השאיפה הלוע התחתון מאתר מודל של הנשמה-הקשורים ו רכשה החולים בדלקת ריאות חיידקית
Summary
דלקת ריאות זיהומית היא בין הזיהומים הנפוצים ביותר של האדם. מודל המתאים ויוו חיוני להבנת הפתוגנזה של המחלה, בדיקת יעילותם של הריפוי. עם מודל דלקת ריאות השאיפה הלוע התחתון מאתר זה, ניתן לבחון הפתוגנזה של טיפולים חדשים נגד זיהומים קטלניים אלה.
Abstract
זיהום מאתר הדוגמניות קריטית להבנת הפתוגנזה של המחלה, בדיקת יעילותם של הריפוי אמור להלחם פתוגנים סיבתי. דלקת ריאות זיהומית היא בין הזיהומים הנפוצים ביותר שהוצגו על ידי מטופלים במרפאה ומאשר ובכך מודל המתאים ויוו . דלקת ריאות טיפוסי מודלים להשתמש חיסון תוך-אפי, אשר פיקדונות מופרז אורגניזמים מחוץ הריאות, גורם לסיבוכים את המטרה ואת הסימפטומים, כגון סינוסיטיס, דלקת רפידת הקיבה, דלקת מעיים, טראומה פיזית או microparticle יש ערפל לחקות אירוסול מורחים אופיינית של דלקת ריאות נגיפית, tuberculous או פטרייתי. מודלים אלה אינן משקפות במדויק בפתוגנזה של טיפוסי הקהילה או בריאות-רכשה בדלקת ריאות חיידקית. לעומת זאת, מודל זה מאתר של הלוע התחתון שאיפה דלקת ריאות מחקה את התוואי droplet רכשה בריאות דלקת ריאות. ההשעיה לתוך oropharynx של עכברים ומורדמת מזריקים µL 50 של החיידקים גורמת השאיפה רפלקסיבי, כשהתוצאה היא דלקת ריאות. במודל זה, ניתן לבחון בפתוגנזה של פתוגנים הגורמים לדלקת ריאות וטיפולים חדשים כדי להילחם במחלות אלה.
Introduction
זיהום בדרכי הנשימה התחתונה היא מחלה מדבקת הקטלני ביותר בעולם הגורם השכיח ביותר למוות במדינות מתפתחות1. ברחבי העולם, זיהומים אלה מהווים יותר מ- 3.2 מיליון מקרי מוות1. בנוסף, דלקת ריאות nosocomial הוא בין הצורות קטלני ביותר של שירותי בריאות רכשה זיהומים, והיא נגרמת על ידי הכי עמידים לאנטיביוטיקה פתוגנים2,3. התוואי טיפוסי של רכישה של דלקת ריאות חיידקית לשניהם רכשה הקהילה ואף דלקת ריאות nosocomial היא השאיפה של תוכן הלוע התחתון אל alveoli. מודלים מאתר חקר מחלות אלה לעתים קרובות להשתמש חיסון תוך-אפי4, הפקדת הרבה של החיידקים מחוץ הריאות, גורם לסיבוכים את המטרה ואת סימפטומים כמו סינוסיטיס, טראומה פיזית, אשר incongruent עם המחלה התקדמות האדם שהיו הדגמים שנועדו לחקות. דגמים אחרים עשויים להשתמש באינהלציה צ’יימברס והתקנים micromisting, אשר באופן מדויק יותר לחקות ריאות נגיפית, tuberculous ופטרייתי, אבל לא מדויק מסכם את הדברים בדרך הרגילה של רכישה עבור טיפוסי ריאות חיידקית.
המודל דלקת ריאות השאיפה הלוע התחתון מאתר עשוי להיות מנוצל כדי לדמות את המסלול הטבעי ואת בפתוגנזה של דלקת ריאות חיידקית. על ידי µL 50 לחסן של ההשעיה חיידקיים לתוך oropharynx של עכברים ומורדמת באמצעות פיפטה של, השאיפה רפלקסיבי מתפתח, שתוצאתה דלקת ריאות זיהומית. בעזרת המודל ניתן לבחון בפתוגנזה של פתוגנים הגורמים לדלקת ריאות וטיפולים חדשים כדי להילחם מחלות אלו עם דגם נאמנות גבוהה יותר, יותר לאופרטור דלקות ריאות השאיפה שנצפתה האדם. בנוסף, בניגוד דגמים דומים להדביק דרך חלל הפה5,6, מודל זה מבטיח inoculum מלא מגיע לריאות במקום הבטן, איפה זה יכול לגרום מחוץ לאתר דלקות וזיהומים, כגון דלקת רפידת הקיבה דלקת מעיים. לבסוף, בניגוד אחר מודל שפורסמו אשר דורש laryngoscope, inoculates דרך קנה הנשימה7, מודל זה לא לחסום את דרכי הנשימה עם מחט gavage, לא מצריכה הזרקת למסירה inoculum. במקום זאת, חיסון מסתמך על רפלקס השאיפה הטבעית של העכבר.
Protocol
Representative Results
Discussion
כדי להיות בטוח, עכברים אינם בני אדם מיניאטורי. התוצאות המתקבלות מן העכבר מודלים חייב להיות נחשב בהקשר, ולאחר מכן לפרש עבור הישימות לבני אדם, המבוסס על השונה והדומה בין שני מינים6. חשוב גם לבחור המתח העכבר המתאים כמו מסוימים רגישים יותר לזיהומים מסוימים יותר מאחרים; אותו הדבר חל…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה על ידי המכון הלאומי לאלרגיה ומחלות זיהומיות בבית מכוני הבריאות הלאומיים [גרנט מספרים R01 AI117211 R01 AI130060, R21 AI127954, R42 AI106375 כדי BS], מינהל המזון והתרופות האמריקאי [חוזה HHSF223201710199C כדי BML].
Materials
| Agar | BD | 214530 | Combine with TSB to make TSA |
| Beads, Borosilicate Glass | Kimble | 135003 | Sterilize by baking or autoclaving before each use |
| Beaker, 250 mL | Pyrex | 1003 | Used during precise aliquoting of concentrated bacterial inocula |
| Centrifuge | Sorvall | ST 40R | Capable of 4,000×g at 4°C |
| Chamber for Anesthesia | Kent Scientific Corporation | VetFlo-0720 | Accommodates up to 5 mice |
| Cryomold, Intermediate Size | Sakura Tissue-Tek | 4566 | Disposable vinyl specimen molds, 15×15×5 mm |
| Dental Floss | Oral-B | 37000469537 | Tie to stable post approx. 6" above table height |
| Forceps | VWR | 82027-440 | Used to gently pull tongue out of mouse's mouth |
| Homogenizer for Lung Tissue | Omni International | TM125-115 | Autoclave before first use; rinse between samples |
| Isoflurane for Anesthesia | Abbott | 10015516 | Alternative drug can be used; modify procedure accordingly |
| iSTAT Cartridge | Abbott | 03P79-25 | Various cartridges are available to suit your needs |
| Ketamine, 100 mg/mL | Western Medical Supply | 4165 | Dilute 1:10 in PBS to 1 mg/mL and combine with Xylazine at 1 mg/mL |
| Ointment for Eyes | Akorn | Tears Renewed | Avoid touching eye with tip of dispenser |
| Optimal Cutting Temperature (O.C.T.) Compound | Fisher Scientific | 23-730-571 | Used to freeze lung samples at -80 °C to prepare for pathology sectioning |
| Petri Dish | VWR | 25384-302 | Polystyrene, disposable, sterilized, 100×15 mm |
| Phosphate-Buffered Saline (PBS) | Corning | 21-031-CM | Dulbecco's PBS without calcium and magnesium |
| Pipette Tips, 200-μL | VWR | 10017-044 | Autoclave before use |
| Pipetter, 200-μL | Gilson | Pipetman P200 | Autoclave and calibrate before use |
| Spreader, Bacterial Cell | Bel-Art | F377360006 | Sterilize by baking or autoclaving before each use |
| Stir Bar, Magnetic, 7.9 mm Diameter × 38.1 mm Length | VWR | 58948-150 | Used for stiring concentrated bacterial inocula during aliquoting |
| Stir Plate, Magnetic | Corning | PC-620D | Used for stiring concentrated bacterial inocula during aliquoting |
| Tryptic Soy Broth (TSB) | BD | 211822 | Combine with Agar to make TSA |
| Vial, Conical, Sterile, 50 mL | Corning | 431720 | Used for preparing bacterial inocula |
| Vial, Conical, Sterile, 500 mL | Corning | 431123 | Used to concentrate inocula for preparing frozen inocula |
| Vial, Cryogenic, 2.0 mL | Corning | 430659 | Used for cryogenic storage of concentrated bacterial inocula |
| Xylazine, 20 mg/mL | Akorn | AnaSed Injection | Dilute 1:20 in PBS to 1 mg/mL and combine with Ketamine at 1 mg/mL |
References
- Spellberg, B., Talbot, G. H. Recommended Design Features of Future Clinical Trials of Antibacterial Agents for Hospital-Acquired Bacterial Pneumonia and Ventilator-Associated Bacterial Pneumonia. Clinical Infectious Diseases. 51 (S1), S150-S170 (2010).
- Kalil, A. C., et al. Management of Adults With Hospital-acquired and Ventilator-associated Pneumonia: 2016 Clinical Practice Guidelines by the Infectious Diseases Society of America and the American Thoracic Society. Clinical Infectious Diseases. 63 (5), e61-e111 (2016).
- Medina, E. Murine model of pneumococcal pneumonia. Methods in Molecular Biology. , 405-410 (2010).
- Azoulay-Dupuis, E., et al. In vivo efficacy of a new fluoroquinolone, sparfloxacin, against penicillin-susceptible and -resistant and multiresistant strains of Streptococcus pneumoniae in a mouse model of pneumonia. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 36 (12), 2698-2703 (1992).
- Mizgerd, J. P., Skerrett, S. J. Animal models of human pneumonia. American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology. 294 (3), L387-L398 (2008).
- Rayamajhi, M., et al. Non-surgical intratracheal instillation of mice with analysis of lungs and lung draining lymph nodes by flow cytometry. Journal of Visualized Experiments. (51), (2011).
- Nielsen, T. B., Bruhn, K. W., Pantapalangkoor, P., Junus, J. L., Spellberg, B. Cryopreservation of virulent Acinetobacter baumannii to reduce variability of in vivo studies. BMC Microbiology. 15, 252 (2015).
- Trammell, R. A., Toth, L. A. Markers for predicting death as an outcome for mice used in infectious disease research. Comparative Medicine. 61 (6), 492-498 (2011).
- Bast, D. J., et al. Novel murine model of pneumococcal pneumonia: use of temperature as a measure of disease severity to compare the efficacies of moxifloxacin and levofloxacin. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 48 (9), 3343-3348 (2004).
- Hankenson, F. C., et al. Weight loss and reduced body temperature determine humane endpoints in a mouse model of ocular herpesvirus infection. Journal of the American Association for Laboratory Animal Science. 52 (3), 277-285 (2013).
- Adamson, T. W., Diaz-Arevalo, D., Gonzalez, T. M., Liu, X., Kalkum, M. Hypothermic endpoint for an intranasal invasive pulmonary aspergillosis mouse model. Comparative Medicine. 63 (6), 477-481 (2013).
- Nielsen, T. B., et al. Diabetes Exacerbates Infection via Hyperinflammation by Signaling through TLR4 and RAGE. mBio. 8 (4), (2017).
- Nielsen, T. B., et al. Monoclonal Antibody Protects Against Acinetobacter baumannii Infection by Enhancing Bacterial Clearance and Evading Sepsis. Journal of Infectious Diseases. 216 (4), 489-501 (2017).
- Cheng, B. L., et al. Evaluation of serotypes 5 and 8 capsular polysaccharides in protection against Staphylococcus aureus in murine models of infection. Human Vaccine Immunotherapy. 13 (7), 1609-1614 (2017).
- Wong, D., et al. Clinical and Pathophysiological Overview of Acinetobacter Infections: a Century of Challenges. Clinical Microbiology Reviews. 30 (1), 409-447 (2017).
