Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Staphylococcus aureus (S. aureus) tüm vücuda yayılma yeteneğine sahiptir, bu da kalıcı ve tekrarlayan enfeksiyonlara neden olur. Bu süreçleri daha iyi anlamak için, bu çalışma S. aureus için bir hücre içi enfeksiyon modeli oluşturmaktadır. Bu model, hücre içi enfeksiyonların arkasındaki mekanizmaları araştırmak için çok önemli bir temel sağlayacaktır.
S. aureus, bağışıklık hücreleri de dahil olmak üzere konakçı hücreleri istila edebilir ve devam edebilir, bu da bağışıklık tespiti ve klerensinden kaçmasına izin verir. Bu hücre içi kalıcılık, kronik ve tekrarlayan enfeksiyonlara katkıda bulunur, tedaviyi zorlaştırır ve hastalığı uzatır. Sonuç olarak, S. aureus'un neden olduğu enfeksiyonları daha iyi anlamak, önlemek ve tedavi etmek için hücre içi enfeksiyon modeline kritik bir ihtiyaç vardır. Bu çalışma, antibiyotiklerin hücre dışı bakterileri etkili bir şekilde ortadan kaldırdığını, ancak hücrelere girenleri yok edemediğini gösterdi. Böylece, S. aureus ile enfekte olmuş RAW264.7 ve antibiyotiklerle birlikte kültürlenerek in vitro stabil bir hücre içi enfeksiyon oluşturulmuştur. Daha sonra, hücre içi enfeksiyonu içeren peritoneal makrofajların enjekte edilmesiyle farelerde hücre içi enfeksiyon modeli oluşturuldu. Vankomisin, planktonik S. aureus ile mücadele edilen farelerde bakteri yüklerini etkili bir şekilde temizledi; Bununla birlikte, peritoneal makrofajlar içinde eşit veya daha düşük hücre içi bakteri seviyeleri ile enfekte olmuş farelere karşı etkisizdi. Bu, S. aureus'un hücre içi enfeksiyon modelinin başarılı bir şekilde kurulduğunu ve hücre içi enfeksiyonların önlenmesi ve tedavisi için potansiyel bilgiler sunduğunu göstermektedir.
S. aureus , cilt ve yumuşak doku enfeksiyonları, sepsis, menenjit, pnömoni ve endokardit1 dahil olmak üzere bir dizi enfeksiyona neden olabilen oldukça bulaşıcı bir patojendir. Antibiyotiklerin klinik olarak yanlış kullanımı S. aureus'ta direncin artmasına ve birçok ülkede önemli bir halk sağlığı tehdidi oluşturan metisiline dirençli Staphylococcus aureus'un (MRSA) ortaya çıkmasına yol açmıştır2.
S. aureus geleneksel olarak hücre içi bir patojen olarak sınıflandırılmasa da, ortaya çıkan kanıtlar invazyon3'ü takiben konakçı hücreleri kalıcı olarak kolonize edebileceğini düşündürmektedir. S. aureus'un konak fagositleri içinde hücre içi olarak hayatta kalma yeteneği, metastatik enfeksiyonu ve konak boyunca yayılmayı kolaylaştıran bir mekanizma olarak giderek daha fazla kabul görmektedir 4,5,6. S. aureus, hayatta kalmasını destekleyen ve konağın onu tamamen ortadan kaldırma yeteneğini zorlaştıran bir bağışıklık ortamı yaratan çeşitli virülans faktörleri salgılar7. Aksesuar gen düzenleyici (agr) ve Stafilokok yardımcı elemanları (Sae), Staphylococcus aureus'un fagositlerde hayatta kalması ile yakından ilişkili iki önemli virülans düzenleyicisidir 8,9. Agr sistemi, S. aureus'ta çok sayıda virülans faktörünün ekspresyonunu düzenleyen bir çekirdek algılama mekanizmasıdır. Bakterilerin hayatta kalmasını ve yayılmasını kolaylaştıran toksinlerin ve diğer faktörlerin üretimini kontrol eder. Hücre içi enfeksiyon sırasında, agr sistemi, bakterinin konakçı bağışıklık tepkilerinden kaçma ve konakçı hücreler içinde hayatta kalma yeteneği için gerekli olan virülans faktörlerinin düzenlenmesinde kritik bir rol oynar. Çalışmalar, agr sisteminin bakterinin fagozomlardan kaçma ve makrofajlar içinde kalma yeteneğini etkilediğini göstermiştir. Agr'nin yokluğu, konakçı hücrelerde bakteri sağkalımının azalmasına ve virülansın azalmasına neden olabilir10,11. Sae sistemi, S. aureus'ta çeşitli virülans faktörlerinin ekspresyonunu kontrol eden iki bileşenli bir düzenleyici sistemdir. Bakterinin konakçı dokuları istila etme ve zarar verme yeteneğine katkıda bulunan toksinlerin ve enzimlerin düzenlenmesinde rol oynar. Sae sistemi ayrıca S. aureus'un hücre içi sağkalımında çok önemli bir rol oynar. Bakterinin konakçı fagositler tarafından öldürülmeye direnme ve otofajik bozunmadan kaçınma yeteneğini etkiler12,13.
Patojenler istila ettiğinde, makrofajlar, yabancı patojenleri yutup öldürebilen ve adaptif bağışıklık tepkisini aktive edebilen fagositik işlevlere sahiptir14. İstilacı bakterilerin çoğu makrofajlar tarafından fagosite edilir ve daha sonra onları ortadan kaldırmak için çeşitli öldürme mekanizmalarını aktive eder. Bununla birlikte, bazı S. aureus bakterileri makrofajlar içinde hayatta kalabilir ve bu da konakçının kalıcı enfeksiyonuna yol açar. Bakteriyel proteinlere ek olarak, konakçı ayrıca sitokinleri salgılayarak makrofajlar içinde S. aureus'un hayatta kalmasını ve çoğalmasını da etkiler 15,16,17. Bazı çalışmalar, S. aureus'un otofagozomlarda yaşayarak bozulmadan kaçabileceğini ve yayılmayı teşvik eden hücre içi bir niş yaratabileceğini göstermektedir18. S. aureus, otofaj akışını bloke ederek otofajik bozulmadan kaçar (ör., LC3-II, p62) ve makrofaj istilasından sonra otolizozomlar içindeki pH'ı arttırır19. Bu bağışıklık kaçırma, S. aureus virülans faktörlerinin ve otofajinin düzenlenmesi yoluyla elde edilir ve kalıcı, gizli enfeksiyonlara yol açar.
S. aureus'un hücre içi enfeksiyonlarının temizlenmesi, klinik pratikte kalıcı ve latent enfeksiyonların yönetimi için çok önemlidir. Şu anda, antibiyotikler S. aureus enfeksiyonları için birincil tedavidir ve vankomisin MRSA enfeksiyonları için son savunma hattı olarak hizmet vermektedir20,21. Bununla birlikte, çok sayıda çalışma, mevcut antibiyotiklerin hem in vivo hem de in vitro hücre içi S. aureus'u ortadan kaldırmada etkisiz olduğunu göstermiştir 22,23,24.
Şu anda S. aureus25,26,27'nin çeşitli hücre içi enfeksiyon modelleri için birleşik bir standart yoktur, çünkü her modelin koşulları önemli ölçüde farklılık gösterir. Sonuç olarak, bu modellerin etkinliğini değerlendirmek için aynı kriterler uygulanamaz. Bu çalışmada, Staphylococcus aureus'un deneysel koşulları optimize edilerek evrensel bir hücre içi enfeksiyon modeli oluşturduk. Bu model, bakterilerin in vitro hücrelere ilk enfeksiyonuna ve ardından bu enfekte hücrelerin vücuda verilmesine izin verdiği için diğerlerine kıyasla daha fazla kolaylık sunar.
Hücre içi S. aureus enfeksiyonunun mekanizmalarını daha iyi anlamak ve ilgili ilaçları geliştirmek için hem in vitro hem de in vivo modeller oluşturduk. RAW264.7'yi enfekte ederek ve antibiyotiklerle birlikte kültürleyerek in vitro olarak stabil bir hücre içi enfeksiyon modeli başarıyla oluşturuldu. Daha sonra peritoneal makrofajlar ekstrakte edildi ve hücre içi enfeksiyonlara dönüştürüldü. Bu peritoneal makrofajların enjekte edilmesiyle farelerde hücre içi bir enfeksiyon modeli oluşturulmuştur.
Deney hayvanları, 6-8 haftalık spesifik patojen içermeyen (SPF) dişi BALB/c fareleri, Beijing HFK Bioscience Co., Ltd.'den (Pekin, Çin) satın alındı. Tüm hayvan çalışmaları, Üçüncü Askeri Tıp Üniversitesi Laboratuvar Hayvanları Refahı ve Etik Kurulu tarafından onaylanmıştır ve laboratuvar hayvanlarının kullanımına ilişkin kurumsal ve ulusal politika ve kılavuzlara uygun olarak gerçekleştirilmiştir. Fareler SPF tesislerinde tutuldu ve aşılandı ve steril yiyecek ve suya ücretsiz erişim sağlandı. Hayvanlar rastgele gruplara ayrıldı ve deneylerin başlamasından en az 7 gün önce bir adaptasyon süresi kabul edildi.
1. S. aureus için hazırlık
2. İn vitro hücre içi enfeksiyon modelinin oluşturulması
3. İn vivo hücre içi enfeksiyon modelinin kurulması
S. aureus'un hücre içi enfeksiyon modelleri hem in vitro hem de in vivo olarak başarıyla oluşturulmuştur. Fagositoz için deneysel koşulları optimize ederek ve antibiyotik tedavisinin hem konsantrasyonunu hem de süresini uzatarak, bazı S. aureus makrofajlar içinde hayatta kaldı (Şekil 1). S. aureus'un antibiyotik direncini daha fazla değerlendirmek için, MRSA252 ile ...
S. aureus, fakültatif bir hücre içi patojen olarak, enfeksiyon sırasında antibiyotiklerden ve bağışıklık tepkilerinden kaçmak için bu yeteneği kullanarak çeşitli hücre tiplerini istila edebilir ve hayatta kalabilir30. Bu çalışma, patojenin hücre içi enfeksiyon mekanizmalarını araştırmak için bir temel sağlamak amacıyla S. aureusin vivo hücre içi enfeksiyon modelini oluşturmuştur. Çeşitli MOI değerlerinin S. ...
Yazarlar rekabet eden çıkarları olmadığını beyan ederler.
Bu çalışma, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (NSFC, Hibe No.32300779, NO.32270989), Chongqing Doğa Bilimleri Vakfı (CSTB2022NSCQ-MSX0156), Chongqing Eğitim Komisyonu Bilim ve Teknoloji Araştırma Projesi (KJQN202312802) ve Çin Doktora Sonrası Bilim Vakfı (2024M754250) tarafından desteklenmiştir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
24-well plate | Corning Incorporated, USA | 3524 | |
4 % paraformaldehyde solutione | BBI, UK | E672002-0500 | |
6-well plate | Corning Incorporated, USA | 3516 | |
Beef extract powder | BBI, UK | A600114-0500 | |
Biohazard safety equipment | Heal force, China | VS-1300L-u | |
Cell incubator | ESCO, Singapore | CCL-170B-8 | |
Cell scraper | Nest | 710001 | |
Centrifuge M1416R | RWD, China | M1416R | |
Centrifuge tube | Guanghou Labselect, China | CT-002-50A | |
Confocal laser scanning microscope (CLSM) | Zeiss, Germany | 880 | |
Confocal petri dish | Biosharp, China | BS-20-GJM | |
DAPI dye | Shanghai Beyotime, China | C1006 | |
DIL working fluid | Shanghai Beyotime, China | C1991S | |
Dulbecco’s Modified Eagle Medium | Thermo Gibco, USA | C11995500BT | |
Fetal Bovine Serum | Hyclone | SV30208.02 | |
Gentamycin | Shanghai Sangon, China | B540724-0010 | |
Incubator | Shanghai Hengzi, China | HDPF-150 | |
Lysozyme | Beijing Solarbio, China | L9070 | |
MRSA252 | Third Military Medical University, China | null | |
MRSA252(GPF) | Third Military Medical University, China | null | |
Penicillin and Streptomycin | Shanghai Beyotime, China | C0222 | |
Phosphate Buffer Solution | Shanghai Beyotime, China | ST476 | |
Saline | Sichuan Kelun, China | null | |
Sodium chloride | Shanghai Macklin, China | S805275 | |
Starch soluble | Shanghai Sangon, China | A500904-0500 | |
Triton X-100 | Shanghai Beyotime, China | P0096-100ml | |
Tryptic Soy Agar (TSA) plates | Beijing AOBOX Biotechnology Co., LTD,China | 02-130 | |
Tryptic Soy Broth (TSB) medium | Beijing AOBOX Biotechnology Co., LTD,China | 02-102K | |
Tryptone | OXOID, UK | LP0042B | |
Vancomycin | Shanghai Beyotime, China | ST2807-250mg | |
RAW264.7 cell | USA, ATCC | null |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır