Summary

Использование ротоглотки интратрахеального PAMP администрации и бронхоальвеолярного лаважа для оценки иммунного ответа хозяина у мышей

Published: April 02, 2014
doi:

Summary

Хозяин иммунный ответ на возбудителя инфекции является жестко регулируется процесс. Используя легких модель экспозиции липополисахарида у мышей, можно проводить оценки с высоким разрешением сложных механизмов, связанных с патогенезе заболевания.

Abstract

Хозяин иммунный ответ на патогены является сложным биологическим процессом. Большинство естественных условиях исследования в классически используется для характеристики хост-патогенные взаимодействия воспользоваться внутрибрюшинных инъекций выберите бактерий или патогенных связанные молекулярные модели (PAMPs) у мышей. Хотя эти методы дали огромные данные, связанные с инфекционными патобиологии заболевания, внутрибрюшинные модели инъекции не всегда подходят для хост-патогенных исследований взаимодействия в легких. Используя острый воспаление легких у мышей модель, можно проводить анализ с высоким разрешением хоста врожденного иммунного ответа с использованием липополисахарид (LPS). Здесь мы опишем методы для управления ЛПС с помощью нехирургических ротоглотки трахею, контролировать клинические параметры, связанные с патогенезе заболевания, и использовать БАЛ оценить иммунного ответа. Методики, описанныешироко применяются для изучения хоста врожденной иммунной реакции на разнообразных PAMPs и патогенных микроорганизмов. Кроме того, с незначительными изменениями, эти методы могут также применяться в исследований по оценке аллергическое воспаление дыхательных путей и в фармакологических применений.

Introduction

Легочные инфекции, связанные с патогенными бактериями вида являются частой причиной глобального заболеваемости и смертности. Определение механизмов, которые управляют иммунного ответа на эти патогенов будет способствовать развитию новых стратегий профилактики и терапевтических агентов, которые будут уменьшить воздействие этих инфекций. Общая цель протокола, описанного здесь, чтобы предоставить пользователю с гибким методом для оценки хоста врожденной иммунной реакции на возбудителя инфекции с использованием патогенных микроорганизмов, связанное молекулярную модель (PAMP) в качестве суррогата живых бактерий. Большинство предшествующих исследований по оценке хоста врожденной иммунной реакции на бактерии были сосредоточены на перитонеальных моделей из-за относительной легкости исполнения. В то время как эти модели являются очень полезными и привели к значительным достижениям в области хозяин-патоген взаимодействий и системного воспаления, данные, полученные от этих моделей не всегда подходят для исследований involviнг дыхательную систему. Здесь, легочной модели острого воспаления легких, предлагается в качестве практического и клинически значимого расширения классических внутрибрюшинного (IP) моделей инъекций. Предложенный способ позволяет локальной оценки врожденного иммунного ответа в модельной системе конкретного органа.

Методы, описанные здесь были разработаны для обеспечения простой и надежный метод, позволяющий пользователям оценить иммунного ответа на ЛПС, которая является общей ПАМП. Методы основаны на интратрахеального (это) закапывания ЛПС, который вызывает устойчивую врожденную иммунную реакцию в легких мышей и имитирует многих патофизиологических особенностей, наблюдаемых у больных людей, страдающих от респираторных инфекций и острого повреждения легких 1. Основное преимущество этого метода в том, что он позволяет пользователю оценить иммунного ответа без сопутствующих факторов и проблем безопасности, связанных с проведением в естественных условиях исследованияиспользуя живые бактерии. Аналогично, ротоглотки это управление путь воздействия, описанного в данном протоколе имеет значительные преимущества по сравнению с другими обычно используемыми способами, в том числе интраназального (в) введения и введения хирургического он. Например, ротоглотки администрация это позволяет относительно точное дозирование и отложение легких по сравнению с в администрации, которая, как правило, страдает от повышенной изменчивости отложения в легких в связи с потерей средств в полости носа и придаточных пазух 2-4. Маршрут его администрация обходит эти полости и обеспечивает прямой доступ к трахее и дыхательных путей. Кроме того, хирургическое это подход является методом значительно более болезненный администрация и требует серьезной подготовки к хозяину. Протоколы, описанные здесь, также включают в себя описание общих методов и суррогатные маркеры, используемые для оценки прогрессирования воспаления и заканчиваться протокола, описывающего правильные методы для подготовки луNGS для оценки гистопатология. Эти протоколы сосредоточены на минимизации количества мышей, необходимых для каждого исследования путем максимизации данные, полученные от каждого животного.

Протоколы, описанные очень гибкие и могут быть легко изменены, чтобы оценить разнообразную PAMPs дальности и ущерба, связанных молекулярных моделей (DAMPS). Кроме того, с несколькими дополнительными модификациями, эти протоколы могут также применяться для исследований, оценивающих развитие аллергической дыхательных путей заболевания или хост-патогенных взаимодействия с живыми бактериями, вирусами или грибами 5-10.

Protocol

Все исследования проводились с одобрения Комитета Институциональная уходу и использованию (IACUC) для Вирджинии и в соответствии с Национальными Институтами Руководство здравоохранения по уходу и использованию лабораторных животных. 1. Интратрахеального (это) Прививк…

Representative Results

Клеточные стенки грамотрицательных бактерий состоят из LPS, что весьма распространены в окружающей среде. Вдыхание ЛПС в чувствительных человеческих популяциях усугубляет реактивность дыхательных путей и способен вызывать сильного иммунного response11. ЛПС также общая ПАМП используется ?…

Discussion

Наиболее важные шаги для успешного оценки иммунного ответа в легких мышей выглядит следующим образом: 1) выбрать подходящий штамм мыши и секс для модели оценки; 2) оптимизировать доставку PAMP в легкие; 3) правильно собирать и обрабатывать БАЛ; и 4) правильно зафиксировать и подготовить лег?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Авторы благодарят В.А.-MD областного колледжа ветеринарной медицины за предоставление основной и техническую поддержку для этого проекта. Эта работа поддержана NIH Карьера премии развития (K01DK092355).

Materials

C57Bl/6J The Jackson Laboratory Stock 000664
Compact Scale Ohaus Scale Corporation 71142845
Small Animal Rectal Thermometer Braintree Scientific TH 5
Rectal Probe for Rodents Braintree Scientific RET 3
Ear Punch Braintree Scientific EP-S 901
Lipopolysaccharide from E. coli 0111:B4 InvivoGen LPS-EB
1x Phosphate Buffered Saline Life Technologies 10010-023
Isoflurane Baxter 40032609
Intratrachael Administration and Lung Inflation Stand ICAP Manufacturing n/a
Rodent Intubation Stand Braintree Scientific RIS 100
Scissors (blunt/sharp) Fisher Scientific 13-806-2
forceps (straight) Fisher Scientific 22-327-379
forceps (45º, curved) Fisher Scientific 10-275
Scissors (blunt/blunt) Fisher Scientific 08-940
Pipette (200 µl Capacity) Gilson F123601
Ethanol Sigma 459844
 1 ml Syringe BD Medical 301025
10 ml Syringe BD Medical 301604
27 G x 0.5 in. needle BD Medical 305109
Refrigerated Microcentrifuge Fisher Scientific 13-100-676
1.2 mm Tracheal Cannulae with Luer-adapter Harvard Apparatus 732836
Hank's Balanced Salt Solution Life Technologies 14025-076
4-0 Silk Braided Surgical Suture Ethicon A183
Luer to Tube Connector Kits Harvard Apparatus 721406
Luer Stopcock Kit Harvard Apparatus 721664
Tygon formula E-3603 laboratory tubing Sigma R-3603
Formalin solution, neutral buffered, 10% Sigma HT501128-4L
Mouse IL-1β OptEIA ELISA Kit BD Biosciences 559603
Mouse IL-6 OptEIA ELISA Kit BD Biosciences 550950
Mouse TNF-α OptEIA ELISA Kit BD Biosciences 560478
Hemacytometer Hausser Scientific 3520
Hemacytometer Cover Glasses Thermo Scientific 22-021-801 
Trypan Blue Thermo Scientific SV3008401
Cytology Funel Clips Fisher Scientific 10-357
Cytology Funels Fisher Scientific 10-354
Filter Cards Fisher Scientific 22-030-410
Microscope Slides Fisher Scientific 12-544-1
Cover Glasses Fisher Scientific 12-540A
Cytospin Cytocentrifuge Thermo Scientific A78300003 
Diff Quick Staining Kit Fisher Scientific 47733150
Permount Mounting Medium Fisher Scientific SP15-500

References

  1. Matute-Bello, G., et al. An official American Thoracic Society workshop report: features and measurements of experimental acute lung injury in animals. Am. J. respir. Cell Mol. Biol. 44, 725-738 (2011).
  2. Egger, C., et al. Administration of bleomycin via the oropharyngeal aspiration route leads to sustained lung fibrosis in mice and rats as quantified by UTE-MRI and histology. PloS one. 8, (2013).
  3. Rayamajhi, M., et al. Nonsurgical intratracheal instillation of mice with analysis of lungs and lung draining lymph nodes by flow cytometry. J. Vis. Exp. , (2011).
  4. Revelli, D. A., Boylan, J. A., Gherardini, F. C. A non-invasive intratracheal inoculation method for the study of pulmonary melioidosis. Front. Cell. Infect. Microbiol. 2, 164 (2012).
  5. Allen, I. C., et al. Analysis of NLRP3 in the development of allergic airway disease in mice. J. Immunol. 188, 2884-2893 (2012).
  6. Allen, I. C., et al. Characterization of NLRP12 during the in vivo host immune response to Klebsiella pneumoniae and Mycobacterium tuberculosis. PloS one. , (2013).
  7. Allen, I. C., et al. Expression and function of NPSR1/GPRA in the lung before and after induction of asthma-like disease. Am. J. Physiol. Lung Cell. Mol. Physiol. 291, 1005-1017 (2006).
  8. Kebaier, C., et al. Staphylococcus aureus alpha-hemolysin mediates virulence in a murine model of severe pneumonia through activation of the NLRP3 inflammasome. J. Infect. Dis. 205, 807-817 (2012).
  9. Roberts, R. A., et al. Analysis of the murine immune response to pulmonary delivery of precisely fabricated nano- and microscale particles. PloS one. 8, (2013).
  10. Willingham, S. B., et al. NLRP3 (NALP3, Cryopyrin) facilitates in vivo caspase-1 activation, necrosis, and HMGB1 release via inflammasome-dependent and -independent pathways. J. Immunol. 183, 2008-2015 (2009).
  11. Kline, J. N., et al. Variable airway responsiveness to inhaled lipopolysaccharide. Am. J. Respir. Crit. Med. 160, 297-303 (1999).
  12. Cressman, V. L., Hicks, E. M., Funkhouser, W. K., Backlund, D. C., Koller, B. H. The relationship of chronic mucin secretion to airway disease in normal and CFTR-deficient mice. Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 19, 853-866 (1998).

Play Video

Cite This Article
Allen, I. C. The Utilization of Oropharyngeal Intratracheal PAMP Administration and Bronchoalveolar Lavage to Evaluate the Host Immune Response in Mice. J. Vis. Exp. (86), e51391, doi:10.3791/51391 (2014).

View Video