En In Vitro -modell av en parallell-Plate perfusjon System å studere bakteriell tilslutning å pode vev
Summary
Vi beskriver en internt utviklet i vitro flow chamber modell, som gjør etterforskningen av bakteriell tilslutning til pode vev.
Abstract
Ulike valved rør og stent montert ventiler brukes til høyre ventrikkel utløp skrift (RVOT) ventil erstatning i pasienter med medfødte hjertesykdommer. Når du bruker protese materialer men, er disse grafts mottakelige for bakterieinfeksjoner og ulike vert svar.
Identifikasjon av bakteriell og vert faktorer som spiller en viktig rolle i endovascular tilslutning av mikroorganismer er viktig å forstå i Patofysiologien ved utbruddet av infeksjoner som infeksiøs endokarditt (IE) og å utvikle forebyggende strategier. Derfor er utviklingen av kompetente modeller å undersøke bakteriell vedheft fysiologiske skjær vilkår nødvendig. Her beskriver vi bruk av en nyutviklet i vitro perfusjon kammer basert på parallell plater som lar studiet av bakteriell tilslutning til forskjellige komponenter av pode vev som synlige ekstracellulær matrix og endotelceller inert områder . Denne metoden kombinert med colony-forming unit (CFU) teller er tilstrekkelig til å evalueres tilbøyelighet til pode materiale mot bakteriell vedheft under flyt. Videre kan, flow chamber systemet brukes til å undersøke hvilken rolle blod komponenter i bakteriell vedheft under skjær forhold. Vi viste at kilden til vev, overflate morfologi og bakterie-art spesifisitet ikke er den store avgjørende faktorer i bakteriell tilslutning til pode vev ved å bruke vår interne designet i vitro perfusjonsmåler modell.
Introduction
Gule stafylokokker (S. aureus) benytter en rekke virulens strategier for å omgå immunforsvar forsvar vertssystemet kolonisere biologiske eller ikke-biologiske overflater implantert i menneskelig sirkulasjon, som fører til alvorlige intravascular infeksjoner som sepsis og IE1,2,3,4,5. IE er fortsatt et viktig behandling forbindes komplikasjoner i pasienter etter implantasjon av protese hjertet ventiler mens individuelle faktorer som bidrar til utbruddet av IEare ikke ennå fullt ut forstått6,7. Under strømningsforhold møte bakterier skjær styrker, som de må overvinne for å overholde til fartøyet veggen8. Modeller, som tillater studere samspillet mellom bakterier og protese ventil vev eller endotelet under flyt, er interessante som de reflekterer i vivo situasjonen mer.
Flere spesifikke mekanismene lette bakteriell tilslutning til endotelceller (ECs) og utsatte subendothelial matrix (EFM) fører til vev kolonisering og modning av vegetasjon, som viktige, tidlige trinn i IE9. Ulike stafylokokk overflaten proteiner eller MSCRAMMs (mikrobiell overflaten komponentene gjenkjenne selvklebende matrix molekyler) har blitt beskrevet som meglere på vedheft til verten cellene og ECM proteiner av samspill med molekyler som fibronectin, fibrinogen, kollagen og von Willebrand faktor (VWF)8,10,11. Men i lys av intra molekylær folding av noen virulens faktorer, hovedsakelig studerte i statisk forhold, kan mange av disse interaksjoner ha forskjellige relevans endovascular infeksjoner i sirkulerende blod.
Derfor presenterer vi en internt utviklet i vitro parallell-plate flyt kammer modell, som lar vurdering av bakteriell tilslutning til forskjellige komponenter av ECM og ECs i sammenheng med vev grafts implantert i RVOT posisjon. Formålet med metoden beskrevet i dette arbeidet er å studere mekanismer for samhandling mellom bakterier og underliggende endovascular vev i strømningsforhold, som er nært knyttet til miljøet i vivo blodet patogener som S. aureus. Denne romanen tilnærming fokuserer på mottakelighet av pode vev overflater å bakteriell tilslutning til å identifisere mulige risikofaktorer for utvikling av IE.
Protocol
Representative Results
Discussion
Siste kliniske observasjoner gi spesiell oppmerksomhet til IE som en komplikasjon hos pasienter har gjennomgått ventil erstatning RVOT6,13. Dysfunksjon av implantert ventilen i IE er resultatet av bakteriell interaksjon med endovascular graftet fører til omfattende reaksjoner1,14-med inflammatoriske og procoagulant. Presentert romanen i vitro modellen tillot oss å undersøke om forskjeller i v…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Denne studien ble sponset av en bevilgning Research Fund KU Leuven (OT/14/097) gitt til RH. TRV var postdoktor CVE Research Foundation – Flandern (Belgia; Gi nummer – 12K0916N) og RH støttes av klinisk forskning fondet i UZ Leuven.
Materials
| Bovine Pericardium (BP) patch, Supple Peri-Guard Pericardium | Synovis Surgical Innovations, USA | PC-0404SN | |
| Bovine Jugular Vein conduits (BJV) | Contegra conduit; Medtronic Inc, USA | M333105D001 | |
| CH cryopreserved homograft | European Homograft Bank (EHB) | – | |
| Acu-Punch | Acuderm Inc, USA | P850 (8 mm); P1050 (10 mm) | |
| human Albumin | Flexbumin; Baxter, Belgium | BE171464 LOT:16G12C |
|
| Tryptic soy broth (TSB) | Fluka, Steinheim, Germany | 22092-500G | |
| Heart infusion broth (BHI) | Fluka | 53286-500G | |
| Phosphate buffered saline (PBS). | Gibco | 14190-094 | |
| 5(6)-Carboxyfluorescein N-hydroxysuccinimide ester (CF) | Sigma-Aldrich, Germany | 21878-100MG-F | |
| Peristaltic pump (MODEL ISM444B) | Ismatec BVP-Z Standard; Cole Parmer, Wertheim, Germany | 631942-2 | |
| Sonication bath | VWR Ultrasonic Cleaner; VWR, Radnor, Pa | 142-6044 | 230V/50 -60Hz 60VA; HF45kHz, 30W |
| ProLong Gold Antifade Mountant | Invitrogen by ThermoFisher | P36930 | |
| InCell Analyzer 2000 (fluorescence scanner) | GE Healthcare Life Sciences, Pittsburgh, Pa | 29027886 | |
| Arium Pro VF – ultrapure water – H2O MilliQ | Millipore | 87206462 | |
| Microscopic slides – Tissue Culture Chambers (1-well) | Sarstedt | 94.6140.102 | |
| 1-well on Lumox detachable | Sarstedt | 94.6150.101 | |
| Stainless Steel – surgical Blades | Swann-Morton | 311 | |
| Tygon Silicone Tubing, 1/8"ID x 1/4"OD | Cole-Parmer | EW-95702-06 | Temperature range: –80 to 200°C Sterilize: With ethylene oxide, gamma irradiation, or autoclave for 30 min, 15 psi of pressure |
| PharMed BPT Tubing | Saint-Gobain | AY242012 | Autoclavable 30 min at 121°C |
| Tygon LMT-55 Tubing | Saint Gobain Performance Plastics™ | 15312022 | |
| Thermostat | BMG BIOMEDIZINTECHNIK | 300-0042 | 230V, 90VA, 50Hz |
Referências
- Que, Y. A., Moreillon, P. Infective endocarditis. Nature Reviews Cardiology. 8 (6), 322-336 (2011).
- Werdan, K., et al. Mechanisms of infective endocarditis: pathogen-host interaction and risk states. Nature Reviews Cardiology. 11 (1), 35-50 (2014).
- Moreillon, P., Que, Y. A. Infective endocarditis. The Lancet. 363 (9403), 139-149 (2004).
- Jalal, Z., et al. Selective propensity of bovine jugular vein material to bacterial adhesions: An in vitro study. International Journal of Cardiology. 198, 201-205 (2015).
- Sharma, A., Cote, A. T., Hosking, M. C. K., Harris, K. C. A Systematic Review of Infective Endocarditis in Patients With Bovine Jugular Vein Valves Compared With Other Valve Types. JACC Cardiovascular Interventions. 10 (14), 1449-1458 (2017).
- Malekzadeh-Milani, S., et al. Incidence and predictors of Melody(R) valve endocarditis: a prospective study. Archives of Cardiovascular Diseases. 108 (2), 97-106 (2015).
- Hill, E. E., et al. Management of prosthetic valve infective endocarditis. American Journal of Cardiology. 101 (8), 1174-1178 (2008).
- Claes, J., et al. Clumping factor A, von Willebrand factor-binding protein and von Willebrand factor anchor Staphylococcus aureus to the vessel wall. Journal of Thrombosis and Haemostasis. 15 (5), 1009-1019 (2017).
- Fowler, T., et al. Cellular invasion by Staphylococcus aureus involves a fibronectin bridge between the bacterial fibronectin-binding MSCRAMMs and host cell beta1 integrins. European Journal of Cell Biology. 79 (10), 672-679 (2000).
- Patti, J. M., Hook, M. Microbial adhesins recognizing extracellular matrix macromolecules. Current Opinion in Cell Biology. 6 (5), 752-758 (1994).
- Massey, R. C., et al. Fibronectin-binding protein A of Staphylococcus aureus has multiple, substituting, binding regions that mediate adherence to fibronectin and invasion of endothelial cells. Cellular Microbiology. 3 (12), 839-851 (2001).
- Jashari, R., et al. Belgian and European experience with the European Homograft Bank (EHB) cryopreserved allograft valves–assessment of a 20 year activity. Acta Chirurgica Belgica. 110 (3), 280-290 (2010).
- Cheatham, J. P., et al. Clinical and hemodynamic outcomes up to 7 years after transcatheter pulmonary valve replacement in the US melody valve investigational device exemption trial. Circulation. 131 (22), 1960-1970 (2015).
- Que, Y. A., et al. Fibrinogen and fibronectin binding cooperate for valve infection and invasion in Staphylococcus aureus experimental endocarditis. The Journal of Experimental Medicine. 201 (10), 1627-1635 (2005).
- Veloso, T. R., et al. Bacterial adherence to graft tissues in static and flow conditions. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 155 (1), 325-332 (2018).
- Liesenborghs, L., Verhamme, P., Vanassche, T. Staphylococcus aureus, master manipulator of the human hemostatic system. Journal of Thrombosis and Haemostasis. 16 (3), 441-454 (2018).
- Chiu, J. J., et al. Shear stress increases ICAM-1 and decreases VCAM-1 and E-selectin expressions induced by tumor necrosis factor-[alpha] in endothelial cells. Artheriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 24 (1), 73-79 (2004).
- Jockenhoevel, S., Zund, G., Hoerstrup, S. P., Schnell, A., Turina, M. Cardiovascular tissue engineering: a new laminar flow chamber for in vitro improvement of mechanical tissue properties. ASAIO Journal. 48 (1), 8-11 (2002).
- Veltrop, M. H. A. M., et al. Bacterial Species- and Strain-Dependent Induction of Tissue Factor in Human Vascular Endothelial Cells. Infection and Immunity. 67 (11), 6130-6138 (1999).
