En forsinket vaccination Model af kronisk Pseudomonas aeruginosa Sårinfektion
Summary
Vi beskriver en forsinket vaccinationsprotokol til generering af kroniske sårinfektioner hos immunkompetente mus.
Abstract
Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) er en stor nosokomiel patogen af stigende relevans for menneskers sundhed og sygdom, især i fastsættelsen af kroniske sårinfektioner hos diabetiske og indlagte patienter. Der er et presserende behov for kronisk infektion modeller til støtte i undersøgelsen af sårpatogenese og udvikling af nye behandlingsformer mod dette patogen. Her beskriver vi en protokol, der bruger forsinket vaccination 24 timer efter fuld tykkelse excisional sårede. Infektionen af den midlertidige sårmatrix, der er til stede på dette tidspunkt, forebygger enten hurtig rydning eller spredning af infektion og etablerer i stedet kronisk infektion, der varer 7-10 dage uden behov for implantation af fremmede materialer eller immunsuppression. Denne protokol efterligner en typisk tidsmæssig forløb af postoperativ infektion hos mennesker. Brugen af en selvlysende P. aeruginosa stamme (PAO1:lux) giver mulighed for kvantitativ daglig vurdering af bakteriel byrde for P. aeruginosa sårinfektioner. Denne nye model kan være et nyttigt redskab i undersøgelsen af bakteriel patogenese og udvikling af nye behandlingsformer for kroniske P. aeruginosa sårinfektioner.
Introduction
Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) er en Gram-negativ stang-formet bakterie med stigende relevans for menneskers sundhed og sygdom. Det er ansvarlig for omfattende sygelighed og dødelighed i nosokomielle indstillinger, især involverer sårinfektioner hos immunkompromitterede patienter1,2. Fremkomsten af multiresistente stammer af denne patogen har givet yderligere impulser til undersøgelse af faktorer, der bidrager til P. aeruginosa virulens, mekanismer af P. aeruginosa antibiotikaresistens, og nye metoder til forebyggelse og behandling af denne dødelige infektion3. Som sådan har behovet for dyremodeller for kronisk sårinfektion som redskaber til at undersøge disse forskningsspørgsmål aldrig været større.
Desværre, mange dyremodeller af P. aeruginosa infektion tendens til at simulere akut infektion med hurtig opløsning af infektion eller hurtig tilbagegang på grund af sepsis4,5, som ikke i tilstrækkelig grad simulere de oftentimes kroniske karakter af disse infektioner. For at løse denne ulempe, nogle modeller udnytte implantation af fremmedlegemer såsom agar perler, silikone implantater, eller alginat geler6,7,8. Andre modeller bruger mus, der er immunkompromitterede på grund af fremskreden alder, fedme, eller diabetes, eller gennem farmakologiske midler såsom cyclophosphamid-induceret neutropeni9,10,11,12. Men enten brugen af fremmede materialer eller immun kompromitteret værter sandsynligvis ændrer den lokale inflammatoriske proces, hvilket gør det vanskeligt at få en forståelse af patofysiologi involveret i kroniske sårinfektioner i værter med ellers normale immunforsvar.
Vi har udviklet en kronisk model af P. aeruginosa sårinfektion i mus, der indebærer forsinket podning med bakterier efter excisional sårede. Forsinket vaccination giver mulighed for eksperimenter, der vurderer bakteriel byrde, der strækker sig ud til mindst 7 dage. Denne model åbner nye muligheder for at undersøge både patogenese og nye behandlinger af P. aeruginosa kroniske infektioner.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vi har udviklet en ny forsinket vaccination P. aeruginosa sårinfektion model. Strategien med at forsinke podning med bakterier indtil 24 timer efter excisional såring gør det muligt at vurdere sårinfektioner over en 1-ugers tidsramme. Ved at bruge en selvlysende stamme af P. aeruginosa,er det muligt at spore infektion progression i hele infektionen kursus. Jo længere infektionsforløb sammenlignet med andre P. aeruginosa infektion modeller vil give nye muligheder for at studere vært-patog…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Den pUT-Tn5-EM7-lux-Km1 selvlysende konstruere vektor var en elskværdig gave fra J. Hardy. Schematics blev skabt med BioRender.com. Vi takker laboratoriet i G. Gurtner for deres råd om sårinfektion model. Vi takker også T. Doyle fra Stanford Center for Innovation i In Vivo Imaging for hans tekniske ekspertise. Dette arbejde blev støttet af tilskud R21AI133370, R21AI133240, R01AI12492093, og tilskud fra Stanford SPARK, Falk Medical Research Trust og Cystisk Fibrose Foundation (CFF) til P.L.B. C.R.D blev støttet af T32AI007502. En Gabilan Stanford Graduate Fellowship for Videnskab og Teknik og en Lubert Stryer Bio-X Stanford Tværfaglige Graduate Fellowship støttede J.M.S.
Materials
| 0.9% Sodium Chloride injection | Hospira | 2484457 | |
| 18 G x 1 sterile needle | BD | 305195 | |
| 25 G x 1 1/5 sterile needle | BD | 305127 | |
| Alcohol swab | BD | 326895 | |
| Aura Imaging Software | Spectral Instruments Imaging | n/a | |
| Betadine | Purdue Frederick Company | 19-065534 | |
| Buprenorphine SR LAB | Zoopharm | n/a | |
| C57BL/6J male mice | The Jackson Laboratory | 000664 | |
| Disposable biopsy punch, 6mm | Integra | 33-36 | |
| Fine scissors – Tungsten Carbide | Fine Science Tools | 14568-09 | |
| Glass Bead Dry Sterilizer | Harvard Apparatus | 61-0183 | |
| Granulated Agar | Fisher BioReagents | BP9744 | |
| Heating Pad | Milliard | 804879481218 | |
| Insulin syringe with 28 G needle | BD | 329461 | |
| Lago X Imaging System | Spectral Instruments Imaging | n/a | |
| LB broth | Fisher BioReagents | BP1426 | |
| Leur-Lok 1 mL syringe | BD | 309628 | |
| Mini Arco Animal Trimmer | Wahl Professional | 919152 | |
| Nair Hair Removal Lotion with Baby Oil | Church and Dwight | n/a | Available at any pharmacy |
| Octagon Forceps | Fine Science Tools | 11041-08 | |
| Petri dish | Falcon | 351029 | |
| Phosphate Buffered Saline (PBS) 1x | Corning | 21-040-CV | |
| Press and Seal Cling Wrap | Glad | n/a | |
| SafetyGlide Insulin syringe with 30 G needle | BD | 305934 | |
| Safetyglide Insulin syringe, 1/2 mL, 30 G x 5/16 TW | BD | 305934 | |
| Scale | Ohaus Scout Pro | SP202 | |
| Supplical Nutritional Supplement | Henry Schein Animal Health | 29908 | |
| Tegaderm, 6 cm x 7 cm | 3M | 1624W |
References
- Sen, C. K., et al. Human skin wounds: a major and snowballing threat to public health and the economy. Wound Repair and Regeneration. 17 (6), 763-771 (2009).
- Serra, R., et al. Chronic wound infections: the role of Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus. Expert Review of Anti-infective Therapy. 13 (5), 605-613 (2015).
- Obritsch, M. D., Fish, D. N., MacLaren, R., Jung, R. Nosocomial infections due to multidrug-resistant Pseudomonas aeruginosa: epidemiology and treatment options. Pharmacotherapy. 25 (10), 1353-1364 (2005).
- Secor, P. R., et al. Filamentous Bacteriophage Produced by Pseudomonas aeruginosa Alters the Inflammatory Response and Promotes Noninvasive Infection In Vivo. Infection and Immunity. 85 (1), (2017).
- Rice, S. A., et al. The biofilm life cycle and virulence of Pseudomonas aeruginosa are dependent on a filamentous prophage. The ISME Journal. 3 (3), 271-282 (2009).
- Bayes, H. K., Ritchie, N., Irvine, S., Evans, T. J. A murine model of early Pseudomonas aeruginosa lung disease with transition to chronic infection. Scientific Reports. 6, 35838 (2016).
- van Gennip, M., et al. Interactions between polymorphonuclear leukocytes and Pseudomonas aeruginosa biofilms on silicone implants in vivo. Infection and Immunity. 80 (8), 2601-2607 (2012).
- Trøstrup, H., et al. Pseudomonas aeruginosa biofilm aggravates skin inflammatory response in BALB/c mice in a novel chronic wound model. Wound Repair and Regeneration. 21 (2), 292-299 (2013).
- Zhao, G., et al. Time course study of delayed wound healing in a biofilm-challenged diabetic mouse model. Wound Repair and Regeneration. 20 (3), 342-352 (2012).
- Brubaker, A. L., Rendon, J. L., Ramirez, L., Choudhry, M. A., Kovacs, E. J. Reduced neutrophil chemotaxis and infiltration contributes to delayed resolution of cutaneous wound infection with advanced age. Journal of Immunolology. 190 (4), 1746-1757 (2013).
- Watters, C., et al. Pseudomonas aeruginosa biofilms perturb wound resolution and antibiotic tolerance in diabetic mice. Medical Microbiology and Immunology. 202 (2), 131-141 (2013).
- Lee, C., Kerrigan, C. L., Picard-Ami, L. A. Cyclophosphamide-induced neutropenia: effect on postischemic skin-flap survival. Plastic and Reconstructive Surgery. 89 (6), 1092-1097 (1992).
- Sweere, J. M., et al. The immune response to Chronic Pseudomonas aeruginosa wound infection in immunocompetent mice. Advances in Wound Care. , (2019).
- Sweere, J. M., et al. Bacteriophage trigger antiviral immunity and prevent clearance of bacterial infection. Science. 363 (6434), (2019).
