Method Article
* These authors contributed equally
אנו מתארים פרוטוקול חיסונים מושהה ליצירת זיהומים כרוניים הפצע בעכברים המוסמכים.
פסאודומונס aeruginosa (P. aeruginosa) הוא פתוגן מחלה נוזוקומיאלית העיקריים של רלוונטיות הגוברת לבריאות האדם ומחלות, במיוחד בהגדרה של זיהומים הפצע כרונית חולי סוכרת ומאושפזים. יש צורך דחוף מודלים זיהום כרונית כדי לסייע בחקירת הפתוגנזה הפצע ופיתוח של טיפולים חדשים נגד פתוגן זה. כאן, אנו מתארים פרוטוקול שעושה שימוש בחיסון מושהה 24 שעות לאחר שפצעו מלאה במלוא הנסיבות. הזיהום של מטריצה הפצע הזמני נוכח בזמן זה מפורקים או הפצה מהירה או הפצת זיהום ובמקום זאת יוצר זיהום כרוני נמשך 7 – 10 ימים ללא צורך השרשה של חומרים זרים או הדיכוי החיסונית. פרוטוקול זה מחקה קורס זמני טיפוסי של זיהום שלאחר הניתוח בבני אדם. השימוש של הזנים P. aeruginosa מאיר (PAO1: lux) מאפשר הערכה יומית כמותית של נטל בקטריאלי עבור P. aeruginosa זיהומים הפצע. זה מודל הרומן עשוי להיות כלי שימושי בחקירת הפתוגנזה חיידקי ופיתוח של טיפולים חדשים עבור כרונית P. מחלות הפצע.
פסאודומונס aeruginosa (P. aeruginosa) הוא חיידק שלילי בצורת מוט עם רלוונטיות גוברת לבריאות האדם ומחלות. הוא אחראי על תחלואה נרחבת תמותה בהגדרות מחלה נוזוקומיאלית, במיוחד מעורבים דלקות פצעים בחולים חיסוני1,2. הופעתה של זנים עמידים בפני סמים מרובים של פתוגן זה סיפק תנופה נוספת לחקירת גורמים לתרום P. aeruginosa התקפה אלימה, מנגנונים של P. aeruginosa עמידות לאנטיביוטיקה, ושיטות חדשות למניעה וטיפול של זיהום זה קטלני3. ככזה, הצורך במודלים של בעלי חיים של זיהום הפצע כרונית כמו כלים לחקירת שאלות מחקר אלה מעולם לא היה גדול יותר.
למרבה הצער, דגמים רבים של בעלי חיים של P. aeruginosa זיהום נוטים לדמות זיהום אקוטי עם רזולוציה מהירה של זיהום או ירידה מהירה עקב אלח דם4,5, אשר אינה מהווה הדמיה מספקת של הטבע הכרוני לעתים קרובות של זיהומים אלה. כדי לטפל בחיסרון זה, כמה דגמים לנצל את ההשתלה של גופים זרים כגון חרוזים אגר, סיליקון שתלים, או קילוף פלסטיצידיות ג ' לים6,7,8. דגמים אחרים להשתמש בעכברים כי הם בסיכון חיסוני בשל גיל מתקדם, השמנת יתר, או סוכרת, או באמצעות אמצעים תרופתי כגון נויטרופילים המושרה הנגרמת כציקלופומיה9,10,11,12. עם זאת, או השימוש בחומרים זרים או מארחים החיסונית פרוצים כנראה משנה את התהליך הדלקתי המקומי, מה שמקשה להשיג הבנה של הפתופסולוגיה מעורב זיהומים הפצע כרונית במחשבים מארחים עם מערכות חיסונית נורמלית אחרת.
פיתחנו מודל כרוני של P. aeruginosa זיהום הפצע בעכברים הכרוכים החיסון מתעכב עם חיידקים לאחר שפצעו. החיסון העיכוב מאפשר ניסויים בהערכת נטל חיידקי הנמשך לפחות 7 ימים. מודל זה פותח הזדמנויות חדשות עבור חקירת הן פתוגנזה טיפולים חדשים של P. aeruginosa זיהומים כרוניים.
כל השיטות המתוארות כאן אושרו על ידי הוועדה לטיפול בבעלי חיים מוסדיים (IACUC) באוניברסיטת סטנפורד.
1. הכנה וצמיחה של חיידקים
2. הכנה לפרוצדורה
3. הסרת שיער
4. בעובי מלא ניתוח הפצע הקצר
5. חיסונים עם פ. אירוגסק
6. בvivo הדמיה של פצעים נגועים
7. ניהול פוסט-פעיל
8. כריתה של הפצע
באמצעות זן זורח של PAO1 עם קידוד פלבאמצע מערכת הכתבת היוקרה (PAO1: lux), אנו ביצעו פציעה מוטעית על עכברים, חוסנו פצעים אלה עם P. aeruginosa 24 שעות מאוחר יותר, ומדד נטל חיידקי לאורך זמן (איור 1 ואיור 2). תמונה ייצוגית שהושגה באמצעות מערכת הדמיה אופטית ממחישה כי מודל זה מביא לאור לגילוי (איור 3א). הזיהום הגיעה ביום 3 לאחר החיסון והמשיך 7 ימים לאחר החיסון המבוסס על שני ביולומינציה וספירות מושבה (איור 3ב – ג). באמצעות מודל זה, אנו מסוגלים ליצור באופן אמין פצעים שנמשכים 7-10 ס בהתאם למתח של חיידקים ורקע העכבר. התרבות של החיידקים מבודדים מן הפצע הראה כי כימות CFU/פצע בקורלציה עם לומינציה מזוהה (איור 3ד). לבסוף, למרות ונאה וככמת P. aeruginosa זיהום, עכברים שרדו לפחות 7 ימים. למרות שהיה הראשון הרזיה הראשונית מיד לאחר ההדבקה, זריקות מלוחים ותזונה משלימה הביא שחזור של משקל (איור 3E). לבסוף, הצלחנו לחשב את מינון החיסונים שבו 50% מפצעיו הפכו לנגועים באופן בר קיימא בPAO1. ערך ה-IC50 המחושב היה ~ 7.7 x 102 cfu/mL. מינונים גבוהים יותר 104 cfu/mL התוצאה 100% שיעור זיהום (איור 3F). תוצאות אלה הותאמו מתוך נתונים שפורסמו בעבר13.
איור 1: סכמטי המתאר את הדגם המלא של זיהום בעובי הפצע עם החיסונים המושהים עם ביולומיזנטיפ. aerginosa פס PAO1: lux ביום 2. בחר מושבה על יום -1 ולצמוח לילה במרק LB. ביצוע ניתוח הפצע המאולשל ביום -1. ביום 0, האיחסן עם PAO1: lux על ידי הזרקת לתוך מיטת הפצע דרך הסרט שקוף להתלבש. ביצוע הדמיה ביולומינסנציה לאחר חיסון. חזור על הדמיה בדרך כלל מדי יום עד יום 7 – 10. ביום 7 – 10, הקריבו חיות ופצעי קציר. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 2: סכימטי של ניתוח הפצע המאולשל. לאחר הסרת שיער ועיקור של העור עם אלכוהול בבטאדין, להשתמש 6 מילימטר ביופסיה אגרוף לעשות חתך הראשונית דרך האפידרמיס של שמאל וימין dorsum. השימוש מספריים מלקחיים כדי להסיר את השכבות העורי ובאפידרמיס. . שטוף עם הערוץ הPBS . לכסות ברוטב ברור אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 3: הידבקות בפצע משנת , ניתן להבחין באמצעות 7 ימים של זיהום. (א) דמות מייצגת של עכבר נגוע PAO1: lux עם שכבת ביולומינסנציה על פצעים מלציטיות. (ב) אות זורח המשקף נטל חיידקי הפצע. N = 6 פצעים. חיסון: 105 cfu/mL PAO1. (ג) ניתוח רגרסיה לינארית באות vivo זורח ובקטריאלי cfu של PAO1: לוקס פצעים נגועים, שנאספו 4 – 7 ימים לאחר החיסון עם 105 cfu/mL כדי לאפשר מגוון של נטל חיידקי. (ד) נטל חיידקי ב-cfu/פצע לאורך זמן עכברים נגועים 105 CFU/mL PAO1: lux. (ה) שינוי משקל (ביחס למשקל לפני ניתוח כריתה של הפצע ב-T =-1) N = 4 עכברים/קבוצה. מתוארים הם מגרשים עבור 5-95 אחוזון. נתונים סטטיסטיים מתוקנים על ידי 2 כיוון עם Sidak השוואה מרובה. (ו) ניתוח רגרסיה לא לינארית של שיעור זיהום הפצע המשמש לחישוב ה-IC50 עבור PAO1 שלושה ימים לאחר החיסון. כל הגרפים מייצגים של n ≥ 3 ניסויים. דמות זו השתנתה מ-סווייר ואח '. 201913. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
פיתחנו רומן מתעכב . במודל לזיהום בפצע האסטרטגיה של עיכוב הידבקות בחיידקים עד 24 שעות לאחר פציעה מהצועית מאפשרת הערכה של דלקות פצעים במשך שבוע אחד. באמצעות זן זורח של P. aeruginosa, ניתן לעקוב אחר התקדמות הזיהום במהלך הקורס זיהום. מסלול ארוך יותר של זיהום לעומת אחרים P. aeruginosa מודלים זיהום יאפשר הזדמנויות חדשות ללמוד אינטראקציות הפתוגן המארחים וטיפולים הרומן מיקוד P. aeruginosa הפצע זיהומים. לדוגמה, כבר השתמשנו במודל זה כדי להדגים את התפקיד של בקטאוגיה Pf בעירור תגובה חיסונית אנטי ויראלית המאפשרת P. aeruginosa כדי להתחמק המערכת החיסונית מארח14.
הכללה של 24 שעות של זמן ההתאוששות בין ניתוח הפצע הקצר והחיסון החיידקי הוא צעד קריטי במודל זה זיהום הפצע. זה מאפשר לבעלי חיים להתאושש מניתוח הפצע לפני שנדבקו, מה שכנראה ממלא תפקיד ביכולתם לשרוד לפחות 7 ימים. כמו-כן, היא תומכת בהיווצרות מטריצת פציעה זמנית לפני החיסון, שבשילוב עם הקרנת הסרט השקוף, מספקת סביבה התורמת ליצירת המבנה. במהלך הפיתוח של מודל זה בוצעו שורה של ניסויים במהלך ההתפתחות של המודל הזה בזמן שונה בין פצועים לחיסון. בניסיון שלנו, חיסון מיידי לאחר שפצעו מביא לעיתים קרובות אלח דם ומוות. לעומת זאת, החיסון 48 שעות ונקודות זמן מאוחרות יותר הובילו לרמות לא מקובלות של טרוגניות בין עכברים ובין פצעים באותו עכבר. כפי שניתן להבין באיור 3א, עדיין יכול להיות מידה מסוימת של טרוגניות צפוי בעומס חיידקי של פצעים נגועים, אפילו עם מתעכב 24-h החיסון. דרך אחת לפצות על כך היא להשתמש בחיות מרובות בכל ניסוי.
היבט ייחודי של פרוטוקול זה הוא כריתה של שני פצעים באופן עצמאי ולא לקפל את העור לאורך קו האמצע והניקוב כדי ליצור שני פצעים דו-צדדיים, כפי שנעשה בדגמים אחרים של הפצע. מצאנו כי שיטה זו מתקפלים היה גם יעיל להפקת פצעים סימטריים עם שוליים נקיים. עם זאת, עכברים שטופלו באופן זה בדרך כלל הפכו ספיגה מהר לאחר החיסון חיידקי ומת. אנו מאמינים כי זה עשוי להיות בגלל שיטה זו מתקפלת מסיר את Panniculus carnosus-שכבה דקה של שרירים המשמשים את העור של עכברים שאינו נוכח בבני אדם. אנו משערים כי מכשול זה עשוי לסייע במניעת הפצת חיידקים.
מרכיב חשוב של פרוטוקול זה הוא מספיק הסרת שיער מהאתר כירורגי, כמו שיער עודף יכול לספק nidus עבור זיהום על ומפריעה לדבקות של הסרט שקוף ההלבשה. מצאנו כי גילוח בנוסף קרם להסרת שיער מספק הסרת שיער אופטימלית עם גירוי בעור מינימלי, למרות ביסודיות שטיפת הקרם עם מים חמים הוא עדיין חשוב.
גורם אינטגרלי נוסף הוא תמיכה תזונתית, לחות, ושליטה בכאב במהלך הימים הראשונים של קורס כירורגי וזיהום. כדי לענות על כך, אנו מנהלים 500 μL של תת עורית 0.9% נתרן כלוריד ביום -1 ו -0, ואז 250 μL ביום 1 ו-2. אנו מספקים גם מולטי ויטמין והקלוריק תוספת ג'ל נוזלי בזמן ניתוח הפצע excisional. כפי שמתואר באיור 3E, אמצעים אלה מאפשרים התאוששות נאותה של משקל ביום 3. לגבי כאבים, מצאנו כי שחרור מתמשך 0.5 מ"ג/ק"ג בופרנורפין נתון לפני ניתוח הפצע excisional מספק שליטה מספקת בכאב עבור 72 h, אבל מינונים נוספים ניתן להעניק אם מבוסס על ממצאי מצוקה בעכבר בודדים.
למרות המודל של P. aeruginosa פצע זיהום הארכה ל -7 – 10 ימים הוא יתרון משמעותי על פני מודלים חריפה יותר של זיהום, זה עדיין לא יכול להיות מספיק לענות על שאלות מחקר מסוימות מעורבים זיהומים כרוניים יותר. אחת הסיבות למגבלה זו היא כי האות זורח של PAO1: lux המתח של P. aeruginosa פסגות ביום 2 – 3 (איור 3ב). לאחר ~ 7 ימים האות לוציפראז יכול להיות לא אמין. מסיבה זו, אנו מכמת את החיידקים על ידי הציפוי הקולחים הפצע על לוחות LB וספירת CFUs כדי לאשר זיהום של כל פצע בסוף הניסוי. חיסרון אפשרי נוסף של מודל זה הוא הדרישה עבור מערכת הדמיה vivo, אשר כמה מעבדות אולי לא תהיה גישה. אחת הדרכים סביב מכשול זה היא להשתמש לא מזורח פראי סוג בקטריאלי. זה עדיין מאפשר לחוקר לנצל את המודל הזה זיהום כרונית, כפי שצוין לעיל, החיידק הקטפוס ניתן לכמת בסוף הניסוי.
התחלנו לתאר את המודל הרומן של זיהום הפצע מתעכב . המאפשר ניסויים הארכת עד 7 – 10 ימים. דגם זה ישמש ככלי שימושי להערכת האינטראקציה עם הפתוגן המארח עם P. aeruginosa, כמו גם פיתוח של טיפולים חדשים. לדגם זה יש פוטנציאל לכיוונים מרובים בעתיד, כולל הסתגלות לפתוגנים פצעים אחרים כגון האורלולוקוקוס, כמו גם זיהומים פוליחיידקים, כולל P. aeruginosa בשילוב עם פתוגנים אחרים.
למחברים אין אינטרסים פיננסיים מתחרים לגלות.
לשים-Tn5-EM7-lux-Km1 לבנות וקטור זורח היה מתנה אדיבה של J. הארדי. . השרטוטים נוצרו עם BioRender.com אנו מודים למעבדה של הג גורטנר על העצה שלהם על מודל זיהום הפצע. כמו כן, אנו מודים ל-T. דויל ממרכז סטנפורד לחדשנות ב Vivo הדמיה למומחיות הטכנית שלו. עבודה זו נתמכת על ידי מענקים R21AI133370, R21AI133240, R01AI12492093, ומענקים מאוניברסיטת סטנפורד ספארק, הקרן לחקר הרפואה של פלק ובסיס סיסטיק פיברוזיס (CFF) ל P.L.B. C. R. D נתמך על ידי T32AI007502. מלגת לימודים למדעים ולהנדסה באוניברסיטת לוברט סטרייר ביוגרפיה באוניברסיטת סטנפורד הנתמכת ב-J.M.S.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
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 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved