感染マウス感染モデルにおける髄膜炎の連鎖球菌性バイオ フィルムの役割の調査のための頭蓋内クモ膜下ルート
Summary
ここでは、連鎖球菌性髄膜炎でのバイオ フィルムの役割を研究するマウスにおける感染症の頭蓋内クモ膜下ルートをについて説明します。この感染モデルもその他の細菌性髄膜炎の病態と細菌性髄膜炎の新しい治療薬の有効性を研究するために最適です。
Abstract
連鎖球菌性は、豚の世界の主要な細菌の病原体だけでなく、新興の人獣共通感染エージェントです。人間と豚は、髄膜炎がs ・性感染症の主な症状です。適切な感染症モデルは、病原体によって引き起こされる病気のメカニズムを理解するために不可欠なツールです。感染マウスのいくつかのルートは、 s ・性感染症の病因を研究して開発されています。ただし、感染症、鼻腔内、腹腔内、静脈内のルートは、バイオ フィルムから細胞外のマトリックスのような頭脳に直接性髄膜炎における血清表面部材における役割を研究するため適していません。S ・性感染症の大槽内ステロイド接種が使用されているが正確な注射部位が記載されていません。ここでは、感染症の頭蓋内クモ膜下ルートは、血清性髄膜炎におけるバイオ フィルムの役割を調査するためマウス モデルで記述されていた。血清浮遊性細胞やバイオ フィルム状態細胞直接 3.5 mm 前から吻側に位置する注射部位を介してマウスのくも膜下腔に注入されました。病理組織学的解析とバイオ フィルム状態の細胞を注入したマウス脳組織のサイトカインと TLR2 の mRNA 発現の増加、血清バイオ フィルムが血清髄膜炎に決定的な役割を果たしていることに明示します。この感染経路がホスト細菌の相互作用の研究をできるように、感染症の他のルートに比べて明らかな利点です。さらに、それはできます、評価される脳で直接ホスト免疫反応におよぼす細菌成分と中枢神経に細菌の入口を模倣します。この感染経路は、他の細菌によって引き起こされる髄膜炎のメカニズムを調査するために拡張できます。さらに、細菌性髄膜炎の治療薬の有効性をテストも使用することができます。
Introduction
レンサ球菌性(血清) は、髄膜炎、肺炎、敗血症、心内膜炎、関節炎1を含む深刻な病気を引き起こし豚、世界中の主要な細菌の病原体です。また、新興人獣共通感染エージェントです。これまでのところ、9 つの血清型が 2、4、5、9、14、16、21、24、および 31 は血清型2,3、4を含む人間の感染症を引き起こすことができますが報告されています。人間と豚、髄膜炎はs ・性感染症の主な臨床症状であります。ベトナムやタイの血清は大人5で髄膜炎の主要な原因です。微生物バイオ フィルムは、微生物を互いに遵守し、インターフェイスに集中しています。彼らは細菌の病原性、多様な環境および抗生物質耐性5の生存に不可欠です。バイオ フィルムは、一般的に多糖類、蛋白質および DNA の6を含む細胞外マトリックスによって通常囲まれています。後者は、宿主の炎症性反応とサイトカイン生産7を引き出すことができます。バイオ フィルム形成は、先行研究のレンサ球菌性髄膜炎に関与する報告されています。ティラピア魚モデルにおけるシアリルラクトサミン連鎖球菌髄膜炎に貢献するバイオ フィルムとバイオ フィルム形成脳組織内で明らかにされているし体内から腹腔内接種8表面の硬膜のまわり。中に髄膜炎、肺炎連鎖球菌は、バイオ フィルムのような状態と細菌バイオ フィルムのような状態でマウス感染モデル9で髄膜炎を誘発するのに効果的であった。さらに、私たちの以前の研究は、生存分析10細菌の病原性に貢献するバイオ フィルム状態がマウス脳における血清に関連付けられています。ただし、血清性髄膜炎におけるバイオ フィルム関与の直接的な証拠はさらに調査が必要です。
S ・性感染症の動物モデルをマウス腹腔11、鼻腔内 (i.n と)12、静脈13、および感染症14,の大槽内ステロイド (i.c.) ルートを使用して開発されています。15,16します。 ただし、i. p.、i.n と、静脈感染経路、直接脳内性髄膜炎における血清表面部品の役割を勉強に適しています。バイオ フィルムからの細胞外マトリックスが含まれます。I.c. 接種は感染症血清使用、正確な注射部位はないこれらの論文で記載されています。対照的に、頭蓋内クモ膜下接種の注射部位の定位座標は以前研究17で明確に記載されています。これは接種のポイントとより多くの単純な実験的プロトコルの簡単な認識を許可しました。さらに、感染症の頭蓋内クモ膜下ルートは、副鼻腔や中耳の17中間耳および血清によって引き起こされる髄膜炎の関係から中枢神経系に細菌の入り口を模倣します。マドセンら18によって実証されています。また、感染マウスの脳クモ膜下ルートを適用すると、我々 は血清小さな RNA rss04 が私たちの以前の研究10で髄膜炎に寄与することを実証しました。
本研究で、感染症の頭蓋内クモ膜下ルートは血清性髄膜炎におけるバイオ フィルムの役割を調査するためマウスで使用されました。マウスは、この感染経路による浮遊性細胞や血清のバイオ フィルム状態の細胞に感染していた。病理組織学的解析と TLR2 とバイオ フィルム状態の細胞を注入したマウスの脳組織からのサイトカインの mRNA 発現の増加、血清バイオ フィルムが髄膜炎に貢献することに明示します。
Protocol
Representative Results
Discussion
ここで説明した感染症の頭蓋内クモ膜下ルート感染の他のルートに比べて明らかな利点があります。ホスト細菌相互作用や中枢神経に細菌の入口を模倣、直接脳内の宿主の免疫応答におよぼす細菌成分を研究する研究者をことができます。したがって、感染症のこのルートは他の細菌によって引き起こされる髄膜炎のメカニズムを調査するため拡張できます。さらに、細菌性髄膜炎の治療薬?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作品は国立キー研究開発中国プログラム [2017YFD0500102]; からの補助金によって支えられました。[31572544]; 中国の国家自然科学基金[SKLVEB2016KFKT005]; 獣医病因生物学国家重点実験室上海農業技術開発プログラム、中国 [G2016060201] を適用されます。
Materials
| Todd Hewitt Broth(THB) | Becton, Dickinson and Company | DF0492078 | Dissolve 30 g of the powder in 1 L of purified water. Autoclave at 121° for 15 min. |
| Agar | DSBIO | 16C0050 | Dissolve 15 g of the powder in 1 L of THB. Autoclave at 121° for 15 min. |
| Milli-Q Reference Water Purification System | Merck KGaA | Z00QSVCUS | Without Dnase/ Rnase |
| NaCl | Tianjin Kemiou Chemical Reagent Co., Ltd | 10019318 | Dissolve 8 g NaCl, 0.2 g KCl, 1.42 g Na2HPO3 , 0.27 g KH2PO4 in 1 L of purified water. Autoclave at 121° for 15 min. Use KOH to adjust pH to 7.4. |
| Na2HPO3 | Xilong Scientific Co., Ltd | 9009012-01-09 | Dissolve 8 g NaCl, 0.2 g KCl, 1.42 g Na2HPO3 , 0.27 g KH2PO4 in 1 L of purified water. Autoclave at 121° for 15 min. Use KOH to adjust pH to 7.4. |
| KCl | Xilong Scientific Co., Ltd | 9009017-01-09 | Dissolve 8 g NaCl, 0.2 g KCl, 1.42 g Na2HPO3 , 0.27 g KH2PO4 in 1 L of purified water. Autoclave at 121° for 15 min. Use KOH to adjust pH to 7.4. |
| KH2PO4 | Xilong Scientific Co., Ltd | 9009019-01-09 | Dissolve 8 g NaCl, 0.2 g KCl, 1.42 g Na2HPO3 , 0.27 g KH2PO4 in 1 L of purified water. Autoclave at 121° for 15 min. Use KOH to adjust pH to 7.4. |
| KOH | Xilong Scientific Co., Ltd | 9009014-01-09 | Dissolve 8 g NaCl, 0.2 g KCl, 1.42 g Na2HPO3 , 0.27 g KH2PO4 in 1 L of purified water. Autoclave at 121° for 15 min. Use KOH to adjust pH to 7.4. |
| Glycerol | Sionpharm Chemical Reagent Co., Ltd | 10010618 | Diluted with equal volumu of purified water, autoclave at 121° for 15 min |
| 4% paraformaldehyde | Sionpharm Chemical Reagent Co., Ltd | 80096675 | |
| 25% Glutaraldehyde | Sionpharm Chemical Reagent Co., Ltd | 30092436 | 10-fold diluted with purified water for fixation. |
| Ethanol | Sionpharm Chemical Reagent Co., Ltd | 10009218 | |
| Chloroform | Sionpharm Chemical Reagent Co., Ltd | 10006818 | |
| Spctrophotometre | DeNovix Inc. | DS-11+ | |
| Ultrasound cell crusher | NingBo Scientz Biotechnology Co.,Ltd | JY96-IIN | |
| Centrifuge | Hitachi Koki Co., Ltd | CT15RE | |
| Refrigerator | Aucma Co., Ltd | DW-86L500 | |
| Scanning electron microscope | Zeiss | EVO-LS10 | |
| FastRNA Pro Green Kit | MP Biomedicals | #6045-050 | |
| FastPrep-24 Instrument | MP Biomedicals | 116005500 | |
| Instrument for PCR | SensoQuest GmbH | 1124310110 | |
| QuantStudio 6 Flex | Thermo Fisher Scientific | 4485689 | |
| SYBR Premix Ex Taq II | Takara Biomedical Technology (Beijing) Co., Ltd | RR820A | |
| PrimeScript RT reagent kit with gDNA Eraser | Takara Biomedical Technology (Beijing) Co., Ltd | RR047A | |
| Fully Enclosed Tissue Processor | Leica Biosystems Nussloch GmbH | ASP200S | |
| Heated Paraffin Embedding Module | Leica Biosystems Nussloch GmbH | EG1150H | |
| Semi-Automated Rotary Microtome | Leica Biosystems Nussloch GmbH | RM2245 | |
| Water bath for paraffin sections | Leica Biosystems Nussloch GmbH | HI1210 | |
| Autostainer XL | Leica Biosystems Nussloch GmbH | ST5010 | |
| Agilent 2100 | Agilent Technologies | G2939A | |
| Optical microscope | Olympus | BX51 |
References
- Gottschalk, M., Xu, J., Calzas, C., Segura, M. Streptococcus suis: a new emerging or an old neglected zoonotic pathogen?. Future Microbiology. 5, 371-391 (2010).
- Goyette-Desjardins, G., Auger, J. P., Xu, J., Segura, M., Gottschalk, M. Streptococcus suis, an important pig pathogen and emerging zoonotic agent-an update on the worldwide distribution based on serotyping and sequence typing. Emerging Microbes & Infections. 3 (6), e45 (2014).
- Kerdsin, A., et al. Emergence of Streptococcus suis serotype 9 infection in humans. Journal of Microbiology, Immunology and Infection. 50 (4), 545-546 (2017).
- Hatrongjit, R., et al. First human case report of sepsis due to infection with Streptococcus suis serotype 31 in Thailand. BMC Infect Diseases. 15, 392 (2015).
- Fittipaldi, N., Segura, M., Grenier, D., Gottschalk, M. Virulence factors involved in the pathogenesis of the infection caused by the swine pathogen and zoonotic agent Streptococcus suis. Future Microbiology. 7 (2), 259-279 (2012).
- Hall-Stoodley, L., Costerton, J. W., Stoodley, P. Bacterial biofilms: from the natural environment to infectious diseases. Nature Reviews Microbiology. 2 (2), 95-108 (2004).
- Fuxman Bass, J. I., et al. Extracellular DNA: a major proinflammatory component of Pseudomonas aeruginosa biofilms. Journal of Immunology. 184 (11), 6386-6395 (2010).
- Isiaku, A. I., et al. Biofilm is associated with chronic streptococcal meningoencephalitis in fish. Microbial Pathogenesis. 102, 59-68 (2017).
- Oggioni, M. R., et al. Switch from planktonic to sessile life: a major event in pneumococcal pathogenesis. Molecular Microbiology. 61 (5), 1196-1210 (2006).
- Xiao, G., et al. Streptococcus suis small RNA rss04 contributes to the induction of meningitis by regulating capsule synthesis and by inducing biofilm formation in a mouse infection model. Veterinary Microbiology. 199, 111-119 (2017).
- Dominguez-Punaro, M. C., et al. Streptococcus suis serotype 2, an important swine and human pathogen, induces strong systemic and cerebral inflammatory responses in a mouse model of infection. Journal of Immunology. 179 (3), 1842-1854 (2007).
- Seitz, M., et al. A novel intranasal mouse model for mucosal colonization by Streptococcus suis serotype 2. Journal of Medical Microbiology. 61 (Pt 9), 1311-1318 (2012).
- Busque, P., Higgins, R., Caya, F., Quessy, S. Immunization of pigs against Streptococcus suis serotype 2 infection using a live avirulent strain. Canadian Journal of Veterinary Research. 61 (4), 275-279 (1997).
- Williams, A. E., Blakemore, W. F. Pathology of Streptococcal meningitis following intravenous intracisternal and natural routes of infection. Neuropathology and Applied Neurobiology. 4 (4), 345-356 (1990).
- Dominguez-Punaro, M. C., et al. Severe cochlear inflammation and vestibular syndrome in an experimental model of Streptococcus suis infection in mice. European Journal of Clinical Microbiology & Infectious Diseases. 31 (9), 2391-2400 (2012).
- Auger, J. P., Fittipaldi, N., Benoit-Biancamano, M. O., Segura, M., Gottschalk, M. Virulence Studies of Different Sequence Types and Geographical Origins of Streptococcus suis Serotype 2 in a Mouse Model of Infection. Pathogens. 5 (3), (2016).
- Chiavolini, D., et al. Method for inducing experimental pneumococcal meningitis in outbred mice. BMC Microbiology. 4, 36 (2004).
- Madsen, L. W., Svensmark, B., Elvestad, K., Jensen, H. E. Otitis interna is a frequent sequela to Streptococcus suis meningitis in pigs. Veterinary Pathology. 38 (2), 190-195 (2001).
- Holden, M. T., et al. Rapid evolution of virulence and drug resistance in the emerging zoonotic pathogen Streptococcus suis. PLoS One. 4 (7), e6072 (2009).
- Dominguez-Punaro Mde, L., et al. In vitro characterization of the microglial inflammatory response to Streptococcus suis, an important emerging zoonotic agent of meningitis. Infection and Immunity. 78 (12), 5074-5085 (2010).
- Hassan, A., et al. Evaluation of different detection methods of biofilm formation in the clinical isolates. Brazilian Journal of Infectious Diseases. 15 (4), 305-311 (2011).
- Vanier, G., et al. New putative virulence factors of Streptococcus suis involved in invasion of porcine brain microvascular endothelial cells. Microbial Pathogenesis. 46 (1), 13-20 (2009).
- Takeuchi, D., et al. The contribution of suilysin to the pathogenesis of Streptococcus suis meningitis. Journal of Infectious Diseases. 209 (10), 1509-1519 (2014).
- Tenenbaum, T., et al. Polar bacterial invasion and translocation of Streptococcus suis across the blood-cerebrospinal fluid barrier in vitro. Cellular Microbiology. 11 (2), 323-336 (2009).
