Design av Cecal ligation og punktering og intranasal infeksjon dual modell av sepsis-indusert immunsuppresjon
Summary
Denne protokollen beskriver teknikker for å måle smittsomme utfall underliggende sekundære sykehus-ervervet infeksjoner i immunsuppressiv tilstand, først ved å etablere cecal ligation/punktering mus deretter utfordre dem med intranasal infeksjon til opprette en klinisk relevant modell av immunsuppresjon sepsis.
Abstract
Sepsis, en alvorlig og komplisert livstruende infeksjon, er preget av en ubalanse mellom Pro-og anti-inflammatorisk respons i flere organer. Med utviklingen av terapier, de fleste pasienter overlever hyperinflammatory fasen, men fremgangen til en immunsuppressiv fase, noe som øker fremveksten av sekundære infeksjoner. Derfor, forbedret forståelse av patogenesen underliggende sekundære sykehus-ervervet infeksjoner i immunsuppressiv fasen under sepsis er av enorm betydning. Rapportert her er en modell for å teste smittsomme utfall ved å opprette dobbel-hit infeksjoner i mus. En standard kirurgisk prosedyre brukes til å indusere polymikrobielle peritonitt ved cecal ligation og punktering (CLP) og etterfulgt av intranasal infeksjon av Staphylococcus aureus for å simulere lungebetennelse forekommende i immunforsvaret undertrykkelse som ofte sett i pasienter med Denne doble modellen kan gjenspeile immunsuppressiv tilstand forekommer hos pasienter med langvarig sepsis og mottakelighet for sekundær infeksjon fra nosocomial lungebetennelse. Derfor gir denne modellen en enkel eksperimentell tilnærming for å undersøke patofysiologi av sepsis-indusert sekundær bakteriell lungebetennelse, som kan brukes til å oppdage romanen behandlinger for sepsis og dens komplikasjoner.
Introduction
Sepsis initierer et komplekst samspill av Host Pro-inflammatorisk og anti-inflammatoriske prosesser og er preget av en hyperinflammatory respons og påfølgende immune dysfunksjon1,2. Sepsis representerer en global helse prioritet og forårsaker et høyt antall dødsfall i intensivavdelinger (intensivavdelinger)3. Forekomsten av sepsis anslås å overstige 30 000 000 tilfeller over hele verden per år, med dødelighet så høyt som 30% til tross for fremskritt i ICU Management4,5. I 2017 vedtok verdenshelseorganisasjon en resolusjon for å forbedre forebygging, diagnostisering og forvaltning av denne dødelige sykdommen5. Men, nyere studier har illustrert at døden ikke skyldes primær infeksjon i alvorlig under-pasienter, men heller fra sekundær nosocomial infeksjon (spesielt lungebetennelse) som forårsaket av immunsuppresjon6,7 . Derfor, forstå mekanismene for hvorfor pasienter utvikle sekundær infeksjon og oppdage mer effektive behandlinger er presserende behov. Heri, en dobbel modell, også kjent som en dobbel-hit-modell, for å studere immunsuppressiv fenomenet forekommer hos pasienter med langvarig sepsis er beskrevet.
Som gull standard eksperimentell modell i forskning på polymikrobielle sepsis, cecal ligation og punktering (CLP) er en kirurgi preget av cecum ligation og perforering, som bidrar til polymikrobielle peritonitt og sepsis8,9 . Patofysiologiske prosessen og cytokin profiler, sammen med Kinetics og størrelsesorden, ligner klinisk sepsis. Ligation posisjon, nåle størrelse brukt til punktering og antall cecal hull er viktige faktorer som påvirker dødeligheten etter CLP.
Den nosocomial lungebetennelse er den ledende årsaken til dødelighet blant kritisk syke pasienter med sepsis. De viktigste type organismer forårsaker alvorlig sepsis inkluderer Staphylococcus aureus (20,5%), Pseudomonas arter (19,9%), Enterobacteriacae (hovedsakelig E. coli, 16,0%), og sopp (19%). I mellomtiden har nyere studier antydet en økende forekomst av gram-positive organismer, som nå er nesten like vanlig som gram-negative infeksjoner3.
Metoden beskrevet i denne protokollen involverer CLP, utført som “første treffet” for å indusere subletale polymikrobielle peritonitt, som manifesterer en immunsuppresjon tilstand. Prosedyren innebærer også påfølgende intranasal drypping av S. aureus som “Second hit” for å gi en klinisk relevant forskning plattform.
Protocol
Representative Results
Discussion
Som gull standard modell for sepsis forskning, CLP har en kombinasjon av tre fornærmelser, inkludert vevs traumer forårsaket av laparotomy, nekrose på grunn av ligation av cecum, og infeksjon som følge av mikrobiell lekkasje som forårsaker peritonitt med translokasjon av bakterier i blod8. Derfor etterligner CLP kompleksiteten av menneskelig sepsis bedre enn mange andre modeller. En stor begrensning av dagens CLP-modell er imidlertid manglende evne til å reflektere den mer langvarige fasen a…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbeidet ble støttet av National Institutes of Health Grants R01 AI138203-01, AI109317-04, AI101973-01, og AI097532-01A1 til M. W. University of North Dakota Core fasiliteter ble støttet av NIH tilskudd (INBRE P20GM103442 og COBRE P20GM113123). Dette arbeidet ble også støttet av den sentrale program for National Nature Science Foundation i Kina (81530063) til Jianxin Jiang. Oppdragsgivers hadde ingen rolle i studien design, datainnsamling og analyse, beslutning om å publisere, eller utarbeidelse av manuskriptet. Vi takker Marvin leier (Center for Rural Health, University of North Dakota) for å gjøre videoen.
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 |
Referências
- 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).
