הערכה של סמן ביולוגי אמין במודל של אלח דם של אלח דם של אלח דם הנגרם על-ידי נקב
Summary
פרוטוקול זה מציג את הפרטים האופרטיביים של קשירת cecal ונקב (CLP) במודל עכבר של אלח דם. CLP היא אחת הטכניקות הנפוצות ביותר ליצירת מודל חייתי של אלח דם. לכן, נדרש פרוטוקול CLP סטנדרטי להשגת תוצאות מחקר אמינות.
Abstract
אלח דם היא מחלה מסכנת חיים ומתפתחת במהירות הגורמת למיליוני מקרי מוות מדי שנה ברחבי העולם. חוקרים עשו מאמצים אדירים להבהיר את הפתופיזיולוגיה של אלח דם באמצעות מודלים שונים של בעלי חיים; מודל העכבר של אלח דם המושרה על ידי קשירת cecal ונקב (CLP) נמצא בשימוש נרחב במעבדות. שלושת ההיבטים הטכניים המשפיעים על חומרתו ושכפולו של מודל CLP הם אחוז הצקום הקשור, גודל המחט המשמשת לניקוב cecal, ונפח הצואה הנדחקת לחלל הבטן. האבחנה המהירה והספציפית של אלח דם היא גורם מכריע המשפיע על התוצאה. תקן הזהב לאבחון אלח דם הוא תרבית מיקרוביאלית; עם זאת, תהליך זה גוזל זמן ולעיתים אינו מדויק. הזיהוי של סמנים ביולוגיים ספציפיים לאלח דם הוא מהיר, אך הסמנים הביולוגיים הקיימים אינם מספקים בשל זמן מחצית חיים קצר, חוסר ספציפיות ורגישות לא מספקת. לכן, יש צורך דחוף סמן ביולוגי אמין של אלח דם בשלבים המוקדמים. פרסומים קודמים מצביעים על כך שמלכודות חוץ-תאיות מוגזמות של נויטרופילים (NETs) מתרחשות באלח דם. היסטון H3 (CitH3), כמרכיב NET, מוגבה הן בבעלי חיים סופגים והן בחולים, ונוכחותו של CitH3 היא סמן ביולוגי אבחוני אמין של אלח דם. המחקר הנוכחי נועד לתאר מודל עכברי סטנדרטי של אלח דם המושרה על ידי CLP ולבסס סמן ביולוגי אמין בדם של אלח דם. עבודתנו עשויה לתרום לאבחון מוקדם ומדויק של אלח דם בעתיד.
Introduction
אלח דם מוגדר כתפקוד לקוי של איברים מסכני חיים הנגרם על ידי תגובת מארח לא מווסתת לזיהום1, והלם ספטי הוא סיבת המוות המובילה במקרים חמורים של אלח דם2. אלח דם והלם ספטי גורמים למיליוני מקרי מוות ברחבי העולם מדי שנה3. המפתח לשיפור התוצאה של חולים עם אלח דם הוא ייזום מהיר של טיפולים כגון אנטיביוטיקה4. שיטת תקן הזהב לאבחון אלח דם היא תרבות מיקרוביאלית; עם זאת, תרבית מיקרוביאלית גוזלת זמן רב ויכולה להוביל לתוצאות חיוביות שגויות ושליליות שגויות, המגבילות מאוד את המשמעות הקלינית5. לכן, רצוי מאוד לזהות סמן ביולוגי בדם של אלח דם. פרוקלציטונין מוכר כסמן ביולוגי אידיאלי לאלח דם, אך יש לו יעילות אבחנתית מוגבלת מכיוון שהוא אינו מסוגל להבחין בין אלח דם למחלות סטריליות6.
קשירת צקאל עכבר ודיקור (CLP) משמשת בדרך כלל ליצירת מודל של אלח דם במחקר מדעי. CLP הוא אחד המודלים הנפוצים ביותר של אלח דם מכיוון שהוא מחקה דלקת צפק פולימיקרוביאלית, ומפעיל תגובות חיסוניות פרו-דלקתיות ואנטי-דלקתיות7. מקובל כי CLP יוצר מודל אלח דם רלוונטי יותר מבחינה קלינית מאשר טכניקות חלופיות, כגון הזרקת אנדוטוקסין חיידקי. לכן, CLP נחשב למודל אלח הדם הקלאסי לשימוש במחקר8. עם זאת, חסרון מרכזי של CLP הוא יכולת השכפול שלו, שכן חומרת המודל מושפעת ממספר גורמים כגון אחוז הצקום קשירה, גודל המחט, מספר הנקבים וטכניקת הלפרוטומיה. לכן, יש צורך לתקנן את מודל אלח דם המושרה על ידי CLP. המחקר הנוכחי מתאר את פרטי הפרוטוקול של מודל אלח הדם המושרה על ידי CLP כדי להראות את ההליך הסטנדרטי ולהגדיל את יכולת השכפול שלו.
התגובה הדלקתית מתרחשת בשלב מוקדם של אלח דם, כאשר נויטרופילים משחררים כמויות מופרזות של מחמצנים ופרוטאזות הגורמים נזק לאיברים8. גורם מפתח בפתופיזיולוגיה של אלח דם הוא היווצרות מלכודות נויטרופיליות חוץ-תאיות (NETs), המשחררות רכיבים גרעיניים וציטוזוליים כגון דנ”א, היסטונים ציטרולין וחלבונים אנטי-מיקרוביאליים9. מחקרים אחרונים מצביעים על כך שדור מופרז של NETs מתווך את הפתולוגיה של אלח דם; בינתיים, ירידה של NETs, באמצעות עיכוב אנזימטי של פפטידיל ארגינין deiminase (PAD) על ידי כימיקלים כמו YW3-56 או Cl-amidine, מפעילה אפקט פרו-הישרדותי במודלים עכברים של אלח דם10,11. היסטון H3 (CitH3) זוהה כחלבון ספציפי לאלח דם בשנת 201112, ופרסומים מאוחרים יותר הראו כי ריכוז CitH3 במחזור הוא סמן ביולוגי אבחוני אמין של אלח דם13,14. CitH3 נחשב לסמן ביולוגי רגיש יותר וארוך טווח יותר מאשר פרוקלציטונין, והוא ספציפי יותר בהבחנה בין אלח דם מאשר ציטוקינים דלקתיים13.
במחקר זה, הערכנו סמן ביולוגי אבחוני אמין של אלח דם במודל עכבר המושרה על ידי CLP של אלח דם.
Protocol
Representative Results
Discussion
CLP מכניס פתוגנים לתוך הבטן כדי ליצור מודל פרה-קליני של אלח דם. בעת ביצוע CLP, חשוב להשתמש בתנאים סטריליים כדי למנוע את ההפרעה של חיידקים אקסוגניים ולהשתמש במינונים מדויקים של חומרי הרדמה16. שלושת ההיבטים הטכניים של CLP המשפיעים על חומרתו ושכפולו של מודל אלח הדם הם אחוז הצקום הקשור,…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנו מודים לפרופסור וונג וואי ולדוקטור ליו שואי על עזרתם בניסויים. עבודה זו מומנה על ידי מענקים ממימון המחקר הצעיר של בית החולים שיאנגיה, אוניברסיטת סנטרל דרום (מס ‘2019Q10), מהקרן הלאומית והמדעית של מחוז הונאן (מס ‘2020JJ4902), ומהקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (מס’ 82202394).
Materials
| 21G needle | |||
| 3,3’,5,5’-tetramethylbenzidine | R&D Systems Inc | DY999 | |
| anti-CitH3 monoclonal antibody | laboratory self developed | ||
| anti-CitH3 polyclonal antibody | Abcam | ab5103 | |
| anti-rabbit secondary antibody | Jackson ImmunoResearch | 111-035-003 | |
| C57BL/6 mice | Xiangya School of Medicine, Central South University | ||
| Cl-amidine | Sigma Aldrich | SML2250 | |
| depilatory cream | |||
| Dnase I | Sigma Aldrich | 11284932001 | |
| isoflurane | Sigma-Aldrich | 26675-46-7 | |
| ketoprofen | Sigma Aldrich | PHR1375 | |
| silk sutures (4-0 & 6-0) | |||
| surgical instruments | |||
| YW3-56 | GLPBIO | GC48263 |
Referências
- Singer, M., et al. The third international consensus definitions for sepsis and septic shock (Sepsis-3). JAMA. 315 (8), 801-810 (2016).
- Shankar-Hari, M., et al. Developing a new definition and assessing new clinical criteria for septic shock: For the Third International Consensus Definitions for Sepsis and Septic Shock (Sepsis-3). JAMA. 315 (8), 775-787 (2016).
- Fleischmann-Struzek, C., et al. Incidence and mortality of hospital- and ICU-treated sepsis: results from an updated and expanded systematic review and meta-analysis. Intensive Care Medicine. 46 (8), 1552-1562 (2020).
- Evans, L., et al. Surviving sepsis campaign: international guidelines for management of sepsis and septic shock 2021. Intensive Care Medicine. 47 (11), 1181-1247 (2021).
- Hughes, J. A., Cabilan, C. J., Williams, J., Ray, M., Coyer, F. The effectiveness of interventions to reduce peripheral blood culture contamination in acute care: a systematic review protocol. Systematic Reviews. 7 (1), 216 (2018).
- Kibe, S., Adams, K., Barlow, G. Diagnostic and prognostic biomarkers of sepsis in critical care. The Journal of Antimicrobial Chemotherapy. 66, 33-40 (2011).
- 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).
- Hotchkiss, R., Karl, I. The pathophysiology and treatment of sepsis. The New England Journal of Medicine. 348 (2), 138-150 (2003).
- Madhi, R., Rahman, M., Taha, D., Morgelin, M., Thorlacius, H. Targeting peptidylarginine deiminase reduces neutrophil extracellular trap formation and tissue injury in severe acute pancreatitis. Journal of Cellular Physiology. 234 (7), 11850-11860 (2019).
- Brinkmann, V., et al. Neutrophil extracellular traps kill bacteria. Science. 303 (5663), 1532-1535 (2004).
- Liang, Y., et al. Inhibition of peptidylarginine deiminase alleviates LPS-induced pulmonary dysfunction and improves survival in a mouse model of lethal endotoxemia. European Journal of Pharmacology. 833, 432-440 (2018).
- Deng, Q., et al. Citrullinated histone H3 as a therapeutic target for endotoxic shock in mice. Frontiers in Immunology. 10, 2957 (2019).
- Li, Y. Q., et al. Identification of citrullinated histone H3 as a potential serum protein biomarker in a lethal model of lipopolysaccharide-induced shock. Surgery. 150 (3), 442-451 (2011).
- Pan, B., et al. CitH3: a reliable blood biomarker for diagnosis and treatment of endotoxic shock. Scientific Reports. 7 (1), 8972 (2017).
- Park, Y., et al. An integrated plasmo-photoelectronic nanostructure biosensor detects an infection biomarker accompanying cell death in neutrophils. Small. 16 (1), 1905611 (2020).
- Harikrishnan, V. S., Hansen, A. K., Abelson, K. S. P., Sorensen, D. B. A comparison of various methods of blood sampling in mice and rats: Effects on animal welfare. Laboratory Animals. 52 (3), 253-264 (2018).
- Brook, B., et al. A controlled mouse model for neonatal polymicrobial sepsis. Journal of Visualized Experiments. (143), e58574 (2019).
- Rittirsch, D., Huber-Lang, M., Flierl, M., Ward, P. Immunodesign of experimental sepsis by cecal ligation and puncture. Nature Protocols. 4 (1), 31-36 (2009).
- Baker, C. C., Chaudry, I. H., Gaines, H. O., Baue, A. E. Evaluation of factors affecting mortality rate after sepsis in a murine cecal ligation and puncture model. Surgery. 94 (2), 331-335 (1983).
