Infection des voies urinaires chez un modèle Animal petit : cathétérisme transuréthrale de souris mâles et femelles
Summary
Le modèle établi de cathétérisme transuréthrale de la souris permet l’étude des pathologies de la vessie, y compris les infections urinaires, mais ne peut être effectué chez les femelles. Un nouveau modèle de mâle instillation transurétrale, présenté ici, permettra des recherches dans une région marquée par fortes différences cliniques et épidémiologiques entre les sexes.
Abstract
Infections des voies urinaires (IVU) sont extrêmement répandues dans le monde entier, encourir une morbidité significative et des dépenses associées aux soins. Petits modèles animaux, qui reflètent la progression et l’établissement de la maladie, permettent la dissection des interactions hôte-pathogène et génération d’immunité aux infections. Chez la souris, l’instillation intravésicale des uropathogènes e. coli, l’agent causal dans plus de 85 % de la communauté acquis UTI, reprend bon nombre des étapes de l’infection chez les humains. Jusqu’à récemment, toutefois, UTI pourrait seulement être modélisé chez les femelles. Cette limitation a freiné l’étude des différences liées au sexe dans l’infection urinaire, mais aussi des autres pathologies de la vessie, comme le cancer. Nous décrivons ici une méthode pour inculquer des souris mâles qui permet une comparaison directe entre mâles et femelles animaux et fournir un protocole détaillé afin d’évaluer le tissu de la vessie par cytométrie en flux comme un moyen de mieux comprendre les réactions de l’hôte à l’infection. Ensemble, ces approches facilitera l’identification des facteurs de l’hôte qui contribuent à des biais de sexe observées dans l’infection urinaire et d’autres maladies associées à la vessie.
Introduction
Infections des voies urinaires (IVU) sont l’une des infections plus courantes dans les pays développés,1. Les taux d’infection sont similaires entre les femmes et les hommes chez les nouveau-nés et les personnes âgées2. Premenopausal femmes adultes, cependant, ont une incidence beaucoup plue d’UTI extra-hospitalière par rapport aux hommes2,3. Étant donné que cette maladie produit des effets principalement femmes, recherche fondamentale et clinique vise une écrasante majorité le UTI chez les femelles. Toutefois, l’infection urinaire chez les hommes est un défi de santé importants et sous-étudié4. En effet, infection urinaire chez les hommes sont associés à une morbidité plus élevée, ces infections sont habituellement définies sous la forme compliquée4,5.
À mesure que notre compréhension du rôle central des biais de sexe dans la physiologie et la pathologie évolue, nouvelles méthodes sont nécessaires pour explorer cet aspect précédemment négligé de la maladie. Différences entre les sexes jouent un rôle essentiel dans l’immunité et infection ; les femelles ont une incidence plus élevée d’une maladie auto-immune, tandis que les mâles sont plus sensibles à certaines infections, telles que la tuberculose, le paludisme et le VIH6,7. Cancer de la vessie, une autre pathologie urologique, est significativement plus fréquent chez les hommes que chez les femmes, et plusieurs études ont montré un rôle des androgènes dans le développement d’une tumeur maligne8,9,10,11 ,,12. Notamment, toutefois, l’enquête de thérapies intravésicale pour cancer de la vessie est effectuée exclusivement chez les femelles, en raison de l’incapacité de section à plusieurs reprises des souris mâles13.
L’étude de la pathogenèse de l’infection urinaire s’appuie fortement sur les modèles de rongeurs d’infection (par exemple, les souris et rats). Les modèles murins d’infection urinaire peuvent employer uropathogènes isolé à l’origine d’infections humaines, comme uropathogènes e. coli (UPEC), Klebsiella, Enterococcus, Staphylococcus, Proteusou14. En général, les bactéries sont introduits dans la vessie par cathétérisme de l’urètre. Suite à une infection, des vessies et des reins peut être enlevée pour évaluer les paramètres spécifiques de l’infection, tels que la colonisation bactérienne, des lésions tissulaires ou hôte réponse immunitaire15,16. Universellement, cependant, seulement les animaux femelles sont utilisés pour la recherche de l’UTI. En effet, plusieurs études ont noté que, pour des raisons anatomiques, cathétérisme des souris mâles n’est pas possible de13,17,18,19. Plus récemment, une approche chirurgicale à l’instillation mâle a été décrit, dans laquelle l’abdomen est ouvert, la vessie est déplacée à l’extérieur en appliquant une légère pression à l’ouverture dans l’abdomen et bactéries sont injectées dans la vessie de20. Cette approche permet l’infection masculine, au prix d’une intervention chirurgicale. Ainsi, un bémol majeur de cette approche comprend l’influence de l’inflammation, sur l’issue de l’infection, tels que le potentiel de provoquer une réponse anti-inflammatoire de cicatrisation de l’ incision21. Comme nos intérêts incluent la compréhension des préjugés sexuels en réponse à la maladie, nous avons développé une méthode d’instillation intravésicale bactérienne chez les souris mâles qui correspond le mieux à l’approche transuréthrale non-chirurgicale longtemps utilisée chez des rongeurs femelles22 .
Notre modèle s’appuie sur une méthodologie éprouvée et offre la possibilité de comparer directement la réponse immunitaire de hôte à l’infection urinaire chez les animaux mâles et femelles. Cette méthode va permettre la dissection des différences fondées sur le sexe dans l’infection et potentiellement offrir des indices moléculaires et cellulaires pour les différences marquées dans la sensibilité et la réponse à l’infection entre les sexes. En outre, ce modèle a valeur au-delà des études de l’UTI, permettant la mise en place de modèles d’étude d’autres maladies associées à la vessie, comme le cancer de la vessie, prostatite, sous – ou over – active les syndrome de la vessie et la cystite interstitielle.
Protocol
Representative Results
Discussion
Instillation transuréthrale de souris mâles vous propose de nombreuses nouvelles possibilités de recherche sur l’influence du sexe sur la maladie muqueuse de la vessie, mais présente aussi plusieurs défis. Avant tout, une seule limitation est que l’instillation au départ pourrait pour être techniquement difficile, ce qui entraîne une inflammation excessive durant l’insertion du cathéter. Amélioration de la technique est possible par l’instillation de souris mortes avec une solution colorée, comme color…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nous remercions le Dr Matthieu Rousseau pour une lecture critique du manuscrit et le laboratoire d’immunobiologie dendritiques pour leurs points de vue utiles lors de l’élaboration du présent protocole et le projet. Ce travail a été soutenu en partie par le financement de l’Union européenne septième Programme Marie Curie Action-cadre (PCIG11-GA-2012-3221170 et l’Immuno-oncologie LabEx (ami).
Materials
| BD Insyte Autoguard Shielded IV Catheters 24G, 0.7 mm external diameter, 14 mM long | BD Medical | 381811 or 381411* | * catalog number is country-dependent |
| inoculating loop | Greiner Bio-One | 731171 | |
| LB Miller broth | Difco | 244620 | |
| LB Miller agar | Difco | 244520 | |
| Cuvettes | Bio-rad | 223-9955 | |
| syringes | B Braun | 9166017V | |
| Thumb (Adson) forceps | Fine Science Tools | 11006-12 | |
| 5 mL tubes, polypropylene | Falcon | 352063 | |
| Tissue Ruptor disposable probes | Qiagen | 990890 | |
| 15 mL flip cap tubes | Thermo Scientific | 362694 | |
| DNAse | Invitrogen | 18047019 | |
| Liberase TM | Sigma-Aldrich | 5401119001 | should be aliquotted and stored at -20 °C to avoid repeated freeze-thaw |
| 100 µM MACS SmartStrainers | Miltenyi | 130-098-463 | compatible with 15 mL tubes, preferred |
| 100 µm cell strainers | Falcon | 352360 | compatible with 50 mL tubes, if MACS Smart Strainers are not available |
| 96 well plate | Falcon | 353077 | |
| Fc block | BD Pharmingen | 553142 | anti-CD16/CD32 |
| anti-mouse CD45 antibody | BD Biosciences | 561487 | many different fluorescent conjugation options are available |
| 5 mL tubes polystyrene with filter cap | Falcon | 352235 | |
| insulin syringe | Terumo | BS05M2913 | |
| hand held homogenizer | Qiagen | 9001272 | TissueRuptor |
| flow cytometer | BD Biosciences | N/A | Fortessa SORP |
| Flow cytometry software | BD Biosciences | N/A | Diva |
Referências
- Hooton, T. M., Stamm, W. E. Diagnosis and treatment of uncomplicated urinary tract infection. Infect Dis Clin North Am. 11 (3), 551-581 (1997).
- Harper, M., Fowlis, G. Management of urinary tract infections in men. Trends in Urology, Gynaecology & Sexual Health. 12 (1), 30-35 (2007).
- Foxman, B. The epidemiology of urinary tract infection. Nat Rev Urol. 7 (12), 653-660 (2010).
- Lipsky, B. A. Urinary tract infections in men. Epidemiology, pathophysiology, diagnosis, and treatment. Ann Intern Med. 110 (2), 138-150 (1989).
- Conway, L. J., Carter, E. J., Larson, E. L. Risk Factors for Nosocomial Bacteremia Secondary to Urinary Catheter-Associated Bacteriuria: A Systematic Review. Urol Nurs. 35 (4), 191-203 (2015).
- Markle, J. G., Fish, E. N. SeXX matters in immunity. Trends Immunol. 35 (3), 97-104 (2014).
- Yu, C. Y., Whitacre, C. C. Sex, MHC and complement C4 in autoimmune diseases. Trends Immunol. 25 (12), 694-699 (2004).
- Castelao, J. E., et al. Gender- and smoking-related bladder cancer risk. J Natl Cancer Inst. 93 (7), 538-545 (2001).
- Donsky, H., Coyle, S., Scosyrev, E., Messing, E. M. Sex differences in incidence and mortality of bladder and kidney cancers: national estimates from 49 countries. Urol Oncol. 32 (1), 40-e31 (2014).
- Garg, T., et al. Gender Disparities in Hematuria Evaluation and Bladder Cancer Diagnosis: A Population-Based Analysis. J Urol. , (2014).
- Dobruch, J., et al. Gender and Bladder Cancer: A Collaborative Review of Etiology, Biology, and Outcomes. Eur Urol. , (2015).
- Hsu, J. W., et al. Decreased tumorigenesis and mortality from bladder cancer in mice lacking urothelial androgen receptor. Am J Pathol. 182 (5), 1811-1820 (2013).
- El Behi, M., et al. An essential role for decorin in bladder cancer invasiveness. EMBO Mol Med. 5 (12), 1835-1851 (2013).
- Foxman, B. Epidemiology of urinary tract infections: incidence, morbidity, and economic costs. Am J Med. 113, 05S-13S (2002).
- Ingersoll, M. A., Kline, K. A., Nielsen, H. V., Hultgren, S. J. G-CSF induction early in uropathogenic Escherichia coli infection of the urinary tract modulates host immunity. Cell Microbiol. 10 (12), 2568-2578 (2008).
- Mora-Bau, G., et al. Macrophages Subvert Adaptive Immunity to Urinary Tract Infection. PLoS Pathog. 11 (7), e1005044 (2015).
- Oliveira, P. A., et al. Technical Report: Technique of Bladder Catheterization in Female Mice and Rats for Intravesical Instillation in Models of Bladder Cancer. (Conference Title)39th Scand-LAS and ICLAS Joint Meeting. 36, 5-9 (2009).
- Seager, C. M., et al. Intravesical delivery of rapamycin suppresses tumorigenesis in a mouse model of progressive bladder cancer. Cancer Prev Res (Phila). 2 (12), 1008-1014 (2009).
- Hagberg, L., et al. Ascending, unobstructed urinary tract infection in mice caused by pyelonephritogenic Escherichia coli of human origin). Infect Immun. 40 (1), 273-283 (1983).
- Olson, P. D., Hruska, K. A., Hunstad, D. A. Androgens Enhance Male Urinary Tract Infection Severity in a New Model. J Am Soc Nephrol. , (2015).
- Knipper, J. A., et al. Interleukin-4 Receptor alpha Signaling in Myeloid Cells Controls Collagen Fibril Assembly in Skin Repair. Immunity. 43 (4), 803-816 (2015).
- Hung, C. S., Dodson, K. W., Hultgren, S. J. A murine model of urinary tract infection. Nat Protoc. 4 (8), 1230-1243 (2009).
- Wright, K. J., Seed, P. C., Hultgren, S. J. Development of intracellular bacterial communities of uropathogenic Escherichia coli depends on type 1 pili. Cell Microbiol. 9 (9), 2230-2241 (2007).
