Name: longitudinal follow-up of urinary tract infections and their treatment in mice using bioluminescence imaging
Uploaded: 2021-06-14T13:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Longitudinal Follow-Up of Urinary Tract Infections and Their Treatment in Mice using Bioluminescence Imaging at JoVE.com

وقد دعم هذا العمل بمنح من مؤسسة البحوث - فلاندرز (FWO فلاندرين؛ G0A6113N)، مجلس البحوث في جامعة لوفين (C1-TRPLe؛ تي في و دبليو إي) وVIB (إلى T.V.). W.E. هو باحث سريري كبير في مؤسسة البحوث - فلاندرز (FWO فلاندرين). سلالة UTI89-لوكس كان هدية سخية من مختبر البروفيسور سيد13.

أجريت جميع التجارب على الحيوانات وفقا للمبادئ التوجيهية لمجلس الاتحاد الأوروبي ووافقت عليها لجنة أخلاقيات الحيوان في جامعة KU Leuven (P158/2018).
1. زراعة البكتيريا (مقتبس من7،13،14)
<ol><li>اعداد<ol>
<li>اختر سلالة UPEC مضيئة تناسب الاحتياج?...

<ol>
	<li>Foxman, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epidemiology+of+urinary+tract+infections:+incidence,+morbidity,+and+economic+costs.">Epidemiology of urinary tract infections: incidence, morbidity, and economic costs.</a> American Journal of Medicine. 113 (1), 5-13 (2002).</li><li>O'Brien, V. P., Hannan, T. J., Nielsen, H. V., Hultgren, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drug+and+vaccine+development+for+the+treatment+and+prevention+of+urinary+tract+infections.">Drug and vaccine development for the treatment and prevention of urinary tract infections.</a> Microbiology Spectrum. 4 (1), 1128 (2016).</li><li>Nielubowicz, G. R., Mobley, H. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Host-pathogen+interactions+in+urinary+tract+infection.">Host-pathogen interactions in urinary tract infection.</a> Nature Reviews Urology. 7 (8), 430-441 (2010).</li><li>Foxman, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+epidemiology+of+urinary+tract+infection.">The epidemiology of urinary tract infection.</a> Nature Reviews Urology. 7 (12), 653-660 (2010).</li><li>Carey, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Urinary+tract+infection+of+mice+to+model+human+disease:+Practicalities,+implications+and+limitations.">Urinary tract infection of mice to model human disease: Practicalities, implications and limitations.</a> Crititical Reviews in Microbiology. 42 (5), 780-799 (2016).</li><li>Barber, A. E., Norton, J. P., Wiles, T. J., Mulvey, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strengths+and+limitations+of+model+systems+for+the+study+of+urinary+tract+infections+and+related+pathologies.">Strengths and limitations of model systems for the study of urinary tract infections and related pathologies.</a> Microbiology and Molecular Biology Reviews. 80 (2), 351-367 (2016).</li><li>Hung, C. S., Dodson, K. W., Hultgren, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+murine+model+of+urinary+tract+infection.">A murine model of urinary tract infection.</a> Nature Protocols. 4 (8), 1230-1243 (2009).</li><li>Contag, C. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photonic+detection+of+bacterial+pathogens+in+living+hosts.">Photonic detection of bacterial pathogens in living hosts.</a> Molecular Microbiology. 18 (4), 593-603 (1995).</li><li>Contag, P. R., Olomu, I. N., Stevenson, D. K., Contag, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioluminescent+indicators+in+living+mammals.">Bioluminescent indicators in living mammals.</a> Nature Medicine. 4 (2), 245-247 (1998).</li><li>Doyle, T. C., Burns, S. M., Contag, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+bioluminescence+imaging+for+integrated+studies+of+infection.">In vivo bioluminescence imaging for integrated studies of infection.</a> Cellular Microbiology. 6 (4), 303-317 (2004).</li><li>Hutchens, M., Luker, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applications+of+bioluminescence+imaging+to+the+study+of+infectious+diseases.">Applications of bioluminescence imaging to the study of infectious diseases.</a> Cellular Microbiology. 9 (10), 2315-2322 (2007).</li><li>Avci, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In-vivo+monitoring+of+infectious+diseases+in+living+animals+using+bioluminescence+imaging.">In-vivo monitoring of infectious diseases in living animals using bioluminescence imaging.</a> Virulence. 9 (1), 28-63 (2018).</li><li>Balsara, Z. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+susceptibility+to+urinary+tract+infection+in+the+spinal+cord-injured+host+with+neurogenic+bladder.">Enhanced susceptibility to urinary tract infection in the spinal cord-injured host with neurogenic bladder.</a> Infection and Immunity. 81 (8), 3018-3026 (2013).</li><li>Huang, Y. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antimicrobial+photodynamic+therapy+mediated+by+methylene+blue+and+potassium+iodide+to+treat+urinary+tract+infection+in+a+female+rat+model.">Antimicrobial photodynamic therapy mediated by methylene blue and potassium iodide to treat urinary tract infection in a female rat model.</a> Scientific Reports. 8 (1), 7257 (2018).</li><li>Mulvey, M. A., Schilling, J. D., Hultgren, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Establishment+of+a+persistent+Escherichia+coli+reservoir+during+the+acute+phase+of+a+bladder+infection.">Establishment of a persistent Escherichia coli reservoir during the acute phase of a bladder infection.</a> Infection and Immunity. 69 (7), 4572-4579 (2001).</li><li>Hannan, T. J., Hunstad, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+murine+model+for+E.+coli+urinary+tract+infection.">A murine model for E. coli urinary tract infection.</a> Methods in Molecular Biology. 1333, 83-100 (2016).</li><li>Hopkins, W. J., Gendron-Fitzpatrick, A., Balish, E., Uehling, D. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time+course+and+host+responses+to+Escherichia+coli+urinary+tract+infection+in+genetically+distinct+mouse+strains.">Time course and host responses to Escherichia coli urinary tract infection in genetically distinct mouse strains.</a> American Society for Microbiology. 66 (6), 2798 (1998).</li><li>Zhang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficacy+of+Nonsteroidal+Anti-inflammatory+Drugs+for+Treatment+of+Uncomplicated+Lower+Urinary+Tract+Infections+in+Women:+A+Meta-analysis.">Efficacy of Nonsteroidal Anti-inflammatory Drugs for Treatment of Uncomplicated Lower Urinary Tract Infections in Women: A Meta-analysis.</a> Infectious Microbes &amp; Diseases. 2 (2), 77-82 (2020).</li><li>Vanherp, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sensitive+bioluminescence+imaging+of+fungal+dissemination+to+the+brain+in+mouse+models+of+cryptococcosis.">Sensitive bioluminescence imaging of fungal dissemination to the brain in mouse models of cryptococcosis.</a> Disease Models &amp; Mechanisms. 12 (6), 039123 (2019).</li><li>Keyaerts, M., Caveliers, V., Lahoutte, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioluminescence+imaging:+looking+beyond+the+light.">Bioluminescence imaging: looking beyond the light.</a> Trends in Molecular Medicine. 18 (3), 164-172 (2012).</li><li>Marques, C. N., Salisbury, V. C., Greenman, J., Bowker, K. E., Nelson, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Discrepancy+between+viable+counts+and+light+output+as+viability+measurements,+following+ciprofloxacin+challenge+of+self-bioluminescent+Pseudomonas+aeruginosa+biofilms.">Discrepancy between viable counts and light output as viability measurements, following ciprofloxacin challenge of self-bioluminescent Pseudomonas aeruginosa biofilms.</a> Journal of Antimicrobial Chemotherapy. 56 (4), 665-671 (2005).</li><li>Vande Velde, G., Kucharikova, S., Van Dijck, P., Himmelreich, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioluminescence+imaging+increases+in+vivo+screening+efficiency+for+antifungal+activity+against+device-associated+Candida+albicans+biofilms.">Bioluminescence imaging increases in vivo screening efficiency for antifungal activity against device-associated Candida albicans biofilms.</a> International Journal of Antimicrobial Agents. 52 (1), 42-51 (2018).</li><li>Oliver, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+findings+on+the+viable+but+nonculturable+state+in+pathogenic+bacteria.">Recent findings on the viable but nonculturable state in pathogenic bacteria.</a> FEMS Microbiology Reviews. 34 (4), 415-425 (2010).</li><li>Kucharikova, S., Van de Velde, G., Himmelreich, U., Van Dijck, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Candida+albicans+biofilm+development+on+medically-relevant+foreign+bodies+in+a+mouse+subcutaneous+model+followed+by+bioluminescence+imaging.">Candida albicans biofilm development on medically-relevant foreign bodies in a mouse subcutaneous model followed by bioluminescence imaging.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (95), e52239 (2015).</li><li>Van de Velde, G., Kucharikova, S., Schrevens, S., Himmelreich, U., Van Dijck, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Towards+non-invasive+monitoring+of+pathogen-host+interactions+during+Candida+albicans+biofilm+formation+using+in+vivo+bioluminescence.">Towards non-invasive monitoring of pathogen-host interactions during Candida albicans biofilm formation using in vivo bioluminescence.</a> Cellular Microbiology. 16 (1), 115-130 (2014).</li></ol>

مزايا BLI مقارنة بحسابات CFU البيانات الطولية ومن العيوب الرئيسية للطريقة التقليدية لحساب CFU لتحديد العبء الميكروبي شرط تجانس الأعضاء بعد الوفاة ، وتوفير نقطة بيانات مقطعية واحدة فقط لكل. وعلى العكس من ذلك، تمكن BLI من المتابعة الطولية غير الغازية للحيوانات المصابة. يمكن تصو...

التهابات المسالك البولية (UTI) هي من بين العدوى البكتيرية الأكثر شيوعا في البشر. ما يقرب من نصف جميع النساء سوف تواجه أعراض التهاب المسالك البولية خلالحياتهم 1. يمكن أن تؤدي العدوى التي تقتصر على المثانة إلى ظهور أعراض بولية مثل زيادة وتيرة البول والإلحاح والوبيلة الدموية وسلس البول والألم. عندما تصعد العدوى إلى المسالك البولية العليا ، يصاب المرضى بالتهاب البيلونفر ، مع الضيق والحمى والقشعريرة وآلام الظهر. وعلاوة على ذلك، ما يصل إلى 20٪ من المرضى الذين يعانون من التهاب المسالك البولية يعانون من التهابات متكررة مما أدى إلى انخفاض كبير فيحساسيةالمضادات الحيوية 2،3،4. في السنوات الأخيرة ، كان هناك اهتمام متزايد في العلاجات الجديدة لعلاج والوقاية من التهاب المسالك البولية المتكرر. على الرغم من فهم أفضل للمناعة الفطرية والتكيفية للمسالك البولية السفلية وعوامل الفوعة البكتيرية اللازمة للغزو والاستعمار ، لم تترجم أي تغييرات جذرية في نظام العلاج إلى الممارسة اليومية للمسالك البولية2. من أجل دراسة مسببات الأمراض UTI وقابلية في الجسم الحي، لا غنى عن الفحص القابل للتكرار وغير الغازية.
وقد وصفت نماذج متعددة UTI الحيوانية تتراوح بين الديدان الخيطية إلى الرئيسيات، ولكن يستخدم في الغالب نموذج مورين5،6. هذا النموذج يتكون من القسطرة عبر مجرى البول من الفئران (أنثى) وغرس لاحقة من تعليق البكتيرية, الأكثر شيوعا uropathogenic إشريتشيا القولونية (UPEC), مباشرة في تجويف المثانة7. بعد التطعيم ، تم قياس الحمل البكتيري تقليديا من خلال تحديد وحدات تشكيل المستعمرة (CFU). تتطلب هذه التقنية التضحية بالحيوانات للحصول على تجانسات الأعضاء بعد الوفاة والتخفيفات التسلسلية ، مما يحد من إخراج البيانات وقابلية التكاثر. وعلاوة على ذلك، المتابعة الطولية للعبء البكتيري في الحيوانات الفردية غير ممكن باستخدام هذه التقنية.
في عام 1995،اقترح Contag وآخرون استخدام مسببات الأمراض الموسومة بالإضاءة الحيوية لرصد عمليات المرض فيالحيواناتالحية 8و9. ومنذ ذلك الحين ، تم تطبيق التصوير الإضاءة الحيوية (BLI) على العديد من نماذج العدوى مثل التهاب السحايا والتهاب الشغاف والتهاب العظم والنقي والجلد والتهابات الأنسجة الرخوة ، وما إلى ذلك10،11،12. في نموذج مورين UTI، يمكن استخدام سلالة UPEC مع لوكسoperon كاملة (luxCDABE) من لومينسنس Photorhabdus 13. يتم تحفيز رد فعل أنزيمي من قبل لوسيفيراز البكتيري الذي يعتمد على أكسدة الألدهيدات طويلة السلسلة التي تتفاعل مع انخفاض أحادي النوكليوتيد الفلافين في وجود الأكسجين ، مما ينتج عنه فلافين مؤأكسد ، وحمض دهني طويل السلسلة وخفيف12. يقوم لوكس أوبيرون بترميز لوسيفيراز والإنزيمات الأخرى المطلوبة لتركيب الركائز. لذلك، فإن جميع البكتيريا النشطة الأيضية تنبعث منها باستمرار الضوء الأخضر الأزرق (490 نانومتر) دون الحاجة إلى حقن ركيزة خارجية12. يمكن التقاط الفوتونات المنبعثة من البكتيريا الموسومة باللوكسباستخدام كاميرات جهاز حساسة للغاية وباردة مقترنة بالشحن (CCD).
استخدام البكتيريا الإنارة الحيوية في نموذج لUTI يسمح للقياس الكمي الطولي، غير الغازية من الحمل البكتيري، وحذف الحاجة إلى التضحية بالحيوانات في نقاط زمنية محددة خلال متابعة لتحديد CFU. على الرغم من مجموعة واسعة من الاحتمالات، وتراكم الأدلة على قوة هذه التقنية BLI في مجالات أخرى ومزاياها على النماذج الكلاسيكية من التهاب المسالك البولية، فإنه لم يتم تنفيذها على نطاق واسع في البحوث UTI. يقدم البروتوكول المعروض هنا دليلا تفصيليا خطوة بخطوة ويسلط الضوء على مزايا BLI لجميع أبحاث UTI المستقبلية.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>96-well Black Flat Bottom Polystyrene Plate</td>
			<td>Corning</td>
			<td>3925</td>
			<td>for in vitro imaging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aesculap ISIS</td>
			<td>Aesculap</td>
			<td>GT421</td>
			<td>hair trimmer, with GT608 cap</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anesthesia vaporizer</td>
			<td>Harvard apparatus limited</td>
			<td>N/A</td>
			<td>https://www.harvardapparatus.com/harvard-apparatus-anesthetic-vaporizers.html</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Baytril 100 mg/mL</td>
			<td>Bayer</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Enrofloxacin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BD Insyte Autoguard 24 GA</td>
			<td>BD</td>
			<td>382912</td>
			<td>Yellow angiocatheter, use sterile plastic tip for instillation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C57Bl/6J mice</td>
			<td>Janvier</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge 5804R</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>EP022628146</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dropsense 16</td>
			<td>Unchained Labs</td>
			<td>Trinean</td>
			<td>to measure OD 600nm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco&#39;s Phosphate Buffered Saline, Gibco</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>REF 14040-083</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol 70% denaturated 5L</td>
			<td>VWR international</td>
			<td>85825360</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Falcon 14ml Round Bottom Polystyrene Tube, Snap-Cap</td>
			<td>Corning</td>
			<td>352057</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Falcon 50ml cellstart</td>
			<td>Greiner</td>
			<td>227285</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hamilton GASTIGHT syringe, PTFE luer lock, 100 &#181;L</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>26203</td>
			<td>to ensure slow bacterial instillation of 50 &#181;L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inoculation loop</td>
			<td>Roth</td>
			<td>6174.1</td>
			<td>holder: Art. No. 6189.1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Iso-Vet 1000mg/g</td>
			<td>Dechra Veterinary products</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Isoflurane</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IVIS Spectrum In Vivo Imaging System</td>
			<td>PerkinElmer</td>
			<td>REF 124262</td>
			<td>imaging device</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kanamycine solution 50 mg/mL</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>CAS 25389-94-0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Living Imaging Software</td>
			<td>PerkinElmer</td>
			<td>N/A</td>
			<td>BLI acquisition software, version 4.7.3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luria Bertani Broth</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>REF L3022</td>
			<td>alternatively can be made</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luria Bertani Broth with agar</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>REF L2897</td>
			<td>alternatively can be made</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri dish Sterilin 90mm</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>101VR20</td>
			<td>to fill with LB agar supplemented with Km</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pyrex Culture flask 250 mL</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>SLW1141/08-20EA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Slide 200 Trinean</td>
			<td>Unchained Labs</td>
			<td>701-2007</td>
			<td>to measure OD 600nm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UTI89-lux</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Generous gift from Prof. Seed</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vortex</td>
			<td>VWR international</td>
			<td>444-1372</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

longitudinal follow-up of urinary tract infections and their treatment in mice using bioluminescence imaging

التهابات المسالك البولية (UTI) رتبة بين العدوى البكتيرية الأكثر شيوعا في البشر ويتم علاجها بشكل روتيني مع المضادات الحيوية التجريبية. ومع ذلك ، بسبب زيادة المقاومة الميكروبية ، انخفضت فعالية المضادات الحيوية الأكثر استخداما. لإيجاد خيارات العلاج البديلة، هناك حاجة ماسة لفهم أفضل لمسببات الأمراض UTI والآليات التي تحدد قابلية التهاب المسالك البولية. من أجل التحقيق في هذا في نموذج حيواني ، لا غنى عن إجراء فحص غير جراحي قابل للاستنساخ لدراسة مسار التهاب المسالك البولية.
لسنوات، كان المعيار الذهبي لتعداد الحمل البكتيري هو تحديد وحدات تشكيل المستعمرة (CFU) لحجم عينة معينة. تتطلب هذه التقنية تجانسات الأعضاء بعد الوفاة والتخفيفات التسلسلية ، مما يحد من إخراج البيانات وقابلية الاستنساخ. كبديل، يكتسب التصوير بالإضاءة الحيوية (BLI) شعبية لتحديد الحمل البكتيري. وسم مسببات الأمراض مع لوكس operon تسمح للكشف الحساسة وتكميم بطريقة غير الغازية، وبالتالي تمكين المتابعة الطولية. وحتى الآن، لا يزال اعتماد BLI في أبحاث التهاب المسالك البولية محدودا.
تصف هذه المخطوطة التطبيق العملي ل BLI في نموذج عدوى المسالك البولية للفأرة. هنا، يتم توفير دليل خطوة بخطوة لزراعة البكتيريا، والغرس داخل الزج والتصوير. يتم فحص الارتباط في الجسم الحي مع CFU ويتم توفير إثبات المفهوم من خلال مقارنة الحمل البكتيري للحيوانات المصابة غير المعالجة مع الحيوانات المعالجة بالمضادات الحيوية. وعلاوة على ذلك، تناقش مزايا وقيود واعتبارات محددة لتنفيذ BLI في نموذج UTI في الجسم الحي. إن تنفيذ BLI في مجال أبحاث التهاب المسالك البولية سيسهل بشكل كبير البحث في مسببات الأمراض في التهاب المسالك البولية واكتشاف طرق جديدة لمنع وعلاج التهاب المسالك البولية.

في الجسم الحي BLI يرتبط مع CFU من inoculum في وقت غرس. لتقييم حد الكشف عن BLI في الجسم الحي والارتباط مع CFU من inoculum ، أصيبت الفئران بتركيزات مختلفة من UTI89 -lux و PBS كتحكم سلبي. قبل التقطير، تم مسح الحيوانات غير المصابة لتحديد تلألؤ الخلفية. تم الحصول على الصور اللاحقة ع...

Watch this Scientific Journal Video about Longitudinal Follow-Up of Urinary Tract Infections and Their Treatment in Mice using Bioluminescence Imaging at JoVE.com

Longitudinal Follow-Up of Urinary Tract Infections and Their Treatment in Mice using Bioluminescence Imaging

تصف هذه المخطوطة الإدارة داخل الجسم البولي للبكتيريا المسالك البولية مع لوكس أوبرون للحث على عدوى المسالك البولية في الفئران والتحليل الطولي اللاحق في الجسم الحي للعبء البكتيري باستخدام التصوير الإضاءة الحيوية.

المتابعة الطولية لالتهابات المسالك البولية وعلاجها في الفئران باستخدام التصوير الإضاءة الحيوية

Urinary tract infections (UTI) rank among the most common bacterial infections in humans and are routinely treated with empirical antibiotics. However, ...

وكان تعداد وحدات تشكيل المستعمرة يحد من إمكانية استنساخ البحوث في مجال التهاب المسالك البولية. سوف تقدم التصوير الإضاءة الحيوية في البحوث في الجسم الحي UTI على فسيولوجيا المثانة، مسببات الأمراض UTI والتعرض. يتيح التصوير بالإضاءة الحيوية المتابعة الطولية من خلال رؤية في الوقت الفعلي لتطور العدوى.وعلاوة على ذلك، فإنه يقلل بشكل كبير من عدد الحيوانات اللازمة. يسهل التصوير بالإضاءة الحيوية إجراء البحوث على العدوى المتكررة أو المزمنة ، والتي تتكرر في البشر. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للباحثين تحديد العدوى الصاعدة أو نشرها على الدم باستخدام التصوير الإضاءة الحيوية.الحصول على مستعمرات واحدة عن طريق streaking من مخزون الجلسرين من البكتيريا مع حلقة تلقيح على لوحات LB تكملها كبريتات الكاناميسين، وزراعة بين عشية وضحاها في 37 درجة مئوية. ملء أنبوب المعقمة 14 ملليلتر البوليسترين الجولة القاع, مع قبعات المفاجئة مزدوجة الموقف مع خمسة ملليلتر من مرق LB تكملها كبريتات كاناميسين. اختيار مستعمرة بكتيرية واحدة مع حلقة التطعيم، وإضافة هذا إلى مرق LB.دوامة لمدة 10 ثوان لضمان الخلط السليم. ثقافة ثابتة مع سقف المفاجئة في موقف مفتوح في 37 درجة مئوية بين عشية وضحاها. بعد الحضانة ، دوامة الأنبوب لمدة 10 ثوان لضمان التجانس السليم للثقافة البكتيرية.جعل ثقافة فرعية في Erlenmeyer بإضافة 25 ميكرولتر من التعليق البكتيري إلى 25 ملليلتر من المتوسط LB الطازجة دون المضادات الحيوية. إغلاق Erlenmeyer والثقافة بشكل ثابت بين عشية وضحاها. في يوم التثبيت، صب الثقافة من Erlennmeyer في أنبوب ثقافة 50 ملليلتر، والطرد المركزي.Decant العملاقة وإعادة إنفاق بيليه البكتيرية في 10 ملليلتر من برنامج تلفزيوني عقيمة. دوامة الأنبوب مرة أخرى لمدة 10 ثوان. اختر التركيز التجريبي لل inoculum وحدد OD المقابلة في 600 نانومتر باستخدام منحنى القياسية.إضافة ملليلتر واحد من الثقافة البكتيرية التي أعيد إنفاقها إلى تسعة ملليلترات من برنامج تلفزيوني معقم وضبط حتى يتم الوصول إلى OD 600 نانومتر المطلوب. قم بتركيب طرف وعائي معقم عيار 24 على حقنة 100 ميكرولتر. ملء المحاقن مع الحل البكتيري المعدة.ضع حيوانا واحدا على سطح عمل في وضعية السطاخ وحافظ على تخدير isoflurane مستقر باستخدام مخروط الأنف أثناء التثبيت. تطبيق مرهم العين. طرد البول المتبقية عن طريق تطبيق ضغط لطيف وإجراء حركات دائرية على المنطقة فوق العانة، ثم تنظيف أسفل البطن مع الإيثانول 70٪.تليين طرف القسطرة مع المالحة العادية. ضع السبابة على اليد غير المهيمنة على البطن وادفعها بلطف لأعلى. بدء القسطرة من مجرى البول عموديا في زاوية 90 درجة.بمجرد مواجهة المقاومة، قم بإمالتها أفقيا قبل إدخالها بشكل أكبر. إجراء تركيب بطيء من 50 ميكرولتر من inoculum البكتيرية. بعد التثبيت، احتفظ بالحقنة والقسطرة في مكانها لبضع ثوان ثم تراجع ببطء لمنع التسرب.استخدم قسطرة واحدة لكل مجموعة تجريبية. ضع الحيوان في وضع ية في مخروط الأنف لإعداده للتصوير ، وإعداده للتصوير باستخدام قسطرة واحدة لكل مجموعة تجريبية. إذا لزم الأمر، إعطاء المضادات الحيوية أو الأدوية التجريبية، كما هو مذكور في المخطوطة النصية.افتح برنامج اكتساب BLI وانقر على التهيئة في جهاز التصوير لاختبار الكاميرا ونظام تحكم المرحلة وتبريد كاميرا الجهاز المقترنة بالشحن إلى ناقص 90 درجة مئوية. انقر على الاستحواذ، AutoSave To.Select التلألؤ والصورة الفوتوغرافية. تحقق من إعدادات الإنارة الافتراضية عن طريق تعيين فلتر الإثارة إلى كتلة وفلتر الانبعاثات إلى فتح.تعيين وقت التعرض للسيارات عند التقاط الصورة الأولى. بالنسبة لقياسات الجسم الحي والإشارات الساطعة، حدد وقت التعرض إلى حوالي 30 ثانية. قلل من وقت التعرض إذا ظهر تحذير بسبب صورة مشبعة.حدد binning المتوسطة، F / إيقاف واحد، واختيار FOV الصحيح. تعيين ارتفاع الموضوع إلى سنتيمتر واحد عند تصوير الفئران. صورة تصل إلى خمسة أميال في وقت واحد وفصل الحيوانات باستخدام حيرة الضوء لمنع الانعكاس.أغلق الباب وانقر على اكتساب لبدء تسلسل التصوير، ثم ملء معلومات مفصلة عن التجربة. إزالة الفئران من غرفة التصوير وإعادتها إلى قفصهم. تحقق من الشفاء التام بعد التخدير، ثم أعد الأقفاص إلى الرفوف التهوية حتى دورة التصوير التالية.بدء تشغيل برنامج التصوير وتحميل الملف التجريبي عن طريق النقر على تصفح. استخدم لوح الأدوات لضبط مقياس لون الصورة. استخدم أدوات عائد الاستثمار لرسم منطقة اهتمام على الصورة، مع التأكد من أنها كبيرة بما يكفي لتغطية المساحة الكاملة واستخدام نفس الأبعاد لجميع الصور.ثم انقر على قياس عائد الاستثمار لتحديد شدة الضوء. وأظهرت الصور اللاحقة للفئران التي تم الحصول عليها مباشرة بعد التثبيت أنه يمكن اكتشافها بقوة فوق 20000 وحدة تشكيل مستعمرة ، وتم إنشاء ارتباط خطي بين وحدات تشكيل المستعمرة من الإنكولوم والإضاءة الحيوية في الجسم الحي. تمت دراسة التطور الطبيعي لالتهاب المسالك البولية في مجموعة مراقبة لم تتلق أي علاج.تم تصور تأثير العلاج بالمضادات الحيوية على حركة العدوى بالتفصيل في مجموعة من الحيوانات المعالجة بالمضادات الحيوية. وشوهد انخفاض فوري في الحمل البكتيري، كما يقاس بإجمالي تدفق الفوتون، بعد الجرعة الأولى من إنروفلوكساسين. لم يكن لأي من الحيوانات المعالجة ارتفاع لاحق في الحمل البكتيري.تم حساب الحمل البكتيري الإجمالي لكل باستخدام المنطقة تحت منحنى السجل تحول إجمالي تدفق الفوتون ، مما يدل على اختلاف كبير بين الحيوانات المعالجة ب Enrofloxacin والحيوانات غير المعالجة على مدار 10 أيام. تقدم هذه النتائج دليلا على المفهوم الذي يمكن استخدامه لتقييم الاختلافات في الحركية عدوى التهاب المسالك البولية. التصوير الإضاءة الحيوية هو تقنية غير الباضعة التي يمكن دمجها مع أساليب أخرى مثل جمع منتظم للعينات البولية للتحليل البكتيري أو الكيميائي الحيوي أو للتجارب.هنا أثبتنا أن التصوير الإضاءة الحيوية هو أداة قوية لتقييم استراتيجيات علاجية جديدة على مسار المرض من التهابات المسالك البولية.

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

Transurethral Induction of Mouse Urinary Tract Infection

عبر الاحليل تحريض العدوى ماوس المسالك البولية

Uropathogenic bacterial strains of interest are grown on agar. Generally, uropathogenic E. coli (UPEC) and other strains can be grown overnight on ...

Using Luciferase to Image Bacterial Infections in Mice

Luciferase به لالتهابات جرثومية في صورة الفئران

Imaging is a valuable technique that can be used to monitor biological processes.  In particular, the presence of cancer cells, stem cells, specific ...

Bioluminescence Imaging of NADPH Oxidase Activity in Different Animal Models

التصوير تلألؤ بيولوجي من نشاط إنزيم NADPH في مختلف النماذج الحيوانية

NADPH oxidase is a critical enzyme that mediates antibacterial and antifungal host defense. In addition to its role in antimicrobial host defense, NADPH ...

4D Multimodality Imaging of Citrobacter rodentium Infections in Mice

4D Multimodality Imaging of Citrobacter rodentium Infections in Mice

4D التصوير تعدد الوسائط من<em&gt; الليمونية rodentium</em&gt; التهابات في الفئران

This protocol outlines the steps required to  longitudinally monitor a bioluminescent bacterial infection using composite 3D diffuse light imaging ...

Long Term Chronic Pseudomonas aeruginosa Airway Infection in Mice

Long Term Chronic Pseudomonas aeruginosa Airway Infection in Mice

على المدى الطويل المزمن<em&gt; الزائفة الزنجارية</em&gt; عدوى مجرى الهواء في الفئران

A mouse model of chronic airway infection is a key asset in cystic fibrosis (CF) research, although there are a number of concerns regarding the model ...

Bioluminescence Imaging to Detect Late Stage Infection of African Trypanosomiasis

تلألؤ بيولوجي التصوير لكشف العدوى المرحلة المتأخرة من داء المثقبيات الأفريقي

Human African trypanosomiasis (HAT) is a multi-stage disease that manifests in two stages; an early blood stage and a late stage when the parasite invades ...

Urinary Tract Infection in a Small Animal Model: Transurethral Catheterization of Male and Female Mice

عدوى المسالك البولية في نموذج حيوانات صغيرة: قسطرة Transurethral من الفئران الذكور والإناث

Urinary tract infections (UTI) are extremely common worldwide, incurring significant morbidity and healthcare-associated expenses. Small animal models, ...

In Vivo Investigation of Antimicrobial Blue Light Therapy for Multidrug-resistant Acinetobacter baumannii Burn Infections Using Bioluminescence Imaging

In Vivo Investigation of Antimicrobial Blue Light Therapy for Multidrug-resistant Acinetobacter baumannii Burn Infections Using Bioluminescence Imaging

في فيفو التحقيق من مضادات الميكروبات العلاج الضوء الأزرق للمقاومة للأدوية المتعددة baumannii الراكدة حرق العدوى عن طريق تلألؤ بيولوجي التصوير

Burn infections continue to be an important cause of morbidity and mortality. The increasing emergence of multidrug-resistant (MDR) bacteria has led to ...

A Multimodal Imaging Approach Based on Micro-CT and Fluorescence Molecular Tomography for Longitudinal Assessment of Bleomycin-Induced Lung Fibrosis in Mice

متعدد الوسائط التصوير النهج استناداً إلى التصوير المقطعي الجزيئية الصغيرة-الأشعة المقطعية والأسفار لتقييم طولية لتليف الرئة الناجمة عن بليوميسين في الفئران

Idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) is a fatal lung disease characterized by the progressive and irreversible destruction of lung architecture, which ...

Isolation of Single Intracellular Bacterial Communities Generated from a Murine Model of Urinary Tract Infection for Downstream Single-cell Analysis

عزل واحد المجتمعات البكتيرية داخل الخلايا التي تم إنشاؤها من نموذج موريني لعدوى المسالك البولية لتحليل خلية واحدة أسفل المجرى

In this article, we outline a procedure used to isolate individual intracellular bacterial communities from a mouse that has been experimentally infected ...