の可視化<em>肺炎球菌</em>心臓Microlesionsとその後の心臓リモデリングの中
Summary
Streptococcus pneumoniae forms discrete non-purulent microscopic lesions in the heart. Outlined is the protocol for a murine model of cardiac microlesion formation. Instruction is provided on microlesion visualization using microscopy, discrimination between early and late microlesions, and methods to detect cardiac remodeling in hearts of convalescent animals.
Abstract
菌血症の間、 肺炎球菌は、心筋に血管内皮間で移行して起因する免疫細胞浸潤が存在しない場合に顕著である離散細菌で満たされた顕微鏡的病変（microlesions）を形成することができる。心臓毒性製品の彼らのリリース、Sに起因するmicrolesions内ニューモニエは、しばしば成人における劇症侵襲性肺炎球菌疾患の間に観察される心不全に寄与すると考えられる。本明細書中に30時間以内に心臓の微細病変形成の再現性につながる実験的マウス感染のためのプロトコルを示している。命令はヘマトキシリン＆エオシン染色心臓切片で微細病変の同定に提供され、初期および後期microlesions間の形態学的な区別が強調表示されます。命令はSの検証のためのプロトコル上に設けられている肺炎球菌莢膜多糖に対する抗体を用いてmicrolesions内ニューモニエ及び免疫蛍光顕微鏡。最後に、感染したマウスの検出および回復期のマウスの心臓における瘢痕形成を評価するために救助抗生物質の介入のためのプロトコルが提供される。一緒に、これらのプロトコルは、Sへの曝露の結果として肺炎球菌心臓侵略、心筋細胞死、心臓リモデリングの基礎となる分子メカニズムの研究を促進する、肺炎 、心臓における肺炎球菌に対する免疫応答。
Introduction
市中肺炎（CAP）のための大人の入院は死亡率1-4に貢献する有害心イベントのために文書化されたリスクを運ぶ。 、心臓の合併症が関連付けられていることが判明、および/ または肺炎に関連した死亡例3の27％を担当した。コラレス·メディナらによる最近の研究では。 肺炎連鎖球菌 （肺炎球菌）、CAPと敗血症5の最も一般的な原因直接入院成人患者6のような多くの19％ほどで有害心イベントと関連していた。肺炎に関連した有害心イベントは、周波数6を減少させるために、新規または悪化うっ血性心不全、不整脈、および心筋梗塞を含む。
Brown らによる最近のPLoSの病原記事で。、肺炎球菌は myocardiuへの参入、心臓の血管内皮を通じて転座が可能であることが判明したmであり、侵襲性肺炎球菌疾患（IPD）7時の心室中の細菌で満たされた離散非化膿性顕微鏡的病変（microlesions）の形成。心臓の微細病変形成の証拠は、肺炎球菌感染症に屈していたヒト以外の霊長類および個人からの心臓の試料で観察された。同様に、実験的に感染させたマウスは、再現性の心臓microlesionsを開発しました。マウスでは、微細病変の大きさと数は積極的に持続し、菌血症、血清中の心筋トロポニンのレベルの重症度、および異常な心臓電気生理学と相関していた。心臓への細菌転移は、血液脳関門および肺炎球菌性髄膜炎の発症、ラミニン受容体および血小板の血管内皮細胞の、すなわち 、コリン結合タンパク質A媒介浸潤横切る肺炎球菌の転座に関与する同じメカニズムを介して起こることが見出された-activating因子受容体依存的に8。 Microlesイオン形成はまた心筋細胞7を殺すことが判明した肺炎球菌孔形成毒素ニューモリシンを必要とした。
肺炎球菌心臓microlesionsは、 黄色ブドウ球菌を含む、他のグラム陽性菌によって引き起こされる化膿性軟部組織および心膿瘍とは区別される。これらは、好中球およびフィブリン沈着9,10により囲まれた細菌の単一の病巣によって特徴付けられる。 S.によって形成されたMicrolesions 肺炎連鎖球菌は 、サイズが小さく、影響を受けた心臓全体に分散、および免疫細胞浸潤を欠いている。感染の初期段階で、microlesionsはS.によって引き起こさ肺炎心筋症の病理学的徴候を彷彿とさせる、損傷または炎症を起こした組織の領域として表示されます。いくつかの単球が、この期間中に観察することができると同時にグラムを継続しながら、しかし、それらの存在は短命であり、病変は急速に外観壊死および細菌で満たさ動物または抗菌介入の死までのサイズでOW。重要なことには、抗生物質の介入の3日以内に、多量の免疫細胞の浸潤は、前者損傷部位で観察され、これは強固なコラーゲン沈着を伴う。同様心臓リモデリングは、心臓機能11-15上の永続的な影響に加えて、以下の梗塞を発生することが報告されています。したがって、microlesionsはIPD中に発生する有害心イベント、おそらく病気のエピソードを生き残った回復期の個体における心臓関連の死亡の発生率の増加のための潜在的な説明である。
ここで、命令は、感染の初期および後期段階でIPD心臓病変形成および心臓microlesionsの可視化の実験的マウスモデルに設けられている。抗菌介入によって保存された動物におけるコラーゲン沈着の検出のためのプロトコルが示されている。この記事の目的は、Fにあるこの重要かつ新規な肺炎球菌病理上の他の研究者の研究をacilitate。
Protocol
Representative Results
Discussion
本報告書では、再現性の高い方法は、Sを誘導する肺炎連鎖球菌は、IPD中に、マウスにおける心臓microlesionsを媒介し、その可視化するための技術が実証されている。マウスは、ヒトの敗血症の間に生じ、心筋内に最終的に細菌のトランスロケーションをもたらすものと同様の高品位菌血症に至るクリアランス免疫系の閾値を超えた細菌の投与量で感染させる。まだ未知の理由のた…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by grant 13IRG14560023 from the American Heart Association and NIH grants AI078972 and HL108054 to CJO. Support for AOB was from the NIH National Center for Advancing Translational Sciences NIH ULTR001120, and F31 A110417701.
Materials
| Name of Reagent/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Todd-Hewitt broth | Neogen | 7161A | |
| O.C.T Compound | Tissue-Tek (Sakura Finetek) | 4583 | |
| Triton X-100 | Fisher Scientific (Acros) | 9002-93-1 | |
| Normal Goat Serum | Abcam | ab7481 | |
| anti-serotype 4 pneumococcus antiserum | Statens Serum Institut | 16747 | |
| goat anti-rabbit FITC conjugated antibody | Jackson ImmunoResearch | 111-096-144 | |
| DAPI | Invitrogen | D1306 | |
| Fluorsave | Millipore | 345789 | |
| Permount | Fisher Scientific | S70104 | |
| Ampicillin | Sigma | A9393 | |
| phosphomolybdic acid 0.2% | Electron Microscopy Sciences | 26357-01 | |
| 0.1% Sirius Red in picric acid | Electron Microscopy Sciences | 26357-02 | |
| 0.01 N hydrochloric acid | Electron Microscopy Sciences | 26357-03 | |
| Tissue Tack Microscope Slides | Polysciences, Inc | 24216 | |
| Paralube Vet Ointment | Dechra | 12920060 | |
| Hematoxylin and Eosin Staining Kit | unspeciified | Standard |
References
- Corrales-Medina, V. F., et al. Cardiac complications in patients with community-acquired pneumonia: incidence, timing, risk factors, and association with short-term mortality. Circulation. 125, 773-781 (2012).
- Corrales-Medina, V. F., et al. Acute bacterial pneumonia is associated with the occurrence of acute coronary syndromes. Medicine (Baltimore). 88, 154-159 (2009).
- Corrales-Medina, V. F., et al. Cardiac complications in patients with community-acquired pneumonia: a systematic review and meta-analysis of observational studies. PLoS Med. 8, e1001048 (2011).
- Corrales-Medina, V. F., et al. Risk stratification for cardiac complications in patients hospitalized for community-acquired pneumonia. Mayo Clin. Proc. 89, 60-68 (2014).
- Kumar, S., et al. Detection of 11 common viral and bacterial pathogens causing community-acquired pneumonia or sepsis in asymptomatic patients by using a multiplex reverse transcription-PCR assay with manual (enzyme hybridization) or automated (electronic microarray) detection. Journal Of Clinical Microbiology. 46, 3063-3072 (2008).
- Musher, D. M., Rueda, A. M., Kaka, A. S., Mapara, S. M. The association between pneumococcal pneumonia and acute cardiac events. Clin Infect Dis. 45, 158-165 (2007).
- Brown, A. O., et al. Streptococcus pneumoniae translocates into the myocardium and forms unique microlesions that disrupt cardiac function. PLoS Pathogens. In press, (2014).
- Orihuela, C. J., et al. Laminin receptor initiates bacterial contact with the blood brain barrier in experimental meningitis models. The Journal of Clinical Investigation. 119, 1638-1646 (2009).
- Flick, M. J., et al. Genetic elimination of the binding motif on fibrinogen for the S. aureus virulence factor ClfA improves host survival in septicemia. Blood. 121, 1783-1794 (2013).
- Cheng, A. G., DeDent, A. C., Schneewind, O., Missiakas, D. A play in four acts: Staphylococcus aureus abscess formation. Trends Microbiol. 19, 225-232 (2011).
- Arenal, A., et al. Do the spatial characteristics of myocardial scar tissue determine the risk of ventricular arrhythmias. Cardiovasc Res. 94, 324-332 (2012).
- Deneke, T., et al. Human histopathology of electroanatomic mapping after cooled-tip radiofrequency ablation to treat ventricular tachycardia in remote myocardial infarction. J Cardiovasc Electrophysiol. 16, 1246-1251 (2005).
- Bakker, J. M., et al. Reentry as a cause of ventricular tachycardia in patients with chronic ischemic heart disease: electrophysiologic and anatomic correlation. Circulation. 77, 589-606 (1988).
- Verma, A., et al. Relationship between successful ablation sites and the scar border zone defined by substrate mapping for ventricular tachycardia post-myocardial infarction. J Cardiovasc Electrophysiol. 16, 465-471 (2005).
- Wu, K. C. Assessing risk for ventricular tachyarrhythmias and sudden cardiac death: is there a role for cardiac MRI. Circ Cardiovasc Imaging. 5, 2-5 (2012).
- Tettelin, H., et al. Complete genome sequence of a virulent isolate of Streptococcus pneumoniae. Science. 293, 498-506 (2001).
- Fischer, A. H., Jacobson, K. A., Rose, J., Zeller, R. Hematoxylin and eosin staining of tissue and cell sections. CSH Protoc. 2008, (2008).
