肺炎克雷伯菌生長曲線及小鼠肺炎模型構建
肺炎克雷伯菌是存在于正常人腸道及呼吸道的重要的條件致病菌,它可黏附于機體腔道黏膜表面,分泌多糖基質,形成生物被膜。
細菌形成生物被膜后,常使感染變得難治、易復發。由于胞外黏多糖的屏障作用、通過影響宿主免疫功能及細菌的基因表達等作用,而使其對抗生素產生耐藥。本文將通過肺炎克雷伯菌滴鼻感染小鼠,構建肺炎模型進行案例分析,給與頭孢氨芐治療評估藥效。
表1.動物實驗分組及給藥
用接種環刮取平板上的全部菌落,分別接種到含有5mL新鮮LB液體培養基中,37℃、150r/min振蕩培養至OD600約為0.6-0.8。將菌液依次稀釋為10的負一次方,10的負二次方至10的負九次方,測定OD600,并分別涂板統計菌落數,計算OD值與CFU做生長曲線。
菌體培養離心后用無菌的PBS洗滌重懸3次,根據OD值和生長曲線將菌液調整至合適的稀釋度、經呼吸麻醉后滴鼻感染。
小鼠經滴鼻感染后給藥組給與頭孢氨芐治療(15mg/kg,灌胃),每天一次。
D0采集空白血清,攻毒后觀察動物體重及存活率,根據體重及存活情況暫定感染后于D3,D5每劑量組隨機處死1只,采集血液和肺臟灌洗液測細菌載量,肺臟取樣做HE。
檢測指標:
眼眶取血,靜置1h,室溫離心2500 rcf 15min分離血清,-80攝氏度存儲。
取小鼠全部肺臟,一部分進行細菌載量測定,另一部分4%PFA固定后進行HE染色。
將菌液依次稀釋為10的負一次方,10的負二次方至10的負九次方,測定OD600,并分別涂板統計菌落數,計算OD值與CFU計算生長曲線。
圖1.肺炎克雷伯菌生長曲線
實驗動物的體重作為間接測定感染及治療效果參考指標。研究期間體重測量頻率為1次/天,動物體重的變化趨勢如圖2所示。小鼠經滴鼻感染后體重持續下降,隨著感染細菌量增加體重下降越明顯,經頭孢氨芐治療體重下降趨勢減緩。
圖2.不同組別小鼠體重變化趨勢
肺炎克雷伯菌LD50為6.9*106 CFU/只,滴鼻攻毒后D2-D3小鼠癥狀最明顯,體重下降嚴重,陸續出現死亡,小鼠經過頭孢氨芐治療后狀況優于未治療組;由于菌株毒力較強,攻毒低劑量組存活率高于高劑量組。
圖3.不同組別小鼠生存曲線
小鼠肺臟組織細菌載量隨著接種量的增加而增加,G4組肺組織細菌載量為3.12*108,G2組細菌載量為6.1*108。給與頭孢氨芐治療后細菌載量明顯下降,G1組細菌載量為2*108(圖4)。
圖4.不同組別小鼠肺臟組織細菌載量
圖5:對照組肺臟組織
肺臟組織的被膜結構清晰;肺臟實質為肺內支氣管各級分支及其終末的大量肺泡,灶性肺泡壁輕度增厚(黑色箭頭),肺泡間隔增寬;各級支氣管結構無明顯異常;少量血管周圍結締組織排列疏松(橙色箭頭);少量血管淤血(綠色箭頭);未見明顯的炎性細胞浸潤。
圖6:1*108CFU/只感染組肺臟組織
肺臟組織的被膜結構清晰;肺泡壁薄,大范圍肺泡上皮細胞壞死(黑色箭頭),胞核溶解,胞質嗜酸性增強;肺泡腔內廣泛可見以巨噬細胞、淋巴細胞及粒細胞為主的炎性細胞滲出(藍色箭頭),并可見壞死細胞碎片及少量嗜酸性物散在分布(紅色箭頭),少量肺泡擴張(灰色箭頭),體積增大;大量支氣管及細支氣管腔內可見炎性細胞滲出及壞死細胞碎片(橙色箭頭);此外,細支氣管及肺泡腔內可見大量的藍紫色點狀物細菌聚集(黃色箭頭);組織內可見大量的出血灶(棕色箭頭),肺泡腔、細支氣管及血管周圍可見多量的紅細胞;多見肺泡壁毛細血管淤血(紫色箭頭);少量血管淤血(綠色箭頭)。
肺炎克雷伯菌小鼠LD50為6.9*106 CFU/只,滴鼻攻毒后D2-D3小鼠癥狀最明顯,體重下降嚴重,陸續出現死亡,小鼠經過頭孢氨芐治療后狀況優于未治療組;由于菌株毒力較強,攻毒低劑量組存活率高于高劑量組。
小鼠肺部組織HE顯示肺炎克雷伯菌感染肺部,導致以巨噬細胞、淋巴細胞及粒細胞為主的炎性細胞滲出,大量支氣管及細支氣管腔內可見炎性細胞滲出及壞死細胞碎片,細支氣管及肺泡腔內可見大量的藍紫色點狀物細菌聚集。