Method Article
* 이 저자들은 동등하게 기여했습니다
우리는 면역 적격 마우스에서 만성 상처 감염을 생성하기위한 지연 접종 프로토콜을 설명합니다.
슈도모나스 녹농균(P.aeruginosa)은특히 당뇨병 및 입원 환자에서 만성 상처 감염의 설정에서 인간의 건강과 질병에 대한 관련성을 증가시키는 주요 항균 병원체이다. 상처 병인의 조사와이 병원체에 대한 새로운 치료법의 개발을 돕기 위해 만성 감염 모델이 절실히 필요합니다. 여기서, 우리는 전체 두께 의외감 후 24시간 지연된 접종을 사용하는 프로토콜을 기술한다. 이 때 존재하는 잠정적인 상처 매트릭스의 감염은 감염의 급속한 통관 또는 보급을 포리스트로 하고 대신 이물질 또는 면역 억제의 이식의 필요 없이 7-10 일 지속되는 만성 감염을 설치합니다. 이 프로토콜은 인간에 있는 수술 후 감염의 전형적인 시간적 과정을 모방합니다. 발광 P. aeruginosa 긴장의 사용 (PAO1:lux) P. aeruginosa 상처 감염에 대 한 세균 성 부담의 정량적 매일 평가 에 대 한 허용. 이 새로운 모형은 만성 P. aeruginosa 상처 감염을 위한 세균성 병인 그리고 새로운 치료의 발달의 조사에 있는 유용한 공구일지도 모릅니다.
슈도모나스 aeruginosa (P. aeruginosa)인간의 건강과 질병에 대한 관련성을 증가와 그람 음성 막대 모양의 박테리아입니다. 그것은 면역 손상환자에서특히 상처 감염을 포함, nosocomial 설정에서 광범위한 사망률과 사망률에 대한 책임이1,2. 이 병원체의 다제내성 균주의 출현은 P. aeruginosa 독성, P. aeruginosa 항생 저항의 기계장치 및 이 치명적인 감염의 예방 및 처리를 위한 새로운 방법에 기여하는 요인에 대한 조사를 위한 추가 자극을 제공했습니다3. 이와 같이, 이러한 연구 질문을 조사 하기 위한 도구로 만성 상처 감염의 동물 모델에 대 한 필요성은 그 어느 때 보 다 더 큰 되었습니다.
불행하게도, P. aeruginosa 감염의 많은 동물 모델은 패혈증4,5로인한 감염의 급속한 해상도 또는 급속한 감소로 급성 감염을 시뮬레이션하는 경향이 있으며, 이는 이러한 감염의 종종 만성 적 특성을 적절히 시뮬레이션하지 못한다. 이러한 단점을 해결하기 위해 일부 모델은 한천 비드, 실리콘 임플란트 또는 알긴산 겔6,7,8과같은 이물질의 이식을 활용한다. 다른 모델은 고령, 비만 또는 당뇨병으로 인해 면역 손상되는 마우스를 사용하거나, 사이클로포스파미드 유도 호중구 감소증9,10,11,12와같은 약리학적 수단을 통해 사용한다. 그러나, 외국 물자 또는 면역 손상된 호스트의 사용은 가능성이 그렇지 않으면 일반적인 면역 계통을 가진 호스트에 있는 만성 상처 감염에서 관련시킨 병리생리학의 이해를 얻기 어렵게 만드는 현지 선동적인 프로세스를 변경합니다.
우리는 절제 상처 후 박테리아와 지연 접종을 포함 하는 쥐에 P. aeruginosa 상처 감염의 만성 모델을 개발 했습니다. 연기된 접종은 적어도 7 일까지 연장하는 세균성 부담을 평가하는 실험을 허용합니다. 이 모형은 P. aeruginosa 만성 감염의 병인 그리고 새로운 처리 둘 다 조사하기를 위한 새로운 기회를 엽니다.
여기에 설명된 모든 방법은 스탠포드 대학의 기관 동물 관리 및 사용 위원회 (IACUC)에 의해 승인되었습니다.
1. 박테리아의 준비 와 성장
2. 절차 준비
3. 제모
4. 전체 두께 절제 상처 수술
5. P. aeruginosa와 접종
6. 감염된 상처의 생체 내 이미징
7. 수술 후 관리
8. 상처 절제
luxABCDE 리포터 시스템(PAO1:lux)을 코딩하는 플라스미드와 함께 PAO1의 발광 균주를 사용하여, 우리는 마우스에 절제상처를 수행하고, 플랑크토닉 P. aeruginosa 24 시간 후에 이러한 상처를 접종하고, 시간이 지남에 따라 세균 부담을 측정하였다(도1 및 그림 2). 이미징 광학 시스템을 사용하여 얻어진 대표적인 이미지는 이러한 모델이 검출 가능한 발광을 초래한다는 것을보여준다(도 3A). 감염은 3일째에 정점에 이르렀고 생물 발광 및 식민지 수모두에 기초하여 7일 후 접종 을 지속하였다(그림3B-C). 이 모델을 사용하여 박테리아의 변형과 마우스 배경에 따라 7-10 ays 지속되는 상처를 안정적으로 생성 할 수 있습니다. 상처로부터 분리된 박테리아의 배양체는 검출된 발광과 상관관계가 있는 CFU/상처를 정량화한 것으로나타났다(도 3D). 마지막으로, 입증 가능하고 정량화 가능한 P. aeruginosa 감염에도 불구하고, 마우스는 적어도 7 일 동안 살아남았습니다. 비록 감염 직후 에 초기 급속 한 체중 감소 했다, 식염수 주사 및 보충 영양 체중의 복원 귀착되 었어(그림 3E). 마지막으로, 우리는 상처의 50 %가 PAO1에 지속 가능하게 감염될 수있는 접종 용량을 계산했습니다. 계산된 IC50 값은 ~7.7 x 102 CFU/mL이었다. 104 CFU/mL 보다 높은 복용량 결과 100% 감염 률(그림 3F). 이러한 결과는 이전에 게시된 데이터13에서수정되었습니다.
도 1: 생체 발광 P. aeruginosa를가진 연기한 접종을 가진 절제된 전체 두께 상처 감염 모형을 묘사하는 회로도. 행진 PAO1 :럭스 에 일 -2. 1일째에 식민지를 선택하고 LB 국물에서 하룻밤 동안 자랍니다. 1일째에 절제 상처 수술을 실시하십시오. 0 일째에 투명 필름 드레싱을 통해 상처 침대에 주입하여 PAO1:lux로 접종하십시오. 접종 후 생물 발광 이미징을 수행합니다. 7-10일까지 매일 이미징을 반복합니다. 7-10일째에 동물을 희생하고 상처를 수확하십시오. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 2: 절개 상처 수술의 개략적. 알코올과 베타딘으로 피부를 제모하고 살균 한 후 6mm 생검 펀치를 사용하여 왼쪽 및 오른쪽 도르섬의 표피를 통해 초기 절개를합니다. 가위와 집게를 사용하여 진피 와 표피 층을 제거하십시오. PBS로 씻으시다. 투명한 드레싱으로 커버합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
도 3: P. aeruginosa 상처 감염은 감염의 7 일을 통해 검출될 수 있습니다. (A)PAO1:lux에 감염된 마우스의 대표적인 이미지로, 절제상처에 생물발광 오버레이가 있다. (B)발광 신호는 상처 세균 부담을 반영합니다. N = 6 상처. 접종: 105 CFU/mL PAO1. (C)생체 내 발광 신호 및 PAO1:lux 감염 상처의 선형 회귀 분석, 수집 4-7 일 후 접종 후 105 CFU/mL 세균 부담의 범위를 허용. (D)10 5 CFU/mL PAO1:lux에 감염된 마우스에서 시간이 지남에 따라 CFU/상처에 세균 부담이 있습니다. (E)체중 변화 (T = -1에 상처 절제 수술 전에 무게에 상대) N = 4 마우스 / 그룹. 묘사된 것은 5-95백분위수의 박스플롯입니다. 통계는 시닥 다중 비교로 수정된 양방향 ANOVA입니다. (f)접종 후 3일 동안 PAO1에 대한 IC50을 계산하는데 사용되는 상처 감염률의 비선형 회귀 분석. 모든 그래프는 n≥3 실험을 대표합니다. 이 수치는 Sweere 외. 201913에서수정되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
우리는 새로운 지연 접종 P. aeruginosa 상처 감염 모델을 개발했습니다. 절제 상처 후 24 시간까지 박테리아와 접종을 연기하는 전략은 1 주 기간 동안 상처 감염의 평가를 가능하게합니다. P. aeruginosa의발광 균주를 사용하여 감염 과정 전반에 걸쳐 감염 진행을 추적 할 수 있습니다. 다른 P. aeruginosa 감염 모형에 비해 감염의 더 긴 과정은 P. aeruginosa 상처 감염을 표적으로 하는 호스트 병원체 상호 작용 및 새로운 치료를 공부를 위한 새로운 기회를 허용할 것입니다. 예를 들어, 우리는 이미 P. aeruginosa가 숙주 면역 계통14를회피하는 것을 허용하는 항바이러스 면역 반응을 자극하는 Pf 박테리오파지의 역할을 입증하기 위하여 이 모델을 이용했습니다.
절제 상처 수술과 세균 접종 사이의 회복 시간 24 시간을 포함하는 것은이 상처 감염 모델에서 중요한 단계입니다. 그것은 동물이 감염되기 전에 상처 수술에서 회복 할 수 있습니다, 이는 가능성이 적어도 통해 생존 할 수있는 능력에 역할을 7 일. 또한, 그것은 투명 필름 드레싱과 함께 생물 막 형성에 도움이되는 환경을 제공하는 접종 전에 임시 상처 매트릭스의 형성을 지원합니다. 우리는 상처와 접종 사이의 다른 시간을보고이 모델의 개발 중에 탐구 실험의 시리즈를 수행. 우리의 경험에서, 상처 후 즉각적인 예방 접종은 종종 패혈증과 죽음을 초래합니다. 반대로, 48 시간 및 나중에 시점에서 접종은 마우스 사이 와 같은 마우스에 상처 사이 이질성의 허용 할 수없는 수준으로 이어졌다. 그림 3A에서알 수 있듯이, 24-h 지연 접종에도 불구하고 감염된 상처의 세균 부하에서 어느 정도 예상되는 이질성이 있을 수 있습니다. 이를 보완하는 한 가지 방법은 각 실험에서 여러 동물을 사용하는 것입니다.
이 프로토콜의 독특한 측면은 다른 상처 모델에서와 같이 두 개의 양측 상처를 만들기 위해 피부를 미드 라인 아래로 접고 펀칭하는 대신 독립적으로 두 개의 상처를 절제하는 것입니다. 우리는 이 접는 방법이 깨끗한 여백을 가진 대칭적인 상처를 생성하기 위한 효과적이었다는 것을 것을을 발견했습니다. 그러나, 이러한 방식으로 처리된 마우스는 전형적으로 세균 접종 후 신속하게 패혈증이 되어 죽었다. 우리는 이 접는 방법이 인간에서 존재하지 않는 마우스의 피부를 근간이 되는 근육의 얇은 층인 진피 판니큘러스 카르누스를 제거하기 때문일 수 있다고 믿습니다. 우리는이 장벽 세균 성 보급을 방지 하는 데 도움이 수 있습니다 추측.
이 프로토콜의 중요한 구성 요소는 과도한 모발이 과다 감염을위한 nidus를 제공하고 투명 필름 드레싱의 준수를 방해 할 수 있기 때문에 수술 부위에서 충분한 제모입니다. 우리는 제모 크림 이외에 면도가 최소한의 피부 자극으로 최적의 제모를 제공한다는 것을 발견했습니다, 그러나 온수로 크림을 철저히 씻는 것은 여전히 중요합니다.
또 다른 필수적인 요소는 수술 후 및 감염 과정의 처음 며칠 동안 영양 지원, 수분 공급 및 통증 조절입니다. 이 문제를 해결하기 위해 피하 0.9% 염화나트륨 500 μL을 1일과 0일, 1일과 2일에는 250 μL로 투여합니다. 우리는 또한 절제 상처 수술 시 종합 비타민 과 칼로리 액체 젤 보충제를 공급합니다. 그림 3E에서설명한 바와 같이, 이러한 측정은 3일째까지 체중을 적절히 회복할 수 있도록 한다. 진통에 관하여, 우리는 흥분상처 수술 이전에 주어진 서방성 방출 0.5 mg/kg buprenorphine가 72 시간 동안 충분한 고통 통제를 제공한다는 것을 것을을 발견했습니다, 그러나 추가 복용량은 어떤 개별 마우스에 있는 고민의 사실 인정에 근거를 둔 보증하는 경우에 주어질 수 있습니다.
P. aeruginosa 상처 감염의 모델은 7-10 일까지 연장하는 감염의 더 심각한 모형에 중요한 이점이지만, 이것은 아직도 더 만성 감염을 관련시키는 특정 연구 질문에 대답하기를 위해 충분하지 않을 수 있습니다. 이러한 제한에 대한 한 가지 이유는 PAO1:lux 스트레인의 발광 신호가 2-3일째에 피크가 된다는 것이다(도3B). ~ 7 일 후 루시퍼라아제 신호가 신뢰할 수 없게 될 수 있습니다. 이러한 이유로, 우리는 LB 판에 상처 유출물을 도금하고 실험의 끝에 각 상처의 감염을 확인하기 위해 CFUs를 계산하여 박테리아를 정량화. 이 모형의 또 다른 가능한 단점은 몇몇 실험실이 접근할 수 없는 생체 내 화상 진찰 시스템에 대한 요구 사항입니다. 이 장애물 주위에 한 가지 방법은 비 발광 야생 형 세균 성 균주를 사용하는 것입니다. 이것은 아직도 연구원이 만성 감염 모형을 이용하는 것을 허용하고, 위에 표시된 대로, 박테리아 CFUs는 실험의 끝에 정량화될 수 있습니다.
우리는 7-10 일까지 연장하는 실험을 가능하게 하는 연기된 접종 P. aeruginosa 상처 감염의 새로운 모형을 기술했습니다. 이 모형은 P. aeruginosa를가진 호스트 병원체 상호 작용을 평가하기 위한 유용한 공구로, 뿐만 아니라 새로운 치료의 발달로 봉사할 것입니다. 이 모형은 황색포도상구균과같은 그밖 상처 병원체를 위한 적응을 포함하여 다중 미래 방향을 위한 잠재력을 가지고 있습니다, 뿐만 아니라 P. aeruginosa를 포함하여 polymicroal 감염은 그밖 병원체와 결합했습니다.
저자는 공개할 경쟁적인 재정적 이익이 없습니다.
pUT-Tn5-EM7-lux-Km1 발광 구조 벡터는 J. 하디의 은혜로운 선물이었습니다. 회로도는 BioRender.com 함께 만들어졌습니다. 우리는 상처 감염 모델에 대한 조언에 대한 G. Gurtner의 실험실에 감사드립니다. 우리는 또한 그의 기술 적 전문성에 대한 비보 이미징의 혁신을위한 스탠포드 센터에서 T. Doyle 감사합니다. 이 작품은 보조금 R21AI133370, R21AI133240, R01AI12492093, 스탠포드 SPARK에서 보조금, 포크 의료 연구 신탁 및 낭포성 섬유증 재단 (CFF) P.L.B. C.R.D에 의해 지원되었다 T32AI070에 의해 지원되었다. 과학 및 공학에 대한 개빌란 스탠포드 대학원 펠로우십과 루버트 스트라이커 바이오-X 스탠포드 학제 간 대학원 동호회는 J.M.S를 지원.
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 |
JoVE'article의 텍스트 или 그림을 다시 사용하시려면 허가 살펴보기
허가 살펴보기This article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. 판권 소유