Ontwerp van Cecal afbinding en punctie en Intranasal infectie Dual model van sepsis-geïnduceerde immunosuppressie
Summary
Dit protocol beschrijft technieken om besmettelijke resultaten te meten aan de onderliggende secundaire ziekenhuisinfecties in de immunosuppressieve voorwaarde, eerst door de oprichting van cecal afbinding/punctie muizen dan uitdagend hen met intranasal infectie Maak een klinisch relevant model van immunosuppressie sepsis.
Abstract
Sepsis, een ernstige en ingewikkelde levensbedreigende infectie, wordt gekenmerkt door een onbalans tussen Pro-en anti-inflammatoire reacties in meerdere organen. Met de ontwikkeling van therapieën, overleven de meeste patiënten de hyperinflammatory fase maar vorderen aan een immunosuppressieve fase, die de totstandkoming van secundaire besmettingen verhoogt. Daarom is een beter begrip van de pathogenese onderliggende secundaire ziekenhuis-verworven infecties in de immunosuppressieve fase tijdens sepsis is van enorm belang. Gemeld hier is een model om besmettelijke resultaten te testen door het creëren van Double-hit infecties bij muizen. Een standaard chirurgische ingreep wordt gebruikt om te induceren polymicrobiële peritonitis door cecal afbinding en punctie (CLP) en gevolgd door intranasal infectie van Staphylococcus aureus te simuleren longontsteking die zich in het immuunsysteem onderdrukking die vaak wordt gezien bij septische patiënten. Dit dubbele model kan weerspiegelen de immunosuppressieve toestand die zich voordoet bij patiënten met langdurige sepsis en de gevoeligheid voor secundaire infectie van ziekenhuis ontsteking. Vandaar, dit model biedt een eenvoudige experimentele benadering van de pathofysiologie van sepsis-geïnduceerde secundaire bacteriële longontsteking, die kunnen worden gebruikt voor het ontdekken van nieuwe behandelingen voor sepsis en de complicaties te onderzoeken.
Introduction
Sepsis initieert een complex samenspel van gastheer pro-inflammatoire en anti-inflammatoire processen en wordt gekenmerkt door een hyperinflammatory reactie en de daaropvolgende immuun dysfunctie1,2. Sepsis vertegenwoordigt een globale gezondheids prioriteit en veroorzaakt een hoog aantal sterfgevallen in intensieve zorgeenheden (Ic’s)3. De incidentie van sepsis wordt geschat op meer dan 30.000.000 gevallen wereldwijd per jaar, met sterftecijfers zo hoog als 30%, ondanks de vooruitgang in de ICU Management4,5. In 2017, de Wereldgezondheidsorganisatie een resolutie aangenomen ter verbetering van de preventie, diagnose en het beheer van deze dodelijke ziekte5. Recente studies hebben echter geïllustreerd dat de dood niet het gevolg is van primaire infectie bij ernstige septische patiënten, maar eerder van secundaire ziekenhuis infectie (met name longontsteking) die veroorzaakt door immunosuppressie6,7 . Daarom, het begrijpen van de mechanismen van waarom septische patiënten ontwikkelen secundaire infectie en het ontdekken van effectievere behandelingen zijn dringend vereist. Hierin, een tweevoudig model, ook wel bekend als een double-hit model, om de immunosuppressieve verschijnsel dat zich voordoet bij patiënten met langdurige sepsis studie wordt beschreven.
Als de gouden standaard experimentele model in onderzoek naar polymicrobiële sepsis, cecal afbinding en punctie (CLP) is een operatie gekenmerkt door blindedarm afbinding en perforatie, die bijdraagt aan polymicrobiële peritonitis en sepsis8,9 . De pathofysiologische proces en cytokine profielen, samen met de kinetiek en de omvang, zijn vergelijkbaar met klinische sepsis. De positie van de afbinding, de naald grootte die voor de punctie wordt gebruikt, en het aantal cecal puncties zijn belangrijke factoren die de mortaliteit na CLP beïnvloeden.
De ziekenhuis ontsteking is de belangrijkste oorzaak van sterfte bij kritisch zieke patiënten met sepsis. Het belangrijkste type van organismen veroorzakend strenge sepsis omvat Staphylococcus aureus (20,5%), Pseudomonas soorten (19,9%), Enterobacteriacae (hoofdzakelijk E. coli, 16,0%), en paddestoelen (19%). Ondertussen, hebben de recente studies een stijgende weerslag van gram-positieve organismen voorgesteld, die nu bijna net zo gemeenschappelijk zoals gram-negatieve besmettingen3zijn.
De methode beschreven in dit protocol omvat CLP, uitgevoerd als de “eerste hit” te induceren subdodelijke polymicrobiële peritonitis, die een immunosuppressie voorwaarde manifesteert. De procedure impliceert ook verdere intranasal instillatie van S. aureus als “tweede klap” om een klinisch relevant onderzoek platform te verstrekken.
Protocol
Representative Results
Discussion
Als het goudstandaard model voor sepsis onderzoek, CLP heeft een combinatie van drie beledigingen, met inbegrip van weefseltrauma veroorzaakt door de laparotomie, necrose als gevolg van afbinding van de blindedarm, en infectie als gevolg van microbiële lekkage die peritonitis veroorzaakt met translocatie van bacteriën in bloed8. Daarom, CLP bootst de complexiteit van de menselijke sepsis beter dan vele andere modellen. Echter, een grote beperking van de huidige CLP-model is het onvermogen om de …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd gesteund door nationale instituten van gezondheids subsidies R01 AI138203-01, AI109317-04, AI101973-01, en AI097532-01A1 aan M. W. De Universiteit van de kernfaciliteiten van de Noord-van Dakota werd gesteund door toekenning NIH (INBRE P20GM103442 en COBRE P20GM113123). Dit werk werd ook gesteund door het belangrijkste programma van de nationale stichting van de wetenschap van de aard van China (81530063) aan Jianxin Jiang. De financiers hadden geen rol in studie ontwerp, het verzamelen van gegevens en analyse, besluit te publiceren, of de voorbereiding van het manuscript. Wij danken Marvin leier (centrum voor landelijke gezondheid, Universiteit van Noord-Dakota) voor het maken van de video.
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).
