[发明专利]一种体内细菌生物被膜感染动物模型的构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种体内细菌生物被膜感染动物模型的构建方法，属于医学动物模型研究领域。

背景技术

细菌生物被膜(biofilm，BF)是指单一或多种类群细菌为了适应周围环境，吸附于异物或组织表面，繁殖并分泌大量多糖基质、纤维蛋白、脂蛋白等多糖蛋白复合物，使得细菌相互聚集、粘连、缠绕，形成具有三维立体结构的膜样物，是细菌微菌落聚集体(Hall-Stoodley L，Costerton JW，Stoodley P.Bacterial biofilms：from the natural environment to infectious diseases.Nat Rev Microbiol，2004，2：95-108)。在自然界中，任何细菌在成熟条件下都可以形成生物被膜，并且90％以上的微生物是以生物被膜的形式生存生长的(Costerton JW，Stewart PS，Greenberg EP.Bacterial biofilms：a common cause of persistent infections.Science，1999，284：1318-1322)。美国疾病控制预防中心专家估计65％以上的人类细菌感染与BF有关(Potera C，Forging a link between biofilms and disease.Science，1999，283：1837，1839)，因而有关生物被膜的研究日益成为热点。已有越来越多的实验证明生物被膜可能是细菌在宿主体内真实的存在形式，这提示如果能有效预防控制BF感染，在临床感染治疗中将具有重要意义。生物被膜状态下的细菌性质于浮游状态的细菌有较大不同，其对抗生素及宿主的免疫反应不敏感，临床上发现即使多次试验证明有效的药物，也不能彻底清除生物被膜，这就导致感染迁延不愈，浪费了大量的人力及物力，形成了公共卫生问题。所以，建立一种新型的更符合临床实际情况的、简单、可靠的体内细菌生物被膜动物感染模型，用以研究细菌在动物体内真实存在形成，从而理解细菌的致病机理，以期控制疫病。

近年来，体内生物被膜模型的建立方法有大量的报道，但大部分是都是人为外源性的把部分器械(导管，组织套管等)埋于动物体内，造成体内感染的动物模型，此类方法都不能很好的模拟真实的细菌感染的途径，定植于组织的部位，与理想的体内感染有一定差异。目前在脊髓动物模型上埋植导管等建立的体内模型主要包括中心静脉导管模型、皮下异源物质的感染模型、腹膜内外源物质的感染模型、尿道感染模型、呼吸道感染模型和骨髓炎感染模型等。研究者首次利用大鼠模型来研究金黄色葡萄球菌(Ulphani JS，Rupp ME，Model of Staphylococcus aureus central venous catheter-associated infection in rats.Lab Anim Sci，1999，49：283-287)和表皮葡萄球菌(Rupp ME，Ulphani JS，Fey PD，Mack D，Characterization of Staphylococcus epidermidis polysaccharide intercellular adhesin/hemagglutinin in the pathogenesis of intravascular catheter-associated infection in a rat model.Infect Immun，1999，67：2656-2659)在动物体内生物被膜的形成。在这种模型上，硅胶导管被埋至于大鼠的静脉导管上，以细菌接种静脉导管。皮下异源物质感染模型主要用到一种由聚四氟乙烯材质的组织套管，里面包含玻璃珠和其他材料，这种外源的物体被埋入皮下，使得细菌生物被膜能在上面生成。该模型的主要优点在于微生物细胞可以很容易的在组织套管中定植，并不需移出。在很多体内生物被膜研究中，细菌能够在埋入兔子和老鼠腹膜腔内的生物材料上形成生物被膜。这种情况是在埋入生物材料后接种一定量的细菌(Buret A，Ward KH，Olson ME，Costerton JW，An in vivo model to study the pathobiology of infectious biofilms on biomaterial surfaces.J Biomed Mater Res，1991，25：865-874)。该模型的优势是让机体建立一种慢性感染，使得宿主长期处于细菌感染状态(Gagnon RF，Richards GK，A mouse model of implant-associated infection.Int J Artif Organs，1993，16：789-798)。Satoh等(Satoh M，Munakata K，Kitoh K，Takeuchi H，Yoshida O，A newly designed model for infection-induced bladder stone formation in the rat.J Urol，1984，132：1247-1249)利用此模型把锌碟片埋植于大鼠的膀胱中，然后经膀胱接种变形杆菌，随后证实尿道感染中细菌生物被膜的形成和基质的产生在尿道感染中起重要作用(Nickel JC，Olson M，McLean RJ，Grant SK，Costerton JW，An ecological study of infected urinary stone genesis in an animal model.Br J Urol，1987，59：21-30)。气管导管动物模型主要是将灭菌的导管插入动物气管后，将一定量菌液通过导管注入肺内，该方法与临床上气管感染生物被膜的实际形成过程不相符合，且主要反映的不是气管内真实的情况。以上方法都存在手术放置外源异物造成动物机体的感染，不是真实反映病原菌天然感染的真实状态，由于手术放置外源异物给动物体带来了较大刺激，并有可能导致手术后其他细菌的感染，从而干扰实验结果。