Pseudomonas aeruginosa Induced Lung Injury Model

Summary

We have developed a mouse lung injury model by intra-tracheal injection of bacteria Pseudomonas aeruginosa. This model mimics lung injury during pneumonia and is clinically relevant.

Abstract

For at studere human akut lungeskade og pneumoni, er det vigtigt at udvikle dyremodeller for at efterligne forskellige patologiske træk ved denne sygdom. Her har vi udviklet en mus lungeskade model ved intratracheal injektion af bakterier Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa eller PA). Ved hjælp af denne model, var vi i stand til at vise lunge betændelse i den tidlige fase af skade. Desuden blev alveolær epitelbarriere utæthed observeret ved analyse af bronkoalveolær lavage (BAL); og alveolær celledød blev observeret ved Tunel assay under anvendelse af væv fremstillet fra beskadigede lunger. Ved en senere fase efter skade, observerede vi celleproliferation kræves til reparation proces. Skaden blev løst for 7 dage fra indledningen af P. aeruginosa injektion. Denne model efterligner den sekventielle løbet af lungeinflammation, skade og reparation under lungebetændelse. Dette er klinisk relevant dyremodel er velegnet til at studere patologi, mekanisme reparation, following akut lungeskade, og kan også anvendes til at teste potentielle terapeutiske midler for denne sygdom.

Introduction

Lungerne udsættes for miljømæssige patogener og er modtagelige for betændelse og skade ^1-3. Under patologiske tilstande, såsom lungebetændelse eller Adult Respiratory Distress Syndrome (ARDS), patogener samt inflammatoriske faktorer frigivet af leukocytter fremkalde skade og død alveolarceller ^1-3. Det er vigtigt at udvikle dyremodeller af akut lungeskade at lette undersøgelsen af ​​patologien af ​​skade samt mekanisme for reparation.

I øjeblikket bruger de fleste hyperoxi og bleomycin induceret mus lungeskader modeller ^4. Men mekanismerne i hyperoxi forvoldt skade er ikke det samme som de fleste almindelige lungeskader, der opstår under lungebetændelse eller ARDS ^5. Bleomycin induceret akut skade er sjælden i en klinisk sammenhæng ^4. Her rapporterer vi en mus lungeskade model ved hjælp af intratrakeal injektion af P. aeruginosa ^6,7. Denne model er klinisk relevant, og efterligner processes der sker efter lungebetændelse ^8.

Som et opportunistisk, nosokomiel patogen af immunsvækkede personer, P. aeruginosa inficerer typisk pulmonal tarmkanalen, urinvejene, forbrændinger, sår og forårsager også andre blodprodukter infektioner ^6. Bakterierne frigiver virulensfaktor exotoxin A, formere sig og udløse immune ⁶ svar. Intra-trachael administration af P. aeruginosa afspejler situationen i menneskers udsættelse for de bakterier, der forårsager lungebetændelse og patologien vil sandsynligvis være forskellig fra den for nylig rapporteret influenzavirus H1N1-induceret lungeskade model ^9. Da P. aeruginosa er et opportunistisk patogen, er det relativt sikre at håndtere i forhold til nogle af de mere virulente patogener. Her anvendte vi intratracheal injektion at administrere bakterierne, fordi vi observeret, at denne metode indføres flere bakterier i den distale region alveolerne i lungerne i sammenligning mednogle andre procedurer, såsom anvendelse af et kateter via munden.

Sammenlignet med andre akutte modeller lungeskader, P. aeruginosa model beskrevet her er egnet til at studere lungebeskadigelse fremkaldt af bakterier og af overdreven inflammation. I modsætning til andre dyremodeller, der bruger P. aeruginosa at inducere sepsis ^10,11, her bruger vi intratracheal injektion af disse bakterier til at inducere lokaliseret akut lungeskade.

Protocol

De dyreforsøg blev godkendt af Animal Care udvalget og institutionelle biosikkerhed udvalg fra University of Illinois i Chicago. BEMÆRK: Alle procedurer, der involverer pseudomonas bør udføres med biosikkerhed niveau 2 (BSL2) praksis, som omfatter, men er ikke begrænset til: maske, øjenbeskyttelse, kjole eller buksedragt, og dobbelt handsker. Arbejde i certificeret biosikkerhed kabinet. Forkæl instrumenter i kontakt med bakterier med blegemiddel eller chlordioxid desinfektionsmiddel. …

Representative Results

Startende 24-72 timer efter P. aeruginosa injektion blev forøget cellularitet observeret i lunge- sektioner (Figur 1A-D). Lungen begyndte at stige fra 96 timer efter skaden (figur 1E). 7 dage efter P. aeruginosa, blev den normale alveoler morfologi stort set genoprettet (figur 1F). Tunnel farvning ved hjælp af lunge sektioner fremstilles ved 24 timer efter P. aeruginosa viste celledød i alveoli celler (Figur 1G-I). For at u…

Discussion

Pseudomonas mus lungeskade model, som vi beskriver her efterligner hele processen med inflammation, lungeskader, reparation og opløsning, der forekomme efter akut lungeskade eller lungebetændelse. Det har unikke fordele sammenligning med flere andre beskadigelsesmodeller i, at det er klinisk relevant og relativt sikker og nem at håndtere.

Den kritiske trin i proceduren er, at injektion af bakterier løsning skal være meget langsom. Hvis injektion er for hurtig, vil sandsynligvis dø ved …

Materials

Name	Company	Catalog number	Comments
Anesthetic: Ketamin, xylazine, lidocaine, buprenorphine			pharmaceutical grade
27g needle	Fisher	1482648
syringe	Fisher	14823434	1 ml
scissors	Fine Science tools
forceps	Fine Science tools
suture	Fisher	NC0147607
Eye gauge, glove, gown
Biosafety Cabinet
chlorine dioxide based sterilant			Clidox
sheep blood agar plates	Medex supply	HL-1160