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 å undersøke human akutt lungeskade og lungebetennelse, er det viktig å utvikle dyremodeller for å etterligne forskjellige patologiske trekk ved denne sykdommen. Her har vi utviklet en muselungeskade modellen ved intratrakeal injeksjon av bakterier Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa eller PA). Ved hjelp av denne modellen, var vi i stand til å vise lungebetennelse i den tidlige fasen av skade. I tillegg ble alveolar epithelial barriere leakiness observert ved å analysere bronchoalveolar lavage (BAL); og alveolar celledød ble observert av Tunel analyse ved hjelp av vev forberedt fra skadde lunger. Ved en senere fase etter skade, observerte vi celleproliferasjon som kreves for reparasjonsprosessen. Skaden ble løst 7 dager fra oppstart av P. aeruginosa injeksjon. Denne modellen etterligner den sekvensielle løpet av lungebetennelse, skader og reparasjon i løpet av lungebetennelse. Dette klinisk relevant dyremodell er egnet for å studere patologi, mekanismen for reparasjon, following akutt lungeskade, og også kan brukes for å teste potensielle terapeutiske midler for denne sykdom.

Introduction

Lungene er utsatt for miljø patogener og er utsatt for betennelser og skader ^1-3. Under patologiske tilstander som lungebetennelse eller Adult Respiratory Distress Syndrome (ARDS), patogener samt inflammatoriske faktorer utgitt av leukocytter indusere skader og død av alveolære celler ^1-3. Det er viktig å utvikle dyremodeller av akutt lungeskade for å lette studiet av patologien for skade, samt mekanismen for reparasjon.

Foreløpig de fleste bruker hyperoksi og bleomycin indusert muselungeskade modeller ^4. Imidlertid er mekanismene for hyperoksi forårsaket skade er ikke de samme som de fleste vanlige lungeskader som oppstår under lungebetennelse eller ARDS ^5. Bleomycin indusert akutt skade er sjelden i en klinisk sammenheng ^fire. Her rapporterer vi en mus lungeskade modellen ved hjelp intratrakeal injeksjon av P. aeruginosa ^6,7. Denne modellen er klinisk relevant, og etterligner processes som skjer etter lungebetennelse ^8.

Som en opportunistisk, nosokomial patogen av immunsupprimerte individer, P. aeruginosa infiserer vanligvis lungeregionen, urinveier, brannskader, sår, og fører også til andre blodinfeksjoner ^6. Bakteriene slipper virulensfaktor exotoxin A, formere seg og utløse immunresponser ^6. Intra-trachael administrasjon av P. aeruginosa reflekterer situasjonen i menneskelig eksponering for de bakterier som forårsaker lungebetennelse og patologien er sannsynlig å være forskjellig fra den nylig rapportert influensavirus H1N1 indusert lungeskade-modellen ^9. Siden P. aeruginosa er en opportunistisk patogen, det er relativt ufarlige å håndtere sammenlignet med noen av de mer virulente patogener. Her har vi brukt intratrakeal injeksjon for å administrere bakterier fordi vi har observert at denne fremgangsmåten innføres flere bakterier i det distale område alveolene i lungene sammenlignet mednoen andre prosedyrer som for eksempel ved hjelp av et kateter via munnen.

Sammenlignet med andre akutte lungeskademodeller, P. aeruginosa modellen beskrevet her er egnet for å studere lungeskade indusert av bakterier og av for sterk inflammasjon. I motsetning til andre dyremodeller som bruker P. aeruginosa å indusere sepsis ^10,11, her bruker vi intratrakeal injeksjon av disse bakteriene å indusere lokaliserte akutt lungeskade.

Protocol

De dyreforsøk ble godkjent av Animal Care komiteen og institusjonelle biosikkerhet komiteer ved University of Illinois i Chicago. MERK: Alle prosedyrer som involverer pseudomonas skal utføres med biosikkerhetsnivå 2 (BSL2) praksis, som inkluderer, men er ikke begrenset til: maske, vernebriller, kjole eller jumpsuit, og doble hansker. Arbeide i sertifisert biosikkerhet kabinettet. Unn instrumenter i kontakt med bakterier med blekemiddel eller klordioksid basert desinfeksjonsmiddel. Bruk en…

Representative Results

Starter 24-72 timer etter P. aeruginosa injeksjon, øket cellularitet ble observert i lungeseksjoner (figur 1A-D). Lungen begynte å gjenopprette fra 96 timer etter skade (figur 1E). 7 dager etter P. aeruginosa, normal alveolene morfologi ble i stor grad gjenopprettet (figur 1F). Tunnel flekker ved hjelp av lunge seksjoner forberedt ved 24 timer etter P. aeruginosa viste celledød i alveolene celler (figur 1G-I). For å studer…

Discussion

Pseudomonas muselungeskade modell som vi beskriver her etterligner hele prosessen med betennelse, lungeskade, reparasjon og oppløsning som oppstår ved akutt lungeskade eller lungebetennelse. Den har unike fordeler sammenligner med flere andre skademodeller i at det er klinisk relevant og relativt trygt og enkelt å håndtere.

Det kritiske trinnet i fremgangsmåten er at injeksjon av bakterier løsningen må være meget langsom. Hvis injeksjon er for fort, musene er sannsynlig å dø av cho…

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