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Method Article
Aqui, descrevemos um método para induzir a meningite meningocócica através de uma via intracisternal de infecção em camundongos adultos. Apresentamos um protocolo passo a passo de infecção meningocócica desde a preparação do inóculo para a infecção intracisternal; registre então a sobrevivência animal e avalie as cargas bacterianas em tecidos do murine.
Neisseria meningitidis (meningococcus) é um microorganismo de alcance estreito, reconhecido mundialmente como a principal causa de meningite bacteriana. Meningococcus é um colonizador transitório da nasofaringe humana de aproximadamente 10% do sujeito saudável. Em circunstâncias particulares, adquire uma capacidade invasiva de penetrar na barreira da mucosa e invade a corrente sanguínea causando septicemia. No último caso, a sepse fulminante poderia surgir mesmo sem o consequente desenvolvimento da meningite. Por outro lado, as bactérias poderiam se multiplicar mal na corrente sanguínea, atravessar a barreira do cérebro sanguíneo, alcançar o sistema nervoso central, levando à meningite fulminante. Os modelos de urina de meningite bacteriana representam uma ferramenta útil para investigar as interações hospedógeno-patógeno e analisar os mecanismos pathogenéticos responsáveis por esta doença letal. Embora, vários sistemas de modelos experimentais tenham sido avaliados nas últimas décadas, nenhum deles foi capaz de reproduzir os eventos patológicos característicos da doença meningocócica. Neste protocolo experimental, descrevemos um procedimento detalhado para a indução da meningite meningocócica em um modelo de camundongo baseado na inoculação intracisternal de bactérias. Os sinais peculiares da meningite humana foram registrados no hospedeiro murina por meio da avaliação de parâmetros clínicos (por exemplo, temperatura, peso corporal), avaliação da taxa de sobrevida, análise microbiológica e exame histológico de lesão cerebral. Ao usar inóculo intracisternal (i.cist.), meningococos entrega completa diretamente em cisterna magna, levando a uma replicação meningocócica muito eficiente no tecido cerebral. Um aumento de 1.000 vezes da contagem viável de bactérias é observado em cerca de 18 h. Além disso, meningococos também são encontrados no baço, e fígado de camundongos infectados, sugerindo que o fígado pode representar um órgão-alvo para a replicação meningocócica.
Neisseria meningitidis é um Gram negativo β-proteobacterium restrito ao hospedeiro humano, bem conhecido por ser uma das causas mais comuns de meningite e sepse na população humana em todo o mundo. Coloniza o trato respiratório superior (nariz e garganta) de portadores saudáveis e assintomáticos (2-30% da população), mas a bactéria às vezes evita várias defesas imunes do hospedeiro e se espalha da corrente sanguínea para o cérebro, causando um local descontrolado inflamação, conhecida como meningite meningocócica. Uma combinação de fatores do anfitrião e bacterianos parece contribuir à transição do commensal ao comportamento invasor1.
N. meningitidis é especializada exclusivamente em colonização humana e infecção. Tem uma escala estreita do anfitrião e, conseqüentemente, limitou estudos in vivo do pathogenesis devido à falta dos modelos animais apropriados que reproduzem a doença meningocócica humana. Como resultado, levou a lacunas fundamentais na compreensão em relação à patogênese da septicemia e meningite causada pelo meningococcus. Nas últimas décadas, o desenvolvimento de muitos sistemas in vitro permitiu a identificação de vários fatores de virulência meningocócica2,3,4. Embora esses estudos valiosos fornecessem insights importantes para entender o papel desses fatores para uma infecção meningocócica bem-sucedida, esses modelos não permitiram a avaliação das consequências das interações bacterianas com o humoral e celular sistema imunológico e ainda menos com todo o tecido. In vivo modelos animais de infecção são de grande relevância, bem como para a avaliação do grau de proteção conferida por formulações vacinais. Como patógeno humano-trópico, meningococcus possuem determinantes apropriados necessários para infecções bem-sucedidas, como estruturas superficiais (ou seja, pili tipo IV e proteínas de opacidade) e sistemas de captação de ferro para receptores humanos e proteínas de transporte (ou seja, transferrina e lactoferrina)5,6,7 para aderir adequadamente, sobreviver e invadir o hospedeiro humano. Finalmente, as habilidades de variação genética do patógeno para fugir e/ou bloquear a resposta imune humana contribuem ainda mais para o tropotismo de espécies altas8,9. Portanto, a ausência de fatores hospedeiros específicos, envolvidos na interação, pode bloquear etapas do ciclo de vida do patógeno, estabelecendo dificuldades significativas no desenvolvimento de pequenos modelos animais resumindo o ciclo de vida meningocócica.
Ao longo das últimas décadas, várias abordagens foram desenvolvidas para melhorar a nossa compreensão do ciclo infeccioso meningocócico. Infecções de dois modelos animais, camundongos e camundongos, intraperitoneally (i.p.) ou intranasally (i.n.), foram desenvolvidas para reproduzir a doença meningocócica10,11,12,13, 14 , 15,16,17. O rato de laboratório é provavelmente um dos animais mais versáteis para induzir a infecção meningocócica experimental.
No entanto, a forma de infecção do i.p. leva ao desenvolvimento de sepse grave, embora não imite a via natural da infecção, enquanto a via de infecção do i.n. foi útil para avaliar a patogênese meningocócica, mesmo que possa induzir infecção pulmonar antes da sepse10,11,12,13,14,15,16,17.
O modelo de mouse i.p. foi fundamental para avaliar a proteção contra o desafio meningocócico10,11,12. O modelo do rato da colonização meningocócica baseada na rota i.n. da infecção foi desenvolvido com ratos infantis, porque são mais suscetíveis aos meningococci, para reproduzir uma infecção invasora que imita o curso da doença meningocócica nos seres humanos 13,14,15,16,17. Além disso, para promover a replicação meningocócica no hospedeiro murine, um número crescente de estratégias técnicas também foram aplicadas, incluindo a administração do ferro para os animais para melhorar a infecção, o uso de alto inóculobacteriano , cepa bacteriana passagem por camundongos, bem como o emprego de animais infantis ou imunocomprometidos hospeda10,13,15,18,19. A expressão de fatores humanos específicos como CD4620 outransferrin21 aumentou a susceptibilidade dos camundongos para esta bactéria humano-trópico; o emprego do modelo de xenoenxerto de pele humana de infecção também tem sido útil para avaliar a capacidade de adesão de meningococos ao endotelio humano22,23. Coletivamente, o recente desenvolvimento de camundongos transgênicos humanizados melhorou a compreensão da patogênese meningocócica e suas interações hospedeiras.
Anteriormente, desenvolvemos um modelo de urina de meningite meningocócica, onde a inoculação de bactérias foi realizada na cisterna magna de camundongos adultos com bactérias de passagem de ratos24. Parâmetros clínicos e a taxa de sobrevida de camundongos infectados demonstraram o estabelecimento de meningite com características comparáveis às observadas no hospedeiro humano, bem como as análises microbiológicas e histológicas do cérebro. Destes camundongos infectados, as bactérias foram, também, recuperados de sangue, fígado e baço, e cargas bacterianas de órgãos periféricos correlacionados com a dose infecciosa. Em particular, este modelo foi empregado para avaliar a virulência de uma cepa mutante isógênica com defeito no transportador L-glutamato GltT24. Recentemente, usando nosso modelo do rato da meningite meningococcal baseada em i.cist. rota com cepa sorogrupo C 93/42862,24 e um mutante isogênico defeituoso na codificação de genes cssA para UDP-N-acetilglucosamina 2-epimerase25, analisamos o papel do ácido siálico exposto no estabelecimento de doença em camundongos.
Neste protocolo, descrevemos um método simples para induzir a meningite meningocócica experimental com base no i.cist. rota de infecção em camundongos adultos Balb/c. Este método é particularmente útil para a caracterização da infecção meningocócica em um hospedeiro de urina, bem como para a avaliação da virulência entre cepas de referência do tipo selvagem e mutantes isogênicos. A via intra-cisterna da infecção garante a entrega completa dos meningococos diretamente na cisterna magna, que por sua vez facilita a replicação bacteriana no líquido cefalorraquidiano (CSF) e induz meningite com características que imitam aqueles presente emseres humanos2,24,25,26.
Este protocolo foi conduzido para minimizar o sofrimento dos animais e reduzir o número de camundongos de acordo com a Diretiva do Conselho das Comunidades Europeias de 24 de novembro de 1986 (86/609/CEE). Experimentos in vivo relatados neste estudo foram aprovados pelo Ethical Animal Care and Use Committee (Prot. número 2, 14 de dezembro de 2012) e pelo Ministério da Saúde italiano (Prot. número 0000094-A-03/01/2013). Todos os procedimentos devem ser realizados dentro do Gabinete de Biossegurança 2 (BSC2) em uma sala BSL2, e os resíduos potenciais infectados devem ser descartados em recipientes dedicados.
1. Infecção de camundongos com N. meningitidis Serogroup C Strain
CUIDADO: N. meningitidis é potencialmente um patógeno prejudicial e todas as precauções necessárias devem ser tomadas ao manusear este microrganismo. Toda a experimentação requer contenção do Nível 2 de Biossegurança (BSL2). O pesquisador envolvido em estudos com animais deve usar equipamentos descartáveis de proteção individual (Epi) durante o experimento.
2. Sobrevivência animal e contagem de CFU
3. Preparação de tecidos cerebrais para contagem de CFU
Sobrevivência de camundongos infectados com N. meningitidis tipo selvagem e cepas mutantes isogênicos.
As cepas Neisseria meningitidis utilizadas nestes resultados representativos são a estirpe de referência serogrupo C 93/4286 (ET-37) e o seu mutante isogênico 93/4286ΩcssA obtido por inativação insercional do gene cssA, codificação para o UDP-N-acetilglucosamina 2-epimerase, que mapeia na síntese cápsula locus25. Para avaliar o g...
Neste estudo, descrevemos um protocolo experimental para induzir meningite meningocócica em camundongos adultos por i.cist. inoculação de bactérias meningocócicas. A nosso conhecimento, nenhum outro modelo da meningite meningococcal foi desenvolvido nos ratos do laboratório contaminados pelo i.cist. rota; no passado, desta forma tem sido explorada para fornecer modelos de meningite meningocócica em ambos os ratos31 e coelho32. É sabido que a maior taxa de doença me...
Os autores não têm nada a divulgar.
Os estudos foram apoiados em parte pelo PRIN 2012 [número de subvenção 2012WJSX8K]: "Modelos de interação host-micróbio em infecções mucosas: desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas" e pela PRIN 2017 [2017SFBFER]: "Uma abordagem integrada para enfrentar a interação entre adaptação, condições estressantes e resistência antimicrobiana de patógenos desafiadores".
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1,8 Skirted Cryovial With external thread | Starlab | E3090-6222 | |
50 mL Polypropylene Conical Tube | Falcon | 352070 | 30 mm x 115 mm |
Adson Forceps | F.S.T. | 11006-12 | Stainless Steel |
Alarm-Thermometer | TESTO | 9000530 | |
BactoTM Proteose Peptone | BD | 211693 | |
BD Micro Fine syringe | BD | 320837 | U-100 Insulin |
BD Plastipak syringe 1 mL 25 G 5/8 inch | BD | 300014 | 05 mm x 16 mm |
BD Plastipak syringe 5 mL | BD | 308062 | 07 mm x 30 mm |
BIOHAZARD AURA B VERTICAL LAMINAR FLOW CABINET | Bio Air s.c.r.l. | Aura B3 | |
BioPhotometer | Eppendorf | Model #6131 | |
Bottle D | Tecniplast | D | Graduated up to: 400 mL, Total Volume 450 mL, 72 mm x 72 mm x 122 mm |
C150 CO2 Incubator | Binder | 9040-0078 | |
Cage Body Eurostandard Type II | Tecniplast | 1264C | 267 x 207 x 140 mm3, Floor area 370 cm2 |
Cell Culture Petri Dish With Lid | Thermo Scientific | 150288 | Working Volume: 5 mL |
Centrifuge | Eppendorf | Microcentrifuge 5415R | |
Cuvetta semi-micro L. Form | Kartell S.p.A. | 01938-00 | |
di-Potassium hydrogen phosphate trihydrate | Carlo erba | 471767 | |
di-Sodium hydrogen phosphate anhydrous ACS-for analysis | Carlo Erba | 480141 | g1000 |
Diete Standard Certificate | Mucedola s.r.l. | 4RF21 | Food pellet for animal |
Dumont Hp Tweezers 5 Stainless Steel | F.S.T. by DUMONT | AGT5034 | 0.10 x 0.06 mm2 tip |
Electronic Balance | Gibertini | EU-C1200 | Max 1200 g, d = 0.01 g, T = -1200 g |
Eppendorf Microcentrifuge tube safe-lock | Eppendorf | T3545-1000EA | |
Erythromycin | Sigma-Aldrich | E-6376 | 25 g |
Extra Fine Bonn Scissors | F.S.T. | 14084-08 | Stainless Steel |
Filter Top (mini- Isolator), H-Temp with lock clamps | Tecniplast | 1264C400SUC | |
GC agar base | OXOID | CM0367 | |
Gillies Forceps 1 x2 teeth | F.S.T. | 11028-15 | Stainless Steel |
Glicerin RPE | Carlo Erba | 453752 | 1 L |
Graefe Forceps | F.S.T. | 11052-10 | Serrated Tip Width: 0.8 mm |
Inner lid | Tecniplast | 1264C116 | |
Iron dextran solution | Sigma-Aldrich | D8517-25ML | |
Ketamine | Intervet | ||
Microbiological Safety Cabinet BH-EN and BHG Class II | Faster | BH-EN 2004 | |
Microcentrifuge tubes 1.5 mL | BRAND | PP780751 | screw cap PP, grad |
Mouse Handling Forceps | F.S.T. | 11035-20 | Serrated rubber; Gripping surface: 15 mm x 20 mm |
Mucotit-F2000 | MERZ | 61846 | 2000 mL |
Natural Latex Gloves | Medica | M101 | |
New Brunswick Classic C24 Incubator Shaker | PBI international | C-24 Classic Benchtop Incubator Shaker | |
Petri PS Dishes | VWR | 391-0453 | 90 x 14.2 mm2 |
Pipetman Classic P20 | Gilson | F123600 | 2-20 μL |
Pipetman Classic P200 | Gilson | F123601 | 20-200 μLL |
Pipetman Classim P1000 | Gilson | F123602 | 200-1,000 μL |
Polyvitox | OXOID | SR0090A | |
Potassium Chloride | J.T. Baker Chemicals B.V. | 0208 | 250 g |
Potassium Dihydrogen Phosphate | J.T. Baker Chemicals B.V. | 0240 | 1 kg |
PS Disposible forceps | VWR | 232-0191 | |
Removable Divider | Tecniplast | 1264C812 | |
Round-Bottom Polypropylene Tubes | Falcon | 352063 | 5 mL |
Sodium Chloride | MOLEKULA | 41272436 | |
SS retainer and Polyester FilterSheet | Tecniplast | 1264C | |
Standard Pattern Forceps | F.S.T. | 11000-12 | Stainless |
Stevens Tenotomy Scissors | F.S.T. | 14066-11 | Stainless Steel |
Surgical Scissor - ToughCut | F.S.T. | 14130-17 | Stainless |
Touch N Tuff disposible nitrile gloves | Ansell | 92-500 | |
Ultra Low Temperature (ULT) Freezer | Haier | DW-86L288 | Volume = 288 L |
Wagner Scissors | F.S.T. | 14070-12 | Stainless Steel |
Xylazine | Intervet |
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