Biyoluminesen Bakteriler Kullanılarak Gerçek Zamanda Bir Akut Fare Pnömoni Modelinde Pnömokok virulans faktörlerinin etkisi aşağıdaki
Summary
Streptococcus pneumoniae ciddi toplum kökenli pnömoni ve dünya çapında 2 milyondan fazla kişinin ölümünden sorumludur neden lider patojen olduğunu. Spor ya da virülans karıştığı bakteriyel faktörlerin etkisi biyolüminesens bakterileri kullanarak akut fare pnömoni veya bakteriyemi modelinde gerçek zamanlı olarak izlenebilir.
Abstract
Pnömoni geliştirilmesinde önemli sağlık sorunları ve sanayileşmiş ülkelerden biridir ve önemli morbidite ve mortalite ile ilişkilidir. Bu hastalık bilgisi, yoğun bakım üniteleri (YBÜ) kullanılabilirliği ve güçlü antimikrobiyal ajanların ve etkili aşıların kullanımı ilerlemelere rağmen, ölüm oranları 1 yüksek kalır. Streptococcus pneumoniae toplum kökenli pnömoni önde gelen patojen (CAP) 'dir ve insanlarda bakteremi en yaygın nedenlerinden biridir. Bu patojen yüzey-açık adhesinler ve pnömoni ve invasif pnömokok hastalığının (IPD) katkıda hastalık oluşturma faktörlerinin bir usul ve araçları ile donatılmıştır. Bakteriyel spor veya hastalık oluşturma faktörlerinin in vivo rolünün değerlendirilmesi S. çözmek için büyük önem taşımaktadır pneumoniae patojenik mekanizmalar. Pnömoni, bakteriyemi ve menenjit fare modelleri Değişik at pnömokok faktörlerin etkisini belirlemek için kullanılmaktadırenfeksiyon aşamaları ferent. Burada burun içi veya biyolüminesens bakteri ile karın içi enfeksiyonlar sonrasında farelerde gerçek-zamanlı pnömokok yayılmasında izlemek için bir protokol açıklar. Sonuçlar, bir görüntüleme sistemi ile beraberindeki analiz yazılımı kullanılarak görüntülenmiştir ve değerlendirilebilir alt solunum yolu ve kandaki çarpma ve pnömokok yayılmasını göstermektedir.
Introduction
Virüsler veya bakterilerin neden olduğu solunum yolu enfeksiyonları, dünyadaki tüm ölüm yaklaşık üçte birini neden dünya çapında en sık görülen toplum kökenli veya klinik sorunlardan biri olmaya devam etmektedir. Anahtar bakteri türleri arasında Haemophilus influenzae ve Streptococcus pneumoniae 2 'dir. Bununla birlikte, bu bakteri türleri normal olarak doğal solunum yolları florasının bilinen bileşenleridir. Böylece bakteri taşıma invazif hastalık ve bağışıklık durumu veya bireylerin yatkınlıklar bağlı olarak belirli risk aynı zamanda. Asemptomatik kolonizasyon invazif hastalık tetiklenir. Streptococcus pneumoniae toplum kökenli pnömoni (TKP) ve insanlarda bakteriyemi en yaygın nedenlerinden birinin önde gelen patojen olduğunu. Sağlıklı bireylerde S. pneumoniae (pnömokok) genellikle patojenik bakteriler ile karşı karşıya, üst solunum yolu, asemptomatik ve zararsız kolonizerleridirama aynı zamanda Haemophilus spp patojenler ile kalıcı floranın. veya Staphylococcus aureus ve insan bağışıklık savunma sisteminin ilk satırı. Taşıyıcılık oranları küçük çocuklarda yüksek olduğu (% 37) ve 3-5 (% 58) kalabalık gündüz bakım merkezleri içinde bile yüksek. Genç nüfus ve yaşlı, taşıyıcıları ve nazofarenks sekresyonları 6 aerosol iletimi yoluyla pnömokokkustan alma, konjuge pnömokok aşıları (yetişkinlerde, çocuklarda ve 23-valan polisakkarid PPSV23 içinde PCV10 veya PCV13) birini kullanarak yüksek risk gruplarına ve aşılama ait Amerika Birleşik Devletleri (ABD) ve birçok Avrupa ülkesinde 4 önerilir. PCVS çocuklarda en yaygın serotipini kapsarken PPSV23, yetişkinlerde böylece verimli invazif pnömokok hastalıkları (IPD) önlenmesinde ABD ve Avrupa'da bakteremik pnömokok hastalıkları,% 90 ~ sorumludur serotiplerini kapsar. Sonuç olarak, IPD nedeniyle aşı türleri (VT) için gdrm vardıryüksek virulans potansiyeli ve antibiyotik direnç göstererek CED ama nonvaccine serotipleri 4,7-12 ortaya çıkmıştır. Rezervuar olarak nazofarenks zararlı lokal enfeksiyonlara başlatılması sinüs veya orta kulağına yaymak pnömokoklar için başlangıç noktasıdır. Hayatı tehdit eden bir CAP 4,13 sonuçlanan bronşlara ve akciğere solunum yoluyla direkt olarak yayılan Daha da önemlisi, pnömokokkinin. Akciğer enfeksiyonları genellikle bu şekilde kana yaymak için patojen etkinleştirme ve IPD neden doku ve bariyer imha ile eşlik eder. TKP ve IPD'nin olaylar bağışıklığı baskılanmış kişilerde yaş veya 4,13 en uç en yüksek bulunmaktadır. Yüksek zehirlilik ile bir patojene bir commensal gelen dönüşüm sorumlu koşullar tartışma sürüyor. Ancak, daha yüksek virülans ve antibiyotik direnç artışı ile birlikte konakçı duyarlılık ve evrimsel değişikliklerden uyum yanı sıra PNE üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu önerilmiştirumococcal enfeksiyonlar 14-16.
Patojen epitel hücreleri mukozal yakın temas aracılık adezinlerin çokluğu ile donatılmıştır. Hava yolu mukus üstesinden sonra, konukçu hücrelere pnömokokkal yapışmayı hücresel reseptörler ile yüzeye maruz kalan adezinlerin doğrudan etkileşimler yoluyla ve molekül 4,17,18 köprü gibi hücre dışı matris bileşenleri veya serum proteinleri istismar tarafından kolaylaştırılır. Gibi çok yönlü patojenler pnömokoklar da ana bağışıklık savunma mekanizmaları kaçırma katılan faktörler ile donatılmıştır. Ayrıca, bu tür sırasıyla akciğer, kan ve beyin omurilik sıvısı (CSF), 5,17,19,20 gibi çeşitli konak çevrelerde uyum kapasitesine sahiptir.
Patogenezi ve enflamatuar yanıtları ana bakteri faktörlerin etkisi pnömoni, bakteremi hayvan modellerinde incelenmiştir veya 21-25 menenjit. Bir insan patojen olmasına rağmen, bu modeller bizpnömokok doku tropizminin, virülans mekanizmaları veya pnömokok aşısı adayların korunabilirliğini deşifre ll-kurmuştur. Kendilenmiş fare suşlarının genetik arka pneumococci için duyarlılık belirler. CBA / Ca ve SJL farenin pnömokokal enfeksiyonlara 22 karşı daha duyarlı iken burun pnömokok ile enfekte olmuş BALB / c fareleri, dirençli olduğu bulunmuştur. Bu, insanlarda genetik arka plan ve ana savunma mekanizmalarına benzer enfeksiyonun sonucunu belirlemek, anlamına gelir. Bu nedenle, daha fazla çaba pnömokokal enfeksiyonlara karşı daha az duyarlı farelerin genomuna loci direnci çözmek için gereklidir. Bulgular in vivo virülans protokollere değişikliklere yol açmıştır. Bunun yerine sık sık geçmişte kullanılan doğal BALB / c farelerde, son derece duyarlı CD-1/MF1 outbred fare suşları bugünlerde sık sık kayıp fonksiyon-pnömokok virülansa veya uygunluk 26-28 faktörlerin etkisini incelemek için kullanılır. Dahası, kullanılabilirliğiBio-ışıldar pneumococci ve optik görüntüleme teknikleri enfeksiyonların gerçek zamanlı biyoluminesans bio sağlar. Pnömokok olarak optimize luxABCDE gen kaseti (plazmid pAUL-A Tn 4001 luxABCDE Km r) transposon mutagenez ile kromozomun tek bir entegrasyon alanı içine eklenir edilmiştir. Bioluminescent pnömokok hastalık oluşturma ya da spor faktörleri ve başka 26,28-31 bir anatomik yerinden itibaren translokasyona eksikliği olan pnömokok mutantların zayıflama değerlendirmek için kullanılmıştır.
Burada bir murin pnömoni veya sepsis modelinde pnömokok enfeksiyonlarının bio için bir protokol sağlamaktır. Burun içine veya intraperitoneal olarak enfekte olan farelerde amplifikasyonu ve biyolüminesans pnömokokkinin yayma kolay bir şekilde farklı zaman noktalarında bir optik görüntüleme sistemi ile aynı hayvan kullanılarak zaman içinde izlenebilir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hayvanlarda yapılan tüm deneyler, yerel yönetimler ve etik komisyonları tarafından onaylanmış olması gerekir. In vivo enfeksiyon deneylerde, enfekte hayvanların çeşitli ev sahibi niş bakteri yükü çeşitli zaman noktalarında Enfeksiyondan tespit edilmelidir. Bu deney koşulları altında, hayvanlara önce kan, nazofarenks, bronchoalvelar lavaj, ya da akciğer, dalak ve beyin gibi organlardan bakterilerin izolasyonu için feda edilmesi gerekir. Ev sahibi niş başına bakteri sayısını hes…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Laboratuarda araştırma SH Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG HA 3125/3-2, 3125/4-2 DFG HA) ve Eğitim ve Araştırma Federal Bakanlığı (Bmbf) Tıbbi Enfeksiyon Genomics (FKZ 0315828A) hibe tarafından desteklenmiştir.
Materials
| Todd Hewitt broth | Carl Roth, Karlsruhe, Germany | X936.1 | |
| Yeast extract | Carl Roth, Karlsruhe, Germany | 2363.2 | |
| Blood agar plates | Oxoid, Wesel, Germany | PB5039A | |
| Kanamycin | Carl Roth, Karlsruhe, Germany | T832.2 | |
| Erythromycin | Sigma-Aldrich,Taufkirchen, Germany | E6376 | |
| fetal bovine serum (FBS) | PAA Laboratories, Coelbe, Germany | A11-151 | |
| CD-1 mice, female | Charles River, Sulzfeld, Germany | CD1SIFE06W08W | female CD-1 mice, six to eight weeks old |
| Ketamin 500mg, Curamed injection solution | Schwabe-Curamed, Karlsruhe, Germany | ||
| Rompun 2%, injection solution | Bayer Animal Health, Monheim, Germany | ||
| BD Plastipak 1 ml syringes | Becton Dickinson, Heidelberg, Germany | 300015 | sterile Luer-Lok™ syringes with needle |
| Gel Loader Tips | peqlab | 81-13790 | MµltiFlex™ Tips |
| Hyaluronidase | Sigma-Aldrich | H3884-100mg | Hyaluronidase Type IV-S from Bovine test |
| Oxygen | Air Liquide, Düsseldorf, Germany | M1001L50R2A001 | |
| Isofluoran | Baxter, Unterschleißheim, Germany | ||
| pGEM-T Easy | Promega, Mannheim, Germany | ||
| Oligonucleotides | Eurofins MWG, Ebersberg, Germany | ||
| Qiaprep Spin Midiprep Kit | Qiagen, Hilden, Germany | 27104 | |
| PCR DNA purification kit | Qiagen, Hilden, Germany | 28106 | |
| Equipment | |||
| Living Image 4.1 software | Caliper Life Sciences/PerkinElmer, Rodgau, Germany | ||
| XGI-8 Gas Anesthesia System | Caliper Life Sciences/PerkinElmer, Rodgau, Germany | ||
| IVIS Spectrum Imaging System | Caliper Life Sciences/PerkinElmer, Rodgau, Germany | ||
| Biophotometer | Eppendorf AG, Hamburg, Germany |
Referências
- Niederman, M. S., et al. Guidelines for the management of adults with community-acquired pneumonia. Diagnosis, assessment of severity, antimicrobial therapy, and prevention. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 163, 1730-1754 (2001).
- WHO, The global burden of disease: 2004 update. World Health Organization. , (2008).
- Bogaert, D., et al. Colonisation by Streptococcus pneumoniae and Staphylococcus aureus in healthy children. Lancet. 363, 1871-1872 (2004).
- Gamez, G., Hammerschmidt, S. Combat pneumococcal infections: adhesins as candidates for protein-based vaccine development. Curr. Drug Targets. 13, 323-337 (2012).
- Mook-Kanamori, B. B., Geldhoff, M., vander Poll, T., Dvan de Beek, D. Pathogenesis and pathophysiology of pneumococcal meningitis. Clin. Microbiol. Rev. 24, 557-591 (2011).
- Musher, D. M. How contagious are common respiratory tract infections. N. Engl. J. Med. 348, 1256-1266 (2003).
- Brueggemann, A. B., Pai, R., Crook, D. W., Beall, B. Vaccine escape recombinants emerge after pneumococcal vaccination in the United States. PLoS Pathog. 3, (2007).
- Munoz-Almagro, C., et al. Emergence of invasive pneumococcal disease caused by nonvaccine serotypes in the era of 7-valent conjugate vaccine. Clin. Infect. Dis. 46, 174-182 (2008).
- Whitney, C. G. Impact of conjugate pneumococcal vaccines. Pediatr. Infect. Dis. J. 24, 729-730 (2005).
- Whitney, C. G., et al. Decline in invasive pneumococcal disease after the introduction of protein-polysaccharide conjugate vaccine. N. Engl. J. Med. 348, 1737-1746 (2003).
- Lynch, J. P., Zhanel, G. G. Streptococcus pneumoniae: epidemiology and risk factors, evolution of antimicrobial resistance, and impact of vaccines. Curr. Opin. Pulm. Med. 16, 217-225 (2010).
- Singleton, R. J., et al. Invasive pneumococcal disease caused by nonvaccine serotypes among Alaska native children with high levels of 7-valent pneumococcal conjugate vaccine coverage. JAMA. 297, 1784-1792 (2007).
- Dockrell, D. H., Whyte, M. K., Mitchell, T. J. Pneumococcal pneumonia: mechanisms of infection and resolution. Chest. 142, 482-491 (2012).
- Lieberman, T. D., et al. Parallel bacterial evolution within multiple patients identifies candidate pathogenicity genes. Nat. Genet. 43, 1275-1280 (2011).
- Yang, J., Tauschek, M., Robins-Browne, R. M. Control of bacterial virulence by AraC-like regulators that respond to chemical signals. Trends Microbiol. 19, 128-135 (2011).
- Young, B. C., et al. Evolutionary dynamics of Staphylococcus aureus during progression from carriage to disease. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 109, 4550-4555 (2012).
- Kadioglu, A., Weiser, J. N., Paton, J. C., Andrew, P. W. The role of Streptococcus pneumoniae virulence factors in host respiratory colonization and disease. Nat. Rev. Microbiol. 6, 288-301 (2008).
- Voss, S., Gamez, G., Hammerschmidt, S. Impact of pneumococcal microbial surface components recognizing adhesive matrix molecules on colonization. Mol. Oral Microbiol. 27, 246-256 (2012).
- Koppe, U., Suttorp, N., Opitz, B. Recognition of Streptococcus pneumoniae by the innate immune system. Cell. Microbiol. 14, 460-466 (2012).
- Paterson, G. K., Mitchell, T. J. Innate immunity and the pneumococcus. Microbiology. 152, 285-293 (2006).
- Gerber, J., et al. A mouse model of Streptococcus pneumoniae meningitis mimicking several features of human disease. Acta Neuropathol. 101, 499-508 (2001).
- Gingles, N. A., et al. Role of genetic resistance in invasive pneumococcal infection: identification and study of susceptibility and resistance in inbred mouse strains. Infect. Immun. 69, 426-434 (2001).
- Holmes, A. R., et al. The pavA gene of Streptococcus pneumoniae encodes a fibronectin-binding protein that is essential for virulence. Mol. Microbiol. 41, 1395-1408 (2001).
- Koedel, U., Klein, M., Pfister, H. W. New understandings on the pathophysiology of bacterial meningitis. Curr. Opin. Infect. Dis. 23, 217-223 (2010).
- Medina, E. Murine model of pneumococcal pneumonia. Methods Mol. Biol. 602, 405-410 (2010).
- Hartel, T., et al. Impact of glutamine transporters on pneumococcal fitness under infection-related conditions. Infect. Immun. 79, 44-58 (2011).
- Hermans, P. W., et al. The streptococcal lipoprotein rotamase A (SlrA) is a functional peptidyl-prolyl isomerase involved in pneumococcal colonization. J. Biol. Chem. 281, 968-976 (2006).
- Jensch, I., et al. PavB is a surface-exposed adhesin of Streptococcus pneumoniae contributing to nasopharyngeal colonization and airways infections. Mol. Microbiol. 77, 22-43 (2010).
- Kadioglu, A., et al. Pneumococcal protein PavA is important for nasopharyngeal carriage and development of sepsis. Mol. Oral Microbiol. 25, 50-60 (2010).
- Orihuela, C. J., Gao, G., Francis, K. P., Yu, J., Tuomanen, E. I. Tissue-specific contributions of pneumococcal virulence factors to pathogenesis. J. Infect. Dis. 190, 1661-1669 (2004).
- Francis, K. P., et al. Visualizing pneumococcal infections in the lungs of live mice using bioluminescent Streptococcus pneumoniae transformed with a novel gram-positive lux transposon. Infect. Immun. 69, 3350-3358 (2001).
- Basavanna, S., et al. The effects of methionine acquisition and synthesis on Streptococcus pneumoniae growth and virulence. PLoS One. 8, (2013).
- Hartel, T., et al. Characterization of central carbon metabolism of Streptococcus pneumoniae by isotopologue profiling. J. Biol. Chem. 287, 4260-4274 (2012).
- Hammerschmidt, S., et al. The host immune regulator factor H interacts via two contact sites with the PspC protein of Streptococcus pneumoniae and mediates adhesion to host epithelial cells. J. Immunol. 178, 5848-5858 (2007).
- Voss, S., et al. The choline-binding protein PspC of Streptococcus pneumoniae interacts with the C-terminal heparin-binding domain of vitronectin. J. Biol. Chem. , (2013).
- Cartwright, K. Pneumococcal disease in western Europe: burden of disease, antibiotic resistance and management. Eur. J. Pediatr. 161, 188-195 (2002).
- vander Linden, M., Al-Lahham, A., Nicklas, W., Reinert, R. R. Molecular characterization of pneumococcal isolates from pets and laboratory animals. PLoS One. 4, (2009).
- Brehm, , et al. Sequence of the adenine methylase gene of the Streptococcus faecalis plasmid pAM beta 1. Nucleic Acids Res. 15, 3177 (1987).
