Sepsisin Çekal Ligasyonu ve Delinmeye Bağlı Fare Modelinde Güvenilir Bir Biyobelirtecin Değerlendirilmesi
Summary
Bu protokol, bir fare sepsis modelinde çekal ligasyon ve ponksiyonun (CLP) operatif ayrıntılarını sunar. CLP, sepsisin hayvan modelini oluşturmak için en yaygın kullanılan tekniklerden biridir. Bu nedenle, güvenilir araştırma sonuçlarının elde edilmesi için standartlaştırılmış bir CLP protokolü gereklidir.
Abstract
Sepsis, dünya çapında her yıl milyonlarca ölüme neden olan, hayatı tehdit eden ve hızla gelişen ciddi bir hastalıktır. Araştırmacılar, çeşitli hayvan modellerini kullanarak sepsisin patofizyolojisini aydınlatmak için muazzam çaba sarf etmişlerdir; çekal ligasyon ve ponksiyon (CLP) ile indüklenen sepsisin fare modeli laboratuvarlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. CLP modelinin ciddiyetini ve tekrarlanabilirliğini etkileyen üç teknik husus, bağlı çekum yüzdesi, çekal ponksiyon için kullanılan iğnenin boyutu ve karın boşluğuna sıkılan dışkı hacmidir. Sepsisin hızlı ve spesifik tanısı sonucu etkileyen çok önemli bir faktördür. Sepsis tanısında altın standart mikrobiyal kültürdür; ancak, bu işlem zaman alıcıdır ve bazen yanlıştır. Sepsise özgü biyobelirteçlerin tespiti hızlıdır, ancak mevcut biyobelirteçler kısa yarı ömür, özgüllük ve yetersiz duyarlılık nedeniyle tatmin edici değildir. Bu nedenle, erken evrelerde güvenilir bir sepsis biyobelirtecine acil ihtiyaç vardır. Önceki yayınlar, sepsiste aşırı nötrofil hücre dışı tuzakların (NET’ler) meydana geldiğini göstermektedir. NET bileşeni olarak sitrülinlenmiş histon H3 (CitH3), hem septik hayvanlarda hem de hastalarda yükselir ve CitH3’ün varlığı sepsisin güvenilir bir tanısal biyobelirtecidir. Bu çalışmada CLP kaynaklı sepsisin standartlaştırılmış fare modelini tanımlamayı ve sepsisin güvenilir bir kan biyobelirtecini oluşturmayı amaçlamıştır. Çalışmalarımız gelecekte sepsisin erken ve doğru teşhisine katkıda bulunabilir.
Introduction
Sepsis, enfeksiyon1’e karşı düzensiz konakçı yanıtının neden olduğu hayatı tehdit eden organ disfonksiyonu olarak tanımlanır ve septik şok, ciddi sepsis2 vakalarında önde gelen ölüm nedenidir. Sepsis ve septik şok her yıl dünya çapında milyonlarca ölüme nedenolmaktadır 3. Sepsisli hastaların sonuçlarını iyileştirmenin anahtarı, antibiyotik4 gibi tedavilerin derhal başlatılmasıdır. Sepsis tanısında altın standart yöntem mikrobiyal kültürdür; Bununla birlikte, mikrobiyal kültür zaman alıcıdır ve klinik önemi büyük ölçüde sınırlayan yanlış pozitif ve yanlış negatif sonuçlara yol açabilir5. Bu nedenle, sepsisin bir kan biyobelirtecini tanımlamak oldukça arzu edilir. Prokalsitonin ideal bir sepsis biyobelirteci olarak kabul edilir, ancak sepsisi steril hastalıklardan ayırt edemediği için tanısal etkinliği sınırlıdır6.
Fare çekal ligasyonu ve ponksiyonu (CLP), bilimsel araştırmalarda bir sepsis modeli oluşturmak için yaygın olarak kullanılır. CLP en yaygın kullanılan sepsis modellerinden biridir, çünkü polimikrobiyal peritoniti taklit eder, hem proinflamatuar hem de antienflamatuar immün yanıtları aktive eder7. CLP’nin bakteriyel endotoksin enjeksiyonu gibi alternatif tekniklerden daha klinik olarak ilgili bir sepsis modeli oluşturduğu kabul edilmektedir. Bu nedenle, CLP, araştırma8’de kullanılmak üzere klasik sepsis modeli olarak kabul edilir. Bununla birlikte, CLP’nin en büyük dezavantajı, model şiddeti, çekum bağlanmış yüzdesi, iğne boyutu, delinme sayısı ve laparotomi tekniği gibi çeşitli faktörlerden etkilendiğinden, tekrarlanabilirliğidir. Bu nedenle, CLP kaynaklı sepsis modelinin standartlaştırılmasına ihtiyaç vardır. Bu çalışmada, standartlaştırılmış prosedürü göstermek ve tekrarlanabilirliğini artırmak için CLP kaynaklı sepsis modelinin protokol detayları açıklanmaktadır.
Enflamatuar yanıt, sepsisin erken evresinde ortaya çıkar ve nötrofiller, organ hasarına neden olan aşırı miktarda oksidan ve proteaz salgılar8. Sepsisin patofizyolojisinde anahtar bir faktör, DNA, sitrülinlenmiş histonlar ve antimikrobiyal proteinazlar gibi nükleer ve sitozolik bileşenleri serbest bırakan nötrofil hücre dışı tuzakların (NET’ler) oluşumudur9. Son zamanlarda yapılan çalışmalar, aşırı NET oluşumunun sepsis patolojisine aracılık ettiğini; Bu arada, peptidil arginin deiminazın (PAD) YW3-56 veya Cl-amidin gibi kimyasallar tarafından enzimatik inhibisyonu yoluyla NET’lerin azalması, sepsis10,11’in fare modellerinde hayatta kalma yanlısı bir etki göstermektedir. Sitrüllinlenmiş histon H3 (CitH3) 2011 yılında sepsise özgü bir protein olarak tanımlanmıştır12 ve sonraki yayınlar dolaşımdaki CitH3 konsantrasyonunun sepsis 13,14’ün güvenilir bir tanısal biyobelirteci olduğunu göstermiştir. CitH3, prokalsitoninden daha hassas ve uzun ömürlü bir biyobelirteç olarak kabul edilir ve sepsisi ayırt etmede inflamatuar sitokinlerden daha spesifiktir13.
Bu çalışmada, CLP ile indüklenen bir sepsis fare modelinde sepsisin güvenilir bir tanısal biyobelirtecini değerlendirdik.
Protocol
Representative Results
Discussion
CLP, preklinik bir sepsis modeli oluşturmak için karın içine patojenler sokar. CLP yaparken, eksojen bakterilerin girişimini ortadan kaldırmak ve doğru anestezik dozajlarını kullanmak için steril koşullar kullanmak önemlidir16. CLP’nin sepsis modelinin ciddiyetini ve tekrarlanabilirliğini etkileyen üç teknik yönü, bağlı çekumun yüzdesi, çekal ponksiyon için kullanılan iğnenin büyüklüğü ve karın boşluğuna sıkılan dışkı hacmidir. Çekumun yaklaşık% 75’inin ba?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Profesör Wang Wei ve Doktor Liu Shuai’ye deneylere yardımcı oldukları için teşekkür ederiz. Bu çalışma, Xiangya Hastanesi, Central South University Genç Araştırma Fonu (No. 2019Q10), Hunan Eyaleti Ulusal ve Bilim Vakfı’ndan (No. 2020JJ4902) ve Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı’ndan (No. 82202394) hibelerle finanse edilmiştir.
Materials
| 21G needle | |||
| 3,3’,5,5’-tetramethylbenzidine | R&D Systems Inc | DY999 | |
| anti-CitH3 monoclonal antibody | laboratory self developed | ||
| anti-CitH3 polyclonal antibody | Abcam | ab5103 | |
| anti-rabbit secondary antibody | Jackson ImmunoResearch | 111-035-003 | |
| C57BL/6 mice | Xiangya School of Medicine, Central South University | ||
| Cl-amidine | Sigma Aldrich | SML2250 | |
| depilatory cream | |||
| Dnase I | Sigma Aldrich | 11284932001 | |
| isoflurane | Sigma-Aldrich | 26675-46-7 | |
| ketoprofen | Sigma Aldrich | PHR1375 | |
| silk sutures (4-0 & 6-0) | |||
| surgical instruments | |||
| YW3-56 | GLPBIO | GC48263 |
References
- Singer, M., et al. The third international consensus definitions for sepsis and septic shock (Sepsis-3). JAMA. 315 (8), 801-810 (2016).
- Shankar-Hari, M., et al. Developing a new definition and assessing new clinical criteria for septic shock: For the Third International Consensus Definitions for Sepsis and Septic Shock (Sepsis-3). JAMA. 315 (8), 775-787 (2016).
- Fleischmann-Struzek, C., et al. Incidence and mortality of hospital- and ICU-treated sepsis: results from an updated and expanded systematic review and meta-analysis. Intensive Care Medicine. 46 (8), 1552-1562 (2020).
- Evans, L., et al. Surviving sepsis campaign: international guidelines for management of sepsis and septic shock 2021. Intensive Care Medicine. 47 (11), 1181-1247 (2021).
- Hughes, J. A., Cabilan, C. J., Williams, J., Ray, M., Coyer, F. The effectiveness of interventions to reduce peripheral blood culture contamination in acute care: a systematic review protocol. Systematic Reviews. 7 (1), 216 (2018).
- Kibe, S., Adams, K., Barlow, G. Diagnostic and prognostic biomarkers of sepsis in critical care. The Journal of Antimicrobial Chemotherapy. 66, 33-40 (2011).
- Dejager, L., Pinheiro, I., Dejonckheere, E., Libert, C. Cecal ligation and puncture: the gold standard model for polymicrobial sepsis. Trends in Microbiology. 19 (4), 198-208 (2011).
- Hotchkiss, R., Karl, I. The pathophysiology and treatment of sepsis. The New England Journal of Medicine. 348 (2), 138-150 (2003).
- Madhi, R., Rahman, M., Taha, D., Morgelin, M., Thorlacius, H. Targeting peptidylarginine deiminase reduces neutrophil extracellular trap formation and tissue injury in severe acute pancreatitis. Journal of Cellular Physiology. 234 (7), 11850-11860 (2019).
- Brinkmann, V., et al. Neutrophil extracellular traps kill bacteria. Science. 303 (5663), 1532-1535 (2004).
- Liang, Y., et al. Inhibition of peptidylarginine deiminase alleviates LPS-induced pulmonary dysfunction and improves survival in a mouse model of lethal endotoxemia. European Journal of Pharmacology. 833, 432-440 (2018).
- Deng, Q., et al. Citrullinated histone H3 as a therapeutic target for endotoxic shock in mice. Frontiers in Immunology. 10, 2957 (2019).
- Li, Y. Q., et al. Identification of citrullinated histone H3 as a potential serum protein biomarker in a lethal model of lipopolysaccharide-induced shock. Surgery. 150 (3), 442-451 (2011).
- Pan, B., et al. CitH3: a reliable blood biomarker for diagnosis and treatment of endotoxic shock. Scientific Reports. 7 (1), 8972 (2017).
- Park, Y., et al. An integrated plasmo-photoelectronic nanostructure biosensor detects an infection biomarker accompanying cell death in neutrophils. Small. 16 (1), 1905611 (2020).
- Harikrishnan, V. S., Hansen, A. K., Abelson, K. S. P., Sorensen, D. B. A comparison of various methods of blood sampling in mice and rats: Effects on animal welfare. Laboratory Animals. 52 (3), 253-264 (2018).
- Brook, B., et al. A controlled mouse model for neonatal polymicrobial sepsis. Journal of Visualized Experiments. (143), e58574 (2019).
- Rittirsch, D., Huber-Lang, M., Flierl, M., Ward, P. Immunodesign of experimental sepsis by cecal ligation and puncture. Nature Protocols. 4 (1), 31-36 (2009).
- Baker, C. C., Chaudry, I. H., Gaines, H. O., Baue, A. E. Evaluation of factors affecting mortality rate after sepsis in a murine cecal ligation and puncture model. Surgery. 94 (2), 331-335 (1983).
