تصميم ربط الدقّة النسّية والثقب والعدوى داخل الأنف نموذج مزدوج للكبت المناعي الناجم عن الإنتان
Summary
يصف هذا البروتوكول تقنيات لقياس النتائج المعدية الكامنة وراء العدوى الثانوية المكتسبة من المستشفيات في حالة كبت المناعة، أولاً عن طريق إنشاء ربط/ثقب الفئران بعد ذلك تحديها بعدوى داخل الأنف إلى إنشاء نموذج ذات صلة سريريا من الإنتان كبت المناعة.
Abstract
الإنتان، وهو عدوى شديدة ومعقدة تهدد الحياة، ويتميز بعدم التوازن بين الاستجابات المؤيدة والمضادة للالتهابات في أجهزة متعددة. مع تطور العلاجات، ومعظم المرضى البقاء على قيد الحياة في مرحلة فرط الالتهاب ولكن التقدم إلى مرحلة كبت المناعة، مما يزيد من ظهور الالتهابات الثانوية. ولذلك، فإن تحسين فهم المسببات المرضية التي تكمن وراء الإصابات الثانوية المكتسبة في المستشفيات في مرحلة كبت المناعة أثناء الإنتان أمر ذو أهمية هائلة. ذكرت هنا هو نموذج لاختبار النتائج المعدية عن طريق خلق التهابات مزدوجة في الفئران. يتم استخدام إجراء جراحي قياسي للحث على التهاب البيريتون ات متعدد الميكروبات بواسطة ربط الخلايا الهوائية وثقب (CLP) وتليها عدوى داخل الأنف من المكورات العنقودية الذهبية لمحاكاة الالتهاب الرئوي الذي يحدث في قمع المناعة التي كثيرا ما ينظر إليها في المرضى الذين يعانون من التعفن. هذا النموذج المزدوج يمكن أن تعكس حالة كبت المناعة التي تحدث في المرضى الذين يعانون من الإنتان المطول والتعرض للعدوى الثانوية من الالتهاب الرئوي اللاعوري. وبالتالي، يوفر هذا النموذج نهجا تجريبيا بسيطا للتحقيق في وظائف الأعضاء المرضية للالتهاب الرئوي البكتيري الثانوي الناجم عن الإنتان، والتي يمكن استخدامها لاكتشاف علاجات جديدة للتعفن ومضاعفاته.
Introduction
الإنتان يبدأ تفاعل معقد من المضيف الموالية للالتهابات والعمليات المضادة للالتهابات ويتميز استجابة فرط الالتهاب والخلل المناعي اللاحقة1،2. يمثل الإنتان أولوية صحية عالمية ويسبب عدداً كبيراً من الوفيات في وحدات العناية المركزة (ICUs)3. ويقدر معدل حدوث الإنتان بأكثر من 30 مليون حالة في جميع أنحاء العالم سنويا، مع ارتفاع معدلات الوفيات إلى 30 في المائة على الرغم من التقدم المحرز في إدارة وحدة العناية المركزة4و5. في عام 2017، اعتمدت منظمة الصحة العالمية قرارا لتحسين الوقاية والتشخيص، وإدارة هذا المرض القاتل5. ومع ذلك، أظهرت الدراسات الحديثة أن الوفاة لا تنتج عن العدوى الأولية في المرضى الذين يعانون من التفسخ الشديد ولكن بدلا من ذلك من العدوى الثانوية اللاهوائية (وخاصة الالتهاب الرئوي) التي تسببها كبت المناعة6،7 . لذلك، فهم آليات لماذا المرضى التفسخ تطوير العدوى الثانوية واكتشاف علاجات أكثر فعالية مطلوبة على وجه السرعة. هنا، يتم وصف نموذج مزدوج، والمعروف أيضا باسم نموذج ضرب مزدوج، لدراسة ظاهرة كبت المناعة التي تحدث في المرضى الذين يعانون من الإنتان المطول.
كما النموذج التجريبي معيار الذهب في البحوث على الإنتان متعدد الميكروبات، وربط الدق والثقب (CLP) هي عملية جراحية تتميز ربط وثقب، مما يسهم في التهاب البكاء متعدد الميكروبات والإنتان8،9 . العملية الفسيولوجية المرضية وملامح السيتوكين، جنبا إلى جنب مع الحركية والحجم، هي مماثلة للتعفن السريري. وضع الربط، وحجم الإبرة المستخدمة للثقب، وعدد من الثقوب الدقّة هي العوامل الرئيسية التي تؤثر على الوفيات بعد CLP.
الالتهاب الرئوي اللاوسطي هو السبب الرئيسي للوفيات بين المرضى الذين يعانون من أمراض خطيرة مع الإنتان. ويشمل النوع الرئيسي من الكائنات التي تسبب الإنتان الحاد المكورات العنقودية الذهبية (20.5 في المائة)، وأنواع الزائفة (19.9 في المائة)، والبكتيريا المعوية (أساساً الإشريكية القولونية، 16.0 في المائة)، والفطريات (19 في المائة). وفي الوقت نفسه، أشارت الدراسات الحديثة إلى زيادة حدوث الكائنات الحية إيجابية الغرام، والتي هي الآن تقريبا شائعة مثل الالتهابات السلبية للجرام3.
الطريقة الموصوفة في هذا البروتوكول تنطوي على CLP, يؤديها “الضربة الأولى” للحث على التهاب البيريتونات متعددة الميكروبات شبه القاتلة, الذي يظهر حالة كبت المناعة. ويشمل الإجراء أيضا ً تَسَمَلُسَاً داخل الأنف لاحقاً لـ S. aureus على أنه “الضربة الثانية” لتوفير منصة بحثية ذات صلة سريرياً.
Protocol
Representative Results
Discussion
كنموذج معيار الذهب لأبحاث الإنتان، CLP لديه مزيج من ثلاث إهانات، بما في ذلك صدمة الأنسجة الناجمة عن استئصال البطن، نخر بسبب ربط cecum، والعدوى نتيجة للتسرب الميكروبي الذي يسبب التهاب الجنب مع نقل من البكتيريا في الدم8. لذلك، CLP يحاكي تعقيد الإنتان البشري أفضل من العديد من النماذج …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وقد تم دعم هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية للمنح الصحية R01 AI138203-01، AI109317-04، AI101973-01، و AI097532-01A1 إلى M. W. وقد تلقت المرافق الأساسية لجامعة نورث داكوتا دعماً من المنح التي تمنحها المعاهد القومية للصحة (INBRE P20GM103442 وCOBRE P20GM113123). كما دعم هذا العمل البرنامج الرئيسي للمؤسسة الوطنية لعلوم الطبيعة في الصين (81530063) إلى جيانشين جيانغ. لم يكن للممولين أي دور في تصميم الدراسة، وجمع البيانات وتحليلها، وقرار نشر، أو إعداد المخطوطة. نشكر مارفن ليير (مركز الصحة الريفية، جامعة داكوتا الشمالية) على صنع الفيديو.
Materials
| 21 G 1 ½ Needle | BD | BD305167 | |
| ACK lysing buffer | Gibco | A10492-01 | |
| Anti-mouse CD11b antibody | Biolegend | 101201 | |
| Anti-mouse Ly-6G/Ly-6C (Gr-1) antibody | Biolegend | 108401 | |
| C57BL/6 mice | Harlan (Indianapolis) | C57BL/6NHsd | |
| Desk light | General Supply | General Supply | |
| Disinfecting wipes | Clorox | B07NV5JMCS | |
| Electric razor | General Supply | General Supply | |
| ELISA kits (mouse IL-1β, IL-6 and TNFα) | Invitrogen | 88-7013, 88-7064, and 88-7324 | |
| Iodine | Dynarex | B003U463PY | PVP Iodine Wipes |
| Ketamine | FORT DODGE | NDC 0856-2013-01 | Amine hydrochloride injection |
| Laboratory scale | General Supply | General Supply | |
| LB Agar, Miller | Fisher Scientific | BP1425-500 | Molecular genetics, powder |
| Micropipette | ErgoOne | 7100-1100 | |
| Normal saline | General Supply | General Supply | |
| Polylined towel | CardinalHealth, Convertors | 3520 | Surgical drape, sterile, for single use only |
| Silk suture, 4-0 | DAVIS & GECK | 1123-31 | |
| Small animal needle holder | General Supply | General Supply | |
| Small animal surgery scissors | General Supply | General Supply | |
| Small animal surgical forceps | General Supply | General Supply | |
| Staphylococcus aureus | ATCC | 13301 | |
| Warm pad | General Supply | General Supply | |
| Xylazine | Alfa Aesar | 7361-61-7 |
References
- Singer, M., et al. The Third International Consensus Definitions for Sepsis and Septic Shock (Sepsis-3). JAMA. 315 (8), 801-810 (2016).
- Delano, M. J., Ward, P. A. The immune system’s role in sepsis progression, resolution, and long-term outcome. Immunological Reviews. 274 (1), 330-353 (2016).
- Mayr, F. B., Yende, S., Angus, D. C. Epidemiology of severe sepsis. Virulence. 5 (1), 4-11 (2014).
- Fleischmann, C., et al. Assessment of Global Incidence and Mortality of Hospital-treated Sepsis. Current Estimates and Limitations. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 193 (3), 259-272 (2016).
- Reinhart, K., et al. Recognizing Sepsis as a Global Health Priority – A WHO Resolution. The New England Journal of Medicine. 377 (5), 414-417 (2017).
- Boomer, J. S., et al. Immunosuppression in patients who die of sepsis and multiple organ failure. JAMA. 306 (23), 2594-2605 (2011).
- Hotchkiss, R. S., Monneret, G., Payen, D. Sepsis-induced immunosuppression: from cellular dysfunctions to immunotherapy. Nature Reviews Immunology. 13 (12), 862-874 (2013).
- Dejager, L., Pinheiro, I., Dejonckheere, E., Libert, C. Cecal ligation and puncture: the gold standard model for polymicrobial sepsis?. Trends in Microbiology. 19 (4), 198-208 (2011).
- Rittirsch, D., Huber-Lang, M. S., Flierl, M. A., Ward, P. A. Immunodesign of experimental sepsis by cecal ligation and puncture. Nature Protocols. 4 (1), 31-36 (2009).
- Hugunin, K. M. S., Fry, C., Shuster, K., Nemzek, J. A. Effects of tramadol and buprenorphine on select immunologic factors in a cecal ligation and puncture model. Shock. 34 (3), 250-260 (2010).
- He, S., et al. Annexin A2 Modulates ROS and Impacts Inflammatory Response via IL-17 Signaling in Polymicrobial Sepsis Mice. PLoS Pathogens. 12 (7), 23 (2016).
- Pu, Q. Q., et al. Atg7 Deficiency Intensifies Inflammasome Activation and Pyroptosis in Pseudomonas Sepsis. Journal of Immunology. 198 (8), 3205-3213 (2017).
- Zanotti-Cavazzoni, S. L., et al. Fluid resuscitation influences cardiovascular performance and mortality in a murine model of sepsis. Intensive Care Medicine. 35 (4), 748-754 (2009).
- Chin, W., et al. A macromolecular approach to eradicate multidrug resistant bacterial infections while mitigating drug resistance onset. Nature Communications. 9 (1), 917 (2018).
- Nascimento, D. C., et al. IL-33 contributes to sepsis-induced long-term immunosuppression by expanding the regulatory T cell population. Nature Communications. 8, 14919 (2017).
- Deng, D., et al. Systematic investigation on the turning point of over-inflammation to immunosuppression in CLP mice model and their characteristics. International Immunopharmacology. 42, 49-58 (2017).
