זיהום בדרכי השתן במודל בעלי חיים קטנים: צנתור-Transurethral של זכר ונקבה עכברים
Summary
הדגם הוקמה של צנתור-transurethral של עכברים מאפשרת לימוד פתולוגיות בשלפוחית השתן, כולל זיהום בדרכי השתן, אך ניתן לבצע רק אצל נקבות. מודל חדש של זכר החדרה-transurethral, המובאים כאן, יאפשר מחקר באזור המסומן חזקה קליניים ואפידמיולוגיים ההבדלים בין המינים.
Abstract
דלקות בדרכי השתן (UTI) הם מאוד נפוצים ברחבי העולם, גביית תחלואה משמעותית והוצאות בריאות הקשורות. מודלים בעלי חיים קטנים, אשר מתאר את הקמת המחלה והתקדמות, היתר דיסקציה של פתוגן-פונדקאי אינטראקציות, מהדור חסינות לזיהום. בעכברים, intravesical החדרה של uropathogenic e. coli, סוכן סיבתי של יותר מ 85% של הקהילה רכשה UTI, recapitulates בשלבים של זיהום נצפתה אצל בני אדם רבים. עד לאחרונה, עם זאת, UTI יכולה רק להיות המודל בבעלי חיים נשית. מגבלה זו יש הפריע חקר הבדלים הקשורים למין UTI, כמו גם אחרים פתולוגיות בשלפוחית השתן, כגון סרטן. כאן, אנו מתארים שיטה להשריש עכברים זכרים המאפשר השוואה ישירה בין בעלי חיים נשי ולספק פרוטוקול נתונים היסטוריים כדי להעריך רקמה בשלפוחית השתן על ידי cytometry זרימה כדי להבין טוב יותר את התגובות מארח זיהום. יחד, גישות אלה יסייעו בזיהוי גורמים מארח שתורמים הטיות סקס שנצפתה UTI ומחלות אחרות הקשורות שלפוחית השתן.
Introduction
דלקות בדרכי השתן (UTI) הם אחד הזיהומים הנפוצים ביותר במדינות המפותחות1. זיהום המחירים דומים בין נקבות וזכרים בין neonates את הקשישים2. נשים בגיל המעבר למבוגרים, אולם, יש שיעור מוגבר מאוד של UTI רכשה הקהילה לעומת גברים2,3. נתון כי מחלה זו משפיעה בעיקר על נשים, מחקר קליני מהותי באופן גורף התמקדה UTI אצל נקבות. אולם, UTI בגברים הוא אתגר הבריאות understudied ומשמעותית4. אכן, בגלל UTI אצל גברים משויכים תחלואה גבוהה יותר, זיהומים אלו באופן שגרתי מוגדרים מסובך4,5.
ההבנה שלנו על התפקיד המרכזי של סקס הטיות פיזיולוגיה, פתולוגיה מתפתח, שיטות חדשות נדרשים לבחון היבט שלא טופלו בעבר זה של המחלה. המיניים שלהם תפקיד חיוני חסינות, דלקת; נקבות יש שכיחות גבוהה יותר של מחלות אוטואימוניות, בעוד הזכרים רגישים יותר לזיהומים מסוימים, כגון שחפת, מלריה, איידס6,7. סרטן שלפוחית השתן, פתולוגיה אורולוגית אחר, הוא באופן משמעותי נפוץ יותר אצל גברים מאשר אצל נשים, מספר מחקרים הראו תפקיד עבור אנדרוגנים להתפתחות ממאירות8,9,10,11 ,12. ראוי לציין, עם זאת, החקירה של intravesical טיפולים בסרטן שלפוחית השתן מתבצע אך ורק בבעלי הנשי, בשל חוסר היכולת שוב ושוב catheterize עכברים זכר13.
המחקר של UTI פתוגנזה מסתמכת במידה רבה על מודלים מכרסם של זיהום (למשל, עכברים וחולדות). מודלים מאתר של UTI עשויה להשתמש uropathogens במקור מבודד מן האדם זיהומים, כגון uropathogenic e. coli (UPEC), קלבסיאלה, Enterococcus, Staphylococcusאו פרוטאוס14. בדרך כלל, חיידקים הם הציגו לתוך שלפוחית השתן באמצעות צנתור של השופכה. ניתן להסיר בעקבות זיהום, שלפוחיות והכליות להערכת פרמטרים ספציפיים של זיהום, כגון מושבת חיידקים, נזק לרקמות או מארח התגובה החיסונית15,16. אוניברסלי, עם זאת, רק נקבה בעלי חיים משמשים למחקר UTI. ואכן, מחקרים רבים ציינו כי, בגלל סיבות אנטומיות, צנתור של עכברים זכר אינו אפשרי13,17,18,19. לאחרונה, בגישה כירורגית החדרה זכר שתיארנו, אשר הבטן נפתח, שלפוחית השתן היא חיצונית שנעקרו על ידי הפעלת לחץ עדין על הפתח בבטן, חיידקים מוזרקים לתוך שלפוחית השתן20. גישה זו מאפשרת זיהום זכר, במחיר של התערבות כירורגית. לפיכך, אזהרה העיקריים של גישה זו כוללת את ההשפעה של דלקת, על התוצאה של זיהום הפוטנציאל לגרום אנטי דלקתיות ריפוי פצע מענה החתך21. האינטרסים שלנו לכלול הבנה הסקס נטאי בתגובה המחלה, פיתחנו שיטה של החדרה intravesical חיידקי בעכברים זכרים שתתאים בצורה טובה יותר ותיקה ניתוחי-transurethral לגישת בחולדות הנשי22 .
המודל שלנו מתבססת על מתודולוגיה הוקמה, מספק את היכולת להשוות ישירות התגובה החיסונית מארח UTI בבעלי חיים נשי. שיטה זו להתיר ניתוח המבוסס על סקס הבדלים זיהום, פוטנציאל להציע רמזים מולקולרית, תאית ההבדלים בולטת רגישות ותגובה לזיהום בין המינים. בנוסף, מודל זה יש ערך מעבר מחקרים UTI, המאפשר הקמת מודלים לחקור הקשורים לשלפוחית השתן מחלות אחרות, כגון סרטן שלפוחית השתן, prostatitis, תחת – או over – active שלפוחית השתן תסמונת דלקת שלפוחית השתן interstitial.
Protocol
Representative Results
Discussion
החדרה-transurethral של עכברים זכרים מציעה אפשרויות רבות מחקר חדש לתוך השפעתה של סקס על המחלה הרירית שלפוחית השתן, אלא גם מציג מספר אתגרים. בראש ובראשונה, מגבלה אחת היא כי החדרה בתחילה עשויה להיות קשה מבחינה טכנית, והתוצאה היא דלקת מופרזת במהלך הכניסה קטטר. שיפור הטכניקה יכולה להיות מושגת על ידי ה?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנו מודים ד ר מתיו רוסו על קריאה ביקורתית של כתב היד את המעבדה של דנדריטים Immunobiology עבור שלהם תובנות מועילות במהלך פיתוח פרוטוקול והפרוייקט הזה. עבודה זו נתמך בחלקה על ידי מימון מהפעולה האיחוד האירופי השביעי מסגרת תכנית מארי קירי (PCIG11-GA-2012-3221170, LabEx חיסונית-אונקולוגיה (מאי).
Materials
| BD Insyte Autoguard Shielded IV Catheters 24G, 0.7 mm external diameter, 14 mM long | BD Medical | 381811 or 381411* | * catalog number is country-dependent |
| inoculating loop | Greiner Bio-One | 731171 | |
| LB Miller broth | Difco | 244620 | |
| LB Miller agar | Difco | 244520 | |
| Cuvettes | Bio-rad | 223-9955 | |
| syringes | B Braun | 9166017V | |
| Thumb (Adson) forceps | Fine Science Tools | 11006-12 | |
| 5 mL tubes, polypropylene | Falcon | 352063 | |
| Tissue Ruptor disposable probes | Qiagen | 990890 | |
| 15 mL flip cap tubes | Thermo Scientific | 362694 | |
| DNAse | Invitrogen | 18047019 | |
| Liberase TM | Sigma-Aldrich | 5401119001 | should be aliquotted and stored at -20 °C to avoid repeated freeze-thaw |
| 100 µM MACS SmartStrainers | Miltenyi | 130-098-463 | compatible with 15 mL tubes, preferred |
| 100 µm cell strainers | Falcon | 352360 | compatible with 50 mL tubes, if MACS Smart Strainers are not available |
| 96 well plate | Falcon | 353077 | |
| Fc block | BD Pharmingen | 553142 | anti-CD16/CD32 |
| anti-mouse CD45 antibody | BD Biosciences | 561487 | many different fluorescent conjugation options are available |
| 5 mL tubes polystyrene with filter cap | Falcon | 352235 | |
| insulin syringe | Terumo | BS05M2913 | |
| hand held homogenizer | Qiagen | 9001272 | TissueRuptor |
| flow cytometer | BD Biosciences | N/A | Fortessa SORP |
| Flow cytometry software | BD Biosciences | N/A | Diva |
References
- Hooton, T. M., Stamm, W. E. Diagnosis and treatment of uncomplicated urinary tract infection. Infect Dis Clin North Am. 11 (3), 551-581 (1997).
- Harper, M., Fowlis, G. Management of urinary tract infections in men. Trends in Urology, Gynaecology & Sexual Health. 12 (1), 30-35 (2007).
- Foxman, B. The epidemiology of urinary tract infection. Nat Rev Urol. 7 (12), 653-660 (2010).
- Lipsky, B. A. Urinary tract infections in men. Epidemiology, pathophysiology, diagnosis, and treatment. Ann Intern Med. 110 (2), 138-150 (1989).
- Conway, L. J., Carter, E. J., Larson, E. L. Risk Factors for Nosocomial Bacteremia Secondary to Urinary Catheter-Associated Bacteriuria: A Systematic Review. Urol Nurs. 35 (4), 191-203 (2015).
- Markle, J. G., Fish, E. N. SeXX matters in immunity. Trends Immunol. 35 (3), 97-104 (2014).
- Yu, C. Y., Whitacre, C. C. Sex, MHC and complement C4 in autoimmune diseases. Trends Immunol. 25 (12), 694-699 (2004).
- Castelao, J. E., et al. Gender- and smoking-related bladder cancer risk. J Natl Cancer Inst. 93 (7), 538-545 (2001).
- Donsky, H., Coyle, S., Scosyrev, E., Messing, E. M. Sex differences in incidence and mortality of bladder and kidney cancers: national estimates from 49 countries. Urol Oncol. 32 (1), 40-e31 (2014).
- Garg, T., et al. Gender Disparities in Hematuria Evaluation and Bladder Cancer Diagnosis: A Population-Based Analysis. J Urol. , (2014).
- Dobruch, J., et al. Gender and Bladder Cancer: A Collaborative Review of Etiology, Biology, and Outcomes. Eur Urol. , (2015).
- Hsu, J. W., et al. Decreased tumorigenesis and mortality from bladder cancer in mice lacking urothelial androgen receptor. Am J Pathol. 182 (5), 1811-1820 (2013).
- El Behi, M., et al. An essential role for decorin in bladder cancer invasiveness. EMBO Mol Med. 5 (12), 1835-1851 (2013).
- Foxman, B. Epidemiology of urinary tract infections: incidence, morbidity, and economic costs. Am J Med. 113, 05S-13S (2002).
- Ingersoll, M. A., Kline, K. A., Nielsen, H. V., Hultgren, S. J. G-CSF induction early in uropathogenic Escherichia coli infection of the urinary tract modulates host immunity. Cell Microbiol. 10 (12), 2568-2578 (2008).
- Mora-Bau, G., et al. Macrophages Subvert Adaptive Immunity to Urinary Tract Infection. PLoS Pathog. 11 (7), e1005044 (2015).
- Oliveira, P. A., et al. Technical Report: Technique of Bladder Catheterization in Female Mice and Rats for Intravesical Instillation in Models of Bladder Cancer. (Conference Title)39th Scand-LAS and ICLAS Joint Meeting. 36, 5-9 (2009).
- Seager, C. M., et al. Intravesical delivery of rapamycin suppresses tumorigenesis in a mouse model of progressive bladder cancer. Cancer Prev Res (Phila). 2 (12), 1008-1014 (2009).
- Hagberg, L., et al. Ascending, unobstructed urinary tract infection in mice caused by pyelonephritogenic Escherichia coli of human origin). Infect Immun. 40 (1), 273-283 (1983).
- Olson, P. D., Hruska, K. A., Hunstad, D. A. Androgens Enhance Male Urinary Tract Infection Severity in a New Model. J Am Soc Nephrol. , (2015).
- Knipper, J. A., et al. Interleukin-4 Receptor alpha Signaling in Myeloid Cells Controls Collagen Fibril Assembly in Skin Repair. Immunity. 43 (4), 803-816 (2015).
- Hung, C. S., Dodson, K. W., Hultgren, S. J. A murine model of urinary tract infection. Nat Protoc. 4 (8), 1230-1243 (2009).
- Wright, K. J., Seed, P. C., Hultgren, S. J. Development of intracellular bacterial communities of uropathogenic Escherichia coli depends on type 1 pili. Cell Microbiol. 9 (9), 2230-2241 (2007).
