מתווכים דלקתיים בנגעים. אנו מתודולוגיות פרט להערכה של דלקת באתרים מקומיים ומערכתיים. השימוש בעכברים מהונדסים ומוטציות של חיידקים מוגדרים הופכים מודל זה מתאים במיוחד לזיהוי שני מארח וגורמי חיידקים מעורבים בייזום, ההתקדמות, והתוצאה של מחלה. Additionally, המודל יכול לשמש מסך לאסטרטגיות טיפוליות חדשניות, הכוללים חיסון והתערבות תרופתית.

Introduction

דלקת כרונית היא נהג עיקרי של נזק לרקמות פתולוגית ואופייני מאחד של מחלות כרוניות רבות בבני אדם. מחלות אלה כוללות גידולים, אוטואימוניות, ומחלות דלקתיות כרוניות ^1. אטיולוגיה של מחלות כרוניות רבות עדיין לא ברורה, אבל הוא הבין להיות מורכב וכמה גורמים ומעורבים הן נטייה גנטית לבין המבוא של גורמים סביבתיים. בעוד המנציחים של דלקת להישאר חמקמקים, הפרופילים התאיים ומולקולריים של הפעלה חיסונית חופפים במידה ניכרת עם אלה דפוסים שנצפו בתגובות מארח לפתוגנים ^2.

ראיות מצטברות מפלילות זיהום עם פתוגנים חיידקים בהתפתחות והתקדמות של דלקת כרונית והביטויים הקליניים המגוונים שלה ^2,3. פתוגנים יכולים לגרום ולקיים דלקת כרונית ישירות על ידי חתירה תחת המערכת החיסונית המארח והקמת זיהומים מתמשכים <sup> 4. בהיעדר ההתמדה של חיידקים, זיהום יכול לזרז דלקת כרונית מתגובות אוטואימוניות מופעלות על ידי חיקוי מולקולרי לאנטיגנים עצמיים, שינויים באנטיגנים עצמי ההופכים אותם חיסוני, או נזק שמשחרר אנטיגנים מארח רעול פנים בעבר. לעיתים נדירות אך יש לי פתוגנים ספציפיים זוהו כגורם האוניברסלי של מחלה כרונית מסוימת. במקום זאת, רוב הנתונים שבידינו עולה כי פתוגנים להשתמש במנגנונים שונים כדי לעורר דלקת כרונית עם קשת רחבה של ביטויים קליניים ותוצאות מחלה במארח גנטי רגיש ^3. לפיכך, הבנה מפורטת של המנגנונים שבאמצעותם פתוגנים ספציפיים לגרום לדלקת כרונית עשויים להיות השלכות משמעותיות על בריאות ציבור, כמו גם טיפול ומניעה של מחלות כרוניות רבות.

למרות שהמנגנונים הספציפיים המארח והפתוגן תורמים לאינדוקציה והתחזוקה של דלקת כרונית הםהבין היטב, והתקדמות במודלים של דלקת כרונית הנגרם על ידי פתוגן החלה לקדם את ההבנה של תהליכים אלה שלנו. פ מודל זיהום אוראלי gingivalis הוא מודל ייחודי, מאופיין היטב בעכבר של דלקת כרונית הנגרם על ידי פתוגן המאפשרת הניתוח של מנגנוני מארח והפתוגן ספציפיים תורמים לדלקת כרונית ב( אובדן עצם אוראלי) מקומי ואתרים מערכתיים (טרשת עורקים) ^5,6.

פ gingivalis הוא, הפתוגן האוראלי אנאירובי גראם שלילי מעורב במחלת חניכיים אנושית, מחלה דלקתית כרונית המונע זיהום מאופיין בהרס של שן תמיכה ברקמה ^7. בנוסף לפתולוגיה באתר הראשוני של זיהום, ראיות מצטברות מפלילות פ gingivalis -induced דלקת כרונית בהתפתחות וההתקדמות של מחלות מערכתיות כוללים טרשת עורקים ^5, מחלה המאופיינת בinflammatio הכרוניn של קיר כלי דם. Oral זיהום של עכברים חופשיים הספציפי לפתוגן עם פ gingivalis גורם תגובה דלקתית מקומית שגורמת להרס של שן תמיכה עצם מכתשי ^8. פ ניתן לשחזר gingivalis מפיהם של עכברים נגועים עד 42 ימים שלאחר זיהום ⁸ ועכברים לפתח רמות גבוהות של טיטר נוגדנים בסרום הפתוגן ספציפי ^9. במודל שהוקם בעכבר של טרשת עורקים באמצעות אפוליפופרוטאין-E ^{– / –} עכברים (ApoE ^{– / -),} זיהום אוראלי עם פ gingivalis גורם לדלקת כרונית המניעה את תצהיר פלאק דלקתי בתוך הסינוס אב העורקים ¹⁰ ועורק innominate ^11. דלקת מתקדמת בתוך עורק innominate של פ gingivalis -infected ניתן לנטר עכברים בבעלי חיים באמצעות בMRI vivo. בהיסטולוגיה, נגעים בעורקים מפ gingivalis -infected עכברי תערוכת הצטברות מוגברת של שומני accompanied על ידי הפעלה של האנדותל כלי הדם, חודר לתוך תא חיסוני מוגבר, וביטוי מוגבר של מתווכים דלקתיים ^12. שימוש במודל זה בעכברי נוקאאוט כבר הובהר תפקידם של רכיבי איתות מארח ומתווכים דלקתיים, כמו גם תא אינטראקציות ייחודיות המניעות פ gingivalis -induced immunopathology ^{12 – 14.} בנוסף, ניסויי ניצול מוטציות חיידקים מוגדרים זיהו פ הקריטי gingivalis ארסיות גורמים תורמים לדלקת כרונית באתרים מקומיים ומערכתיים ^15.

מאמר זה מפרט שיטות להערכת פ gingivalis -induced דלקת כרונית באתרים מקומיים ומערכתיים. אנו מספקים פרוטוקול מפורט לניתוח של איבוד מסת עצם מכתשי על ידי microCT באמצעות תוכנת עמירה. בנוסף, אנו מגדירים את תוכנית השירות של סידורי בMRI החי vivo להערכת מתקדמת בflammation בתוך העורק innominate. אנו כוללים מתודולוגיות להדמיה וכימות של פלאק הדלקתי בנגעים בעורקים, ומתארים את האפיון היסטולוגית שלהם. השימוש בעכברים מהונדסים ומוטציות של חיידקים מוגדרים הופכים מודל זה מתאים במיוחד לזיהוי שני מארח וגורמי חיידקים מעורבים בייזום, ההתקדמות, והתוצאה של מחלה. בנוסף, המודל יכול לשמש מסך לאסטרטגיות טיפוליות חדשניות, הכוללים חיסון והתערבות תרופתית.

Protocol

.1 צמיחה וטיפוח של חיידקים מניות Streak קפוא של פ gingivalis 381 על גבי צלחות אגר דם אנאירובי ודגירה של 3 – 5 ימים בתא אנאירובי (H 10% 2/10% N CO 2/80% 2) על 37 מעלות צלזיוס. השתמש באורגניזמים שגודל ב…

Representative Results

שימוש במודל המתאים העכבר ומשטר זיהום אוראלי, פ gingivalis גורם לדלקת כרונית וimmunopathology ב( חלל פה) מקומי ואתרים מערכתיים (עורקים) (איור 1). בעכברים, זיהום אוראלי עם פ gingivalis גורם תגובה דלקתית מקומית שמניעה את ההרס של שן תמ?…

Discussion

פ מודל זיהום אוראלי gingivalis מספק כלי רב ערך ללימוד של דלקת כרונית הנגרם על ידי פתוגן באתרים מקומיים ומערכתיים. מודל ייחודי זה מאפשר האפיון של שני המנגנונים הספציפיים המארח והפתוגן תורמים לדלקת וimmunopathology כרוניות. בנוסף, המודל יכול לשמש מסך לאסטרטגיות טיפוליות…

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