Изучение микробных сообществ<em> В Vivo</em>: Модель узла опосредованного взаимодействия между<em> Candida Albicans</em> И<em> Синегнойной палочки</em> В Airways
Summary
While in vitro study of host-pathogen interactions allow the characterization of specific immune responses, in vivo models are required to observe the effects of complex responses. Using Candida albicans exposure followed by Pseudomonas aeruginosa-mediated lung infection, we established a murine model of microbial interactions involved in ventilator-associated pneumonia pathogenicity.
Abstract
Изучение хозяин-патоген взаимодействия позволяет понять основные механизмы патогенности во микробной инфекции. Прогноз хозяина зависит от участия адаптированной иммунного ответа против патогена 1. Иммунный ответ является сложным и результаты от взаимодействия патогенов и несколько иммунных или неиммунных сотовых типов 2. В пробирке исследования не могут характеризовать эти взаимодействия и сосредоточиться на клеточных патогенов взаимодействий. Кроме того, в дыхательных путях 3, особенно у пациентов с гнойным хроническим заболеванием легких или в механически вентилируемых пациентов, Полимикробные общины присутствуют и осложняют хозяин-патоген взаимодействия. Синегнойная палочка и Candida Albicans оба проблема возбудителей 4, часто изолированы от трахеобронхиального образцов, и связан с тяжелыми инфекциями, особенно в реанимации 5. Микробные взаимодействия имеютСообщалось, между этими патогенами в пробирке, но клинические последствия этих взаимодействий остается неясным 6. Для изучения взаимодействия между C. Albicans и P. палочки, на мышиной модели С. Albicans дыхательных путей колонизации, после чего P. aeruginosa- опосредованной острой инфекции легких была выполнена.
Introduction
Модели на животных, особенно мышей, были широко используется для изучения иммунных ответов против патогенных микроорганизмов. Несмотря на то, врожденные и приобретенные иммунитет отличается грызунов и человека 7, легкость в размножении и развитии нокаутом для многочисленных генов, сделать мышам отличную модель для изучения иммунных ответов 8. Иммунный ответ является сложным и в результате взаимодействия патогена, резиденты микробной флоры и несколько иммунные (лимфоциты, нейтрофилы, макрофаги) и неиммунные (эпителиальные клетки, эндотелиальные клетки) сотовые типы 2. В пробирке исследования не позволяют наблюдать эти сложные взаимодействия и в основном сосредоточены на уникальных клеток патогенных взаимодействий. В то время как модели на животных должны использоваться с осторожностью и ограничиваться очень специфических и соответствующих вопросов, мышиные модели обеспечивают хорошее представление млекопитающего иммунного ответа в естественных условиях и может обратиться части важных вопросов клинических 7.
<p class="jove_content"> в дыхательных путях, микробного сообщества является сложным связывая большое количество различных микроорганизмов 6. В то время как то, что является «нормальной» микробиомом дыхательных путей остается определить, резиденты общины часто полимикробной, и происходят из различных экологических источников. Пациенты с гнойным хроническим заболеванием легких (муковисцидоз, bronchectasis) или механически вентилируемых больных отмечается особые флору из-за колонизации дыхательных путей с помощью экологически приобретенных микроорганизмов 9. Синегнойная палочка и Candida Albicans являются проблемой возбудителей 5, часто изолированы вместе с трахеобронхиального образцов и отвечает тяжелой оппортунистической инфекции у таких пациентов, особенно в реанимацию (ICU) 4.Выделение этих микроорганизмов во время острой пневмонии в ОРИТ результатов в антимикробной обработки против P. б палочкиут дрожжи, как правило, не считается патогенным на этом сайте 5. При взаимодействии между P. пробирке палочки и С. Albicans были широко сообщалось и показали, что эти микроорганизмы могут влиять на рост и выживаемость друг с другом, но исследования не может заключить, если наличие C. Albicans является вредным или полезным для хозяина 10. Мышиные модели были разработаны для решения этой актуальность P. палочки и С. Albicans в естественных условиях, но взаимодействие между микроорганизмами не был ключевой момент. В самом деле, модель была создана, чтобы оценить вовлечение С Albicans в иммунном ответе, и исход.
Предыдущая модель создана Ру и др уже используется первоначальный колонизацию C. Albicans сопровождается острой легочной инфекции, вызванной P. палочки. Используя их модель, авторы обнаружили, пагубное роль рRIOR С. Albicans колонизации 11. Однако Ру др использовали высокую нагрузку С Albicans в их модели с 2 х 10 6 КОЕ / мышь в течение 3 дней подряд. Мы установили 4-дневный модель С Albicans колонизация дыхательных путей, или по крайней мере настойчивости без повреждения легких, в этой модели C. Albicans был получен до 4 дней после однократного закапывания 10 5 КОЕ на мышь (рис 2B) 12,13. После 4 дней, не наблюдалось никаких признаков воспалительного набора клеток, воспалительного цитокина, ни производства эпителиальных повреждений. Через 24 – 48 ч, на пике присутствии C. Albicans, хотя наблюдалось сотовой и цитокинов врожденного иммунного ответа, не было никаких доказательств повреждения легких. Удивительно, мыши, таким образом, колонизировали с С. Albicans 48 час до интраназальная инстилляцию P. палочки были ослаблены инфекции по сравнению с мышами с P. одна палочка инфекции. яndeed мышей выставлены меньшее повреждение легких и снижение бактериальной нагрузки 12,13.
Несколько гипотез может объяснить это благотворное влияние предварительного колонизации C. Albicans на P. палочки -опосредованной острую инфекцию легких. Во-первых, межвидовая перекрестные помехи с участием микроорганизмов каждый систем кворума зондирования, homoserinelactone основе P. Система палочки и фарнезола основе С. Система Albicans, были оценены. Во-вторых, С. Albicans действуя в качестве "приманки" для цели П. палочки переадресации возбудителя из легких эпителиальных клеток изучали. Обе гипотезы были признаны недействительными (неопубликованные данные). Третья гипотеза, что из "грунтования" врожденной иммунной системы К. Albicans несет ответственности за повышенной последующего врожденной реакции против P. палочки. Этот последний гипотеза была подтверждена. Действительно С. Albicans колонизация привела к грунтования врожденного иммунитета throuGH IL-22, в основном, секретируемый клетками врожденной лимфоидных, что приводит к увеличению бактериальной зазора и снижение повреждения легких 12.
В заключение, хост является центральным актером во взаимодействии микроорганизмов, модулирующих врожденный иммунный ответ и с участием различных воспалительных типов клеток. В то время как эти сложные иммунные взаимодействия могут быть расчленены в пробирке начальные гипотезы могут быть предоставлены только уместно в моделях естественных условиях. Следующий протокол представляет собой пример исследования в естественных условиях принимающей опосредованного патогена взаимодействия, которые могут быть адаптированы к других микроорганизмов.
Protocol
Representative Results
Discussion
Животных моделей, в частности, млекопитающие, являются полезными для выяснения сложных механизмов хозяин-патоген взаимодействия в области иммунитета. Конечно, потребность в информации, получаемой только из животных моделей должны быть существенными; в противном случае, использовани?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors would like to acknowledge the University of Lille and the Pasteur Institute of Lille, especially Thierry Chassat and Jean-Pierre Decavel, responsible for animal housing breeding safety and husbandry. This work was supported by the “Société de Pathologies Infectieuses de Langue Française” (SPILF).
Materials
| Sevorane, Sevoflurane | Abott | 05458-02 | 250 mL plastic bottle |
| Fluorescence Reader Mithras LB940 | Berthold Technologies | reference in first column | no comment |
| Bromo-cresol purple agar | Biomerieux | 43021 | x20 per unit |
| Pentobarbital sodique 5,47% | CEVA | 6742145 | 100 mL plastic bottle |
| 2-headed valve | Distrimed | 92831 | no comment |
| Sterile inoculation loop 10 µL | Dutscher | 10175 | x1000 conditioning |
| Insuline syringes 1 mL | Dutscher | 30003 | per 100 conditioning |
| 2 positions Culture tube 8 mL | Dutscher | 64300 | no comment |
| Ultrospec 10 | General Electric life sciences | 80-2116-30 | no comment |
| Hemolysis tubes 13 x 75 mm | Gosselin | W1773X | per 100 |
| PBS – Phosphate-Buffered Saline | Life technologies | 10010023 | packaged in 500 mL |
| amikacin 1g | Mylan | 62516778 | per 10 |
| Heparin 10 000 UI in 2 mL | Pan pharma | 9128701 | x 10 per unit |
| RAL 555 coloration kit | RAL Diagnostics | 361550 | 3 flacons of 100 mL |
| 1,5 mL microcentrifuge tube | Sarstedt | 55.526.006 | x 1000 |
| Transparent 300 µL 96-well plate | Sarstedt | 82 1581500 | no comment |
| Yest-peptone-Dextrose Broth | Sigma | 95763 | in powder |
| FITC-albumin | Sigma | A9771 | in powder |
| Luria Bertani Broth | Sigma | L3022 | in powder |
| 25-gauge needle | Terumo or unisharp | A231 | x100 conditioning |
| Cytocentrifuge | Thermo Scientific | A78300003 | no comment |
References
- Casadevall, A., Pirofski, L. -. A. The damage-response framework of microbial pathogenesis. Nat. Rev. Micro. 1 (1), 17-24 (2003).
- Eddens, T., Kolls, J. K. Host defenses against bacterial lower respiratory tract infection. Curr. Opi. Immunol. , (2012).
- Beck, J. M., Young, V. B., Huffnagle, G. B. The microbiome of the lung. Translational research : J. Lab. Clin Med. 160 (4), 258-266 (2012).
- Hogan, D. A., Kolter, R. Pseudomonas-Candida interactions: an ecological role for virulence factors. Science. 296 (5576), 2229-2232 (2002).
- Nseir, S., Ader, F. Pseudomonas aeruginosa and Candida albicans: do they really need to stick together. Crit. Care Med. 37 (3), 1164-1166 (2009).
- Hibbing, M. E., Fuqua, C., Parsek, M. R., Peterson, S. B. Bacterial competition: surviving and thriving in the microbial jungle. Nat. Rev. Micro. 8 (1), 15-25 (2010).
- Gibbons, D. L., Spencer, J. Mouse and human intestinal immunity: same ballpark, different players; different rules, same score. Mucosal Immunol. 4 (2), 148-157 (2011).
- Ariffin, J. K., Sweet, M. J. Differences in the repertoire, regulation and function of Toll-like Receptors and inflammasome-forming Nod-like Receptors between human and mouse. Curr. Opi. Micro.. , (2013).
- Slutsky, A. S., Ranieri, V. M. Ventilator-Induced Lung Injury. NEJM. 369 (22), 2126-2136 (2013).
- Peleg, A. Y., Hogan, D. A., Mylonakis, E. Medically important bacterial-fungal interactions. Nat. Rev. Micro. 8 (5), 340-349 (2010).
- Roux, D., Gaudry, S., et al. Candida albicans impairs macrophage function and facilitates Pseudomonas aeruginosa pneumonia in rat. Crit. Care Med. 37 (3), 1062-1067 (2009).
- Mear, J. B., Gosset, P., et al. Candida albicans Airway Exposure Primes the Lung Innate Immune Response against Pseudomonas aeruginosa Infection through Innate Lymphoid Cell Recruitment and Interleukin-22-Associated Mucosal Response. Infect. Immun. 82 (1), 306-315 (2013).
- Ader, F. Short term Candida albicans colonization reduces Pseudomonas aeruginosa load and lung injury in a mouse model. Crit. care. , 1-33 (2009).
- Risling, T. E., Caulkett, N. A., Florence, D. Open-drop anesthesia for small laboratory animals. Can Vet J. 53 (3), 299-302 (2012).
- Stover, C. K., Pham, X. Q., et al. Complete genome sequence of Pseudomonas aeruginosa PAO1, an opportunistic pathogen. Nature. 406 (6799), 959-964 (2000).
- Boutoille, D., Marechal, X., Pichenot, M., Chemani, C., Guery, B. P., Faure, K. FITC-albumin as a marker for assessment of endothelial permeability in mice: comparison with 125I-albumin. Exp. Lung Res. 35 (4), 263-271 (2009).
- Faure, E., Mear, J. -. B., et al. Pseudomonas aeruginosa type-3 secretion system dampens host defense by exploiting the NLRC4-coupled inflammasome. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 189 (7), 799-811 (2014).
- Peleg, A. Y., Hogan, D. A., Mylonakis, E. Medically important bacterial-fungal interactions. Nat. Rev. Micro. 8 (5), 340-349 (2010).
