마우스의 실험 세균성 폐렴의 유도 및 표현형에 대한 비 침습적 및 기술적 비 집약적 인 방법
Summary
여러 가지 방법 마우스에서 세균성 폐렴 모델링 문헌에 기재되어있다. 여기서, 우리는 구강 인두로 피펫 세균 접종의 흡인 (즉, 흡입)를 통해 폐렴을 유도하기위한 비 침습적, 저렴하고 빠른 방법을 설명합니다. 폐 선천성 면역 반응의 평가를위한 다운 스트림 방법도 자세히 설명되어 있습니다.
Abstract
지역 사회 획득 폐렴이 중요한 공중 보건 문제로 남아 있지만, 세균성 폐렴의 쥐 모델은 최근 기본 세포 및 분자 기전에 대한 우리의 이해에 중요한 임상 발전을 촉진하고있다. 생체 마우스 모델에서 호스트 방어 반응의 통합 생리학과 탄력성을 캡처 방식은 대안, 단순화 된 생체 접근 방식에 의해 공개되지. 여러 방법 폐내 에어로졸 포함 생쥐 박테리아의 접종, 비내 전달 '블라인드'및 가시 조건 경구 기관 내 삽관 한 경피 기관 내 삽관에 대한 문헌에 기술되어있다. 모든 방법은 상대적인 장점과 한계가 있습니다. 여기서, 우리는 상세히 마우스로 흡입 (즉, 흡입) 관련 박테리아의 기관 내 전달을위한 비 침습적 기술적 비 집약 저렴하고 빠른 방법을 서술동안 전신 마취하에 구강 인두로 피펫 감염성 접종의. 이 방법은 비 – 부식성 생물학 및 화학 물질의 다양한 폐 전달을 위해 사용되며, 심지어 폐 절차 최소한 이전 경험 실험실 학습 비교적 쉽게 할 수있다. 흡인 성 폐렴 방법을 설명하는 이외에, 우리는 또한, 특히, 생체 내 마우스 폐 선천성 면역 반응 후의을 분석하기위한 단계별 과정을 제공하는 박테리아 간극 감염된기도의 세포 성 면역 반응을 정량화하는 방법에 관한 것이다. 폐렴 평가에이 통합 간단한 방법은 폐의 선천성 면역에 따라 유전 적, 환경 적 조작의 효과를 신속하고 강력한 평가를 할 수 있습니다.
Introduction
지역 사회 획득 폐렴은 예방 접종의 개선 및 항생제 전략 1, 2에도 불구하고 지난 40 년 동안 사망률이 거의 전반적인 변화, 미국의 감염으로 인한 사망의 주요 원인 남아있다. 보건 수준인지 진행의 부족에도 불구하고, 최근 몇 년 동안 극적인 진보 순방향 폐 감염 마우스 모델의 사용에 의해 가능하게 이러한 많은 단계와, 폐렴 분자 세포 병인에 대한 이해 만들어왔다. 마우스의 유전 취급 용이성은 쥐와 인간의 면역 시스템, 상업적으로 사용할 수있게 한 쥐의 표적 면역 시약의 광대 한 배열의 유사성은 함께 필드의 급속한 발전을 촉진했다.
문헌에 기술 세균성 폐렴의 마우스 모델은 일반적 병원균 접종 1 내지 4의 기술 경로에 의존했다 : I)을 에어로졸; ⅱ) INTRanasal 전달; ⅲ) 경구 전달; 및 ⅳ) 수술 기관 내 주입 (즉, 기관 절개술) 3. 감염의 모든 노선 장점과 단점 3 있습니다. oronasal 식물, 전신 마취에 대한 요구 사항의 혼합물 특히, 상대적으로 상부기도의 노출 가능성에서, 말초 폐에 전달 접종, 전달 된 병원균의 엽성 분포, 전문 기술 요구 사항 및 절차 사망률의 변동이 걸쳐 다양 구혼.
일반적으로 사용되는 경구 감염 기법, 또는 직접 후두 시각화 3-5 아래 '블라인드'(비 시각) 접근법을 통해 기관 내 (translaryngeal) 삽관을 포함한다. 두 방법 모두 강력한 반면, 상당한 훈련이 필요하며 또한 상부기도에 외상의 위험을 수행한다. 본 보고서에서, 우리는 승, 경구 감염의 기술적, 비 집약적 비 침습적, 저렴하고 빠른 방법을 설명이에 박테리아 (제공된 예에서 클레 브시 엘라 폐렴)을 흡인 (즉, 흡입)를 통해 폐에 전달 마취 된 쥐의 구강 인두로 피펫. 우리와 다른 사람은 성공적으로 6-9 흡인 성 폐렴 기술을 사용했다. 이 다양하고 쉽게 배울 폐 배달 방법은 사이토 카인과 다른 단백질, 병원체 관련 분자 (예를 들면, 리포 폴리 사카 라이드), 셀 (즉, 입양 전송)를 포함하여 폐, 많은 추가 비 부식성 요원의 전달에 확장 될 수있다 독소 (예컨대, 블레오 마이신). 중요한 기술적 사항을 논의에 더하여, 또한 하류 세균 클리어런스 측정 (즉, 집락 형성 단위 [CFU 상기 폐 및 말초 기관에서 정량) 백혈구를 포함한 폐렴 후속 호스트 응답을 평가하는 통합 정량 방법을 설명 영공에 축적.
Protocol
Representative Results
Discussion
세균성 폐렴의 쥐 모델은 폐 호스트 방어 반응에 중요한 통찰력을 제공하고, 유전자 타겟팅 및 생체 생물학 및 약리학 적 개입에 협력. 위대한 진보는 감염된 영공 10, 11에 호중구 모집을 지배하는 케모카인 및 접착 분자에 대한 우리의 이해에 특히되었습니다. 폐렴의 생체 모델을, 셀 기반 또는 대체 접근 방식과는 달리, 또한 내분비에 중요한 통찰력을 제공하고 있습?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported in part by the Intramural Research Program of the National Institutes of Health, National Institute of Environmental Health Sciences (Z01 ES102005).
Materials
| Klebsiella pneumoniae, serotype 2 | ATCC | 43816 | |
| Tryptic soy broth | Becton Dickenson | 211825 | |
| Excel Safelet IV Catheters, 18G x 1 1/4" | Claflin Medical Equipment | MEDC-031122 | |
| Hema 3 Solution 1 | Fisher | 23-122-937 | |
| Hema 3 Solution 2 | Fisher | 23-122-952 | |
| Hema 3 Fixative | Fisher | 23-122-929 | |
| 27½ gauge tuberculin syringes | Fisher | 14-826-87 | |
| Lithium heparin plasma collectors | Fisher | 2675187 | |
| L-shaped disposable spreaders | Lab Scientific | DSC | |
| 1x PBS, pH 7.4 | prepared in-house | n/a | Distilled water (5 L), NaCl (40 g), KCl (1 g), Na2HPO4 (5.75 g), KH2PO4 (1 g) |
| ACK lysis buffer | prepared in-house | n/a | NH4Cl (4.145 g), KHCO3 (0.5 g), EDTA (18.6 mg), bring up to 500 ml with distilled water and pH to 7.4 |
References
- Mizgerd, J. P. Acute lower respiratory tract infection. N Engl J Med. 358 (7), 716-727 (2008).
- Waterer, G. W., Rello, J., Wunderink, R. G. Management of community-acquired pneumonia in adults. Am J Respir Crit Care Med. 183 (2), 157-164 (2011).
- Mizgerd, J. P., Skerrett, S. J. Animal models of human pneumonia. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 294 (3), L387-L398 (2008).
- Revelli, D. A., Boylan, J. A., Gherardini, F. C. A non-invasive intratracheal inoculation method for the study of pulmonary melioidosis. Front Cell Infect Microbiol. 2, 164 (2012).
- Morales-Nebreda, L., et al. Intratracheal administration of influenza virus is superior to intranasal administration as a model of acute lung injury. J Virol Methods. 209, 116-120 (2014).
- Aujla, S. J., et al. IL-22 mediates mucosal host defense against Gram-negative bacterial pneumonia. Nat Med. 14 (3), 275-281 (2008).
- Chen, K., et al. Th17 cells mediate clade-specific, serotype-independent mucosal immunity. Immunity. 35 (6), 997-1009 (2011).
- Draper, D. W., et al. ATP-binding cassette transporter G1 deficiency dysregulates host defense in the lung. Am J Respir Crit Care Med. 182 (3), 404-412 (2010).
- Robinson, K. M., et al. Influenza A exacerbates Staphylococcus aureus pneumonia by attenuating IL-1beta production in mice. J Immunol. 191 (10), 5153-5159 (2013).
- Mizgerd, J. P. Molecular mechanisms of neutrophil recruitment elicited by bacteria in the lungs. Semin Immunol. 14 (2), 123-132 (2002).
- Balamayooran, G., Batra, S., Fessler, M. B., Happel, K. I., Jeyaseelan, S. Mechanisms of neutrophil accumulation in the lungs against bacteria. Am J Respir Cell Mol Biol. 43 (1), 5-16 (2010).
- Quinton, L. J., et al. Hepatocyte-specific mutation of both NF-kappaB RelA and STAT3 abrogates the acute phase response in mice. J Clin Invest. 122 (5), 1758-1763 (2012).
- Gowdy, K. M., et al. Key role for scavenger receptor B-I in the integrative physiology of host defense during bacterial pneumonia. Mucosal Immunol. 8 (3), 559-571 (2015).
- Madenspacher, J. H., et al. p53 Integrates host defense and cell fate during bacterial pneumonia. J Exp Med. 210 (5), 891-904 (2013).
- Brain, J. D., Knudson, D. E., Sorokin, S. P., Davis, M. A. Pulmonary distribution of particles given by intratracheal instillation or by aerosol inhalation. Environ Res. 11 (1), 13-33 (1976).
- Card, J. W., et al. Gender differences in murine airway responsiveness and lipopolysaccharide-induced inflammation. J Immunol. 177 (1), 621-630 (2006).
- Ivanov, I. I., et al. Induction of intestinal Th17 cells by segmented filamentous bacteria. Cell. 139 (3), 485-498 (2009).
- Hooper, L. V., Littman, D. R., Macpherson, A. J. Interactions between the microbiota and the immune system. Science. 336 (6086), 1268-1273 (2012).
