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

För att studera human akut lungskada och lunginflammation, är det viktigt att utveckla djurmodeller för att efterlikna olika patologiska funktioner i denna sjukdom. Här har vi utvecklat en mus lungmodell skada genom intratrakeal injektion av bakterier Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa eller PA). Med hjälp av denna modell, kunde vi visa lunginflammation vid den tidiga fasen av skada. Dessutom har alveolära epitelbarriären läckage observeras genom att analysera bronkoalveolärt lavage (BAL); och alveolär celldöd observerades Tunel analys med användning av vävnad framställt från skadade lungor. Vid ett senare skede efter skada, observerade vi cellproliferation som krävs för reparationsprocessen. Skadan löstes 7 dagar från initieringen av P. aeruginosa injektion. Denna modell efterliknar den sekventiella förlopp lunginflammation, skador och reparationer vid lunginflammation. Detta kliniskt relevant djurmodell är lämplig för att studera patologi, mekanismen för reparation, ffter akut lungskada, och kan också användas för att testa potentiella terapeutiska medel för denna sjukdom.

Introduction

Lungor exponeras för miljömässiga patogener och är mottagliga för inflammation och skada ^1-3. Under patologiska tillstånd såsom lunginflammation eller andnödssyndrom (ARDS), patogener samt inflammatoriska faktorer släpptes av leukocyter inducerar skador och dödsfall av alveolära celler ^1-3. Det är viktigt att utveckla djurmodeller av akut lungskada för att underlätta studiet av patologin vid skada samt mekanismen för reparation.

För närvarande, de flesta människor använder hyperoxi och bleomycin-inducerad mus lungskademodeller ^4. Men mekanismerna för hyperoxi vållat skada är inte samma sak som de flesta vanliga lungskador som uppstår vid lunginflammation eller ARDS ^5. Bleomycin inducerad akut skada är sällsynt i ett kliniskt sammanhang ^4. Här rapporterar vi en mus lungskada modell med intratrakeal injektion av P. aeruginosa ^6,7. Denna modell är kliniskt relevant och härmar processes som händer efter lunginflammation ^8.

Som en opportunistisk, nosokomial patogen av nedsatt immunförsvar, P. aeruginosa infekterar vanligen lungvägarna, urinvägarna, brännskador, sår, och orsakar även andra blodinfektioner ^6. Bakterierna frisläpper virulensfaktor exotoxin A, multiplicera och utlösa immunsvar ^6. Intra-trachael administration av P. aeruginosa speglar situationen i människors exponering för bakterier som orsakar lunginflammation och patologi sannolikt att skilja sig från den nyligen rapporterade influensaviruset H1N1 inducerad lungskada modell ^9. Eftersom P. aeruginosa är en opportunistisk patogen, är det relativt säkert att hantera, jämfört med några av de mer virulenta patogener. Här har vi använt intratrakeal injektion för att administrera bakterierna eftersom vi observerat att denna metod införs fler bakterier i distala alveoler regionen av lungan jämfört mednågra andra förfaranden, såsom med hjälp av en kateter via munnen.

Jämfört med andra akuta modeller lungskada, P. aeruginosa modell som beskrivs här är lämplig för att studera lungskada inducerad av bakterier och av överdriven inflammation. Till skillnad från andra djurmodeller som använder P. aeruginosa att inducera sepsis ^10,11, här använder vi intratrakeal injektion av dessa bakterier att inducera lokal akut lungskada.

Protocol

De djurförsök godkändes av Animal Care kommittén och institutionella biosäkerhetskommittéer vid University of Illinois i Chicago. OBS: Alla procedurer som involverar pseudomonas bör utföras med biosäkerhetsnivå 2 (BSL2) metoder, som inkluderar, men är inte begränsade till: mask, ögonskydd, klänning eller byxdress, och dubbla handskar. Arbeta i certifierad biosäkerhet skåp. Behandla instrument i kontakt med bakterier med blekmedel eller klordioxid baserade desinfektionsmedel. …

Representative Results

Från 24 till 72 timmar efter P. aeruginosa injektion, ökades cellularitet observerats i lungsektioner (Figur 1A-D). Lungan började återhämta sig från 96 timmar efter skadan (Figur 1E). Vid 7 dagar efter P. aeruginosa, normal alveoler morfologi till stor del återställd (figur 1F). Tunnel färgning använder lungsektioner beredd vid 24 timmar efter P. aeruginosa visade celldöd i alveolerna celler (Figur 1G-I). För att …

Discussion

Den Pseudo musen lungskada modell som vi beskriver här härmar hela processen av inflammation, lungskada, reparation och upplösning som inträffar efter akut lungskada eller lunginflammation. Den har unika fördelar jämför med flera andra modeller skada genom att den är kliniskt relevant och relativt säker och lätt att hantera.

Det kritiska steget i förfarandet är att injektionen av bakterier lösningar måste vara mycket långsam. Om injektion är för snabb, mössen kommer sannoli…

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