Dieses Protokoll beschreibt die Anwendung der antimikrobiellen photodynamischen Therapie (aPDT) in einem Mausmodell der oralen Candidiasis. aPDT wurde mit einer wasserlöslichen Mischung aus Curcuminoiden und blauem LED-Licht durchgeführt.
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Methodenartikel
Dieses Protokoll beschreibt die Anwendung der antimikrobiellen photodynamischen Therapie (aPDT) in einem Mausmodell der oralen Candidiasis. aPDT wurde mit einer wasserlöslichen Mischung aus Curcuminoiden und blauem LED-Licht durchgeführt.
Die antimikrobielle photodynamische Therapie (aPDT) wurde in vitro umfassend untersucht, und präklinische Tiermodelle von Infektionen eignen sich zur Bewertung alternativer Behandlungen vor klinischen Studien. Diese Studie beschreibt die Wirksamkeit der aPDT in einem murinen Modell der oralen Candidiasis. Vierzig Mäuse wurden mit subkutanen Injektionen von Prednisolon immunsupprimiert, und ihre Zungen wurden mit einem Mundabstrich geimpft, der zuvor in einer C. albicans-Zellsuspension getränkt war. Tetracyclin wurde im Verlauf des Experiments über das Trinkwasser verabreicht. Fünf Tage nach der Pilzimpfung wurden die Mäuse nach dem Zufallsprinzip in acht Gruppen eingeteilt; Eine neunte Gruppe unbehandelter nicht infizierter Mäuse wurde als Negativkontrolle eingeschlossen (n = 5). Drei Konzentrationen (20 μM, 40 μM und 80 μM) eines Gemisches von Curcuminoiden wurden mit blauem LED-Licht (89,2 mW/cm 2; ~455 nm) und ohne Licht (C+L+- bzw. C+L-Gruppen) getestet. Licht allein (C-L+), keine Behandlung (C-L-) und Tiere ohne Infektion wurden als Kontrollen bewertet. Die Daten wurden mit Welchs ANOVA- und Games-Howell-Tests analysiert (α = 0,05). Eine orale Candidiasis wurde bei allen infizierten Tieren festgestellt und makroskopisch durch das Vorhandensein charakteristischer weißer Flecken oder Pseudomembranen auf dem Zungenrücken visualisiert. Histopathologische Schnitte bestätigten ein großes Vorhandensein von Hefen und Filamenten, die auf die keratinisierte Schicht des Epithels in der C-L-Gruppe beschränkt waren, und das Vorhandensein von Pilzzellen war in den Bildern von Mäusen, die einer aPDT mit entweder 40 μM oder 80 μM Curcuminoiden unterzogen wurden, visuell verringert. aPDT, vermittelt durch 80 μM Curcuminoide, förderte eine Reduktion der Koloniezahlen um 2,47 log10 im Vergleich zu denen in der C-L-Gruppe (p = 0,008). Alle anderen Gruppen zeigten keine statistisch signifikante Verringerung der Anzahl der Kolonien, einschließlich Photosensibilisatoren (C+L-) oder Licht allein (C-L+) Gruppen. Curcuminoid-vermittelte aPDT reduzierte die Pilzlast von den Zungen von Mäusen.
Orale Candidiasis (OC) ist die Hauptpilzinfektion der Mundhöhle; es wird durch das Überwachsen von Candida spp. verursacht. Zu den prädisponierenden Faktoren für OC gehören endokrine Dysfunktion, der Einsatz von Breitbandantibiotika, Strahlen- und Chemotherapie, Ernährungsmängel, Xerostomie (niedriger Speichelfluss), Prothesengebrauch, schlechte Hygiene und insbesondere Immunsuppression1. Unter den Candida-Arten ist Candida albicans die am weitesten verbreitete und virulente; Es kommt als kommensale Spezies im menschlichen Körper und als opportunistischer Krankheitserreger vor. C. albicans hat die Fähigkeit, seine Morphologie von kommensalen Hefen (Blastoporen) zu pathogenen Filamenten (Hyphen und Pseudohyphen) zu ändern2. Die fadenförmigen Formen, insbesondere die Hyphen, können durch Endozytose oder aktives Eindringen in das Wirtsepithel eindringen und eine Infektionverursachen 3. Andere Virulenzfaktoren von C. albicans sind Adhäsion, Biofilmbildung und Sekretion von lipolytischen und hydrolytischen Enzymen und Toxinen wie Lipasen, Phospholipasen, Proteinasen und Candidalysin4.
OC-Behandlungen beinhalten die Verwendung von Antimykotika, insbesondere topischen Polyenen und Azolen (Nystatin und Miconazol)5. Sie zeigen jedoch nur eine kurzfristige Wirksamkeit, und es kommt häufig zu Rezidiven. Darüber hinaus hat der übermäßige Gebrauch von Antimykotika zu dem Problem der Entwicklung und Ausbreitung von Antimykotika geführt6. Daher sind alternative Therapien erforderlich, wie z. B. die antimikrobielle photodynamische Therapie (aPDT), die einen Photosensibilisator (PS) und Licht mit einer geeigneten Wellenlänge (der gleichen wie die PS-Absorption) in Gegenwart von Sauerstoff kombiniert. PSs sind an Zellen gebunden oder werden von diesen aufgenommen und produzieren, wenn sie durch Licht aktiviert werden, reaktive Sauerstoffspezies (ROS), die für sensibilisierte Zellen toxisch sind7.
Bei der aPDT ist einer der verwendeten Photosensibilisatoren (PSs) Curcumin (CUR), eine natürlich vorkommende Verbindung, die aus den Rhizomen der Kurkumapflanze (Curcuma longa L.) gewonnen wird. Curcumin besitzt zahlreiche therapeutische Eigenschaften, darunter entzündungshemmende, antioxidative, krebshemmende und antimikrobielle Eigenschaften 8,9. Eine frühere Untersuchung ergab, dass aPDT unter Verwendung von CUR C. albicans in einem Mausmodell der oralen Candidiasis effektiv verringerte, ohne das Gewebe des Wirts zu schädigen10. CUR ist das wichtigste Curcuminoid, das aus Kurkuma gewonnen wird, aber auch andere Polyphenole wie Demethoxycurcumin und Bis-Demethoxycurcumin sind in dieser Pflanze enthalten. Curcuminoid-vermittelte aPDT zeigte antibakterielle Aktivität gegen Biofilme von Staphylococcus aureus, die in Kathetern gezüchtet wurden11. Nach unserem besten Wissen bleibt seine antimykotische Aktivität gegen C. albicans jedoch unklar. Daher haben wir in dieser Studie aPDT, die durch ein Curcuminoidsalz vermittelt wird, gegen C. albicans in einem Mausmodell von OC untersucht.
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Das Forschungsprotokoll für die Verwendung von Mäusen wurde von der Ethikkommission für Tierverwendungen (Fallnummern 05/2008 und 09/2020) an der School of Dentistry, Araraquara, UNESP, genehmigt. C. albicans (ATCC 90028) wurde als Referenzstamm verwendet. Für die vorliegende Studie wurden sechs Wochen alte weibliche Schweizer Mäuse (n = 45) mit einem Bodymass-Bereich von 20-30 g verwendet. Die Tiere wurden von der São Paulo State University, UNESP, Botucatu, zur Verfügung gestellt.
1. Vorbereitung der PS und Auswahl der Lichtquelle für die aPDT
2. Vorbereitung des C. albicans-Inokulums
3. Induktion von OC bei Mäusen
HINWEIS: Die folgende Methodik wurde zuvor von Takakura et al.13 beschrieben und von unserer Gruppe10,14 mit einigen Modifikationen reproduziert.
4. Antimikrobielle photodynamische Therapie und Genesung von C. albicans von oralen Läsionen
5. Histopathologische Analysen
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Das Mausmodell der OC zeigte typische weiße Flecken und Pseudomembranen auf der Zunge aller infizierten Mäuse (Abbildung 4A). C. albicans , die von C-L-Tieren gewonnen wurden, bestätigten eine Gewebebesiedlung durch diesen Mikroorganismus (Werte lagen zwischen 1,62 x 104 und 4,80 x 105 KBE/ml). Wie erwartet zeigten die Tiere aus der NCtr-Gruppe nach der Probenahme keine Gewebeveränderungen oder Koloniewachstum (Abbildung 4B).
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C. albicans wurde mit oralen und ösophagealen Infektionen bei Personen mit immungeschwächtem Zustand, Diabetes mellitus, längerem Gebrauch von Antibiotika und schlechter Mundhygiene in Verbindung gebracht 1,3. Die Untersuchung menschlicher Infektionskrankheiten erfordert sowohl In-vitro- als auch In-vivo-Untersuchungen, bevor klinische Studien sicher und genau konzipiert werden können. Die vorliegende Studie beschreibt eine Methode zur ...
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Die Autoren danken für die finanzielle Unterstützung durch FAPESP (São Paulo Research Foundation, Prozessnummer FAPESP #2013/07276-1 (CePID CePOF) und 2008/00601-6. Wir danken auch Dr. Ana Paula Silva für die Bereitstellung der Informationen über das wasserlösliche Salz auf CUR-Basis.
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| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| C. albicans | ATCC (Rockville, Md, USA) | 90028 | Wird zur Herstellung des Candida-Inokulums |
| Centrifuge verwendet | Eppendorf Zentrifuge 5804/5804R,B. Braun, Melsungen, Hessen, Deutschland | 022628146 (NA) | Zur Herstellung des Candida-Inokulums |
| Chlorpromazinchlorid 2 mg/ml | Compounding-Apotheke, Araraquara, SP, Brasilien | - | Wird verwendet, um Tiere während der Candida-Impfung zu sedieren |
| Wasserlösliches Salz auf Curcumin-Basis | PDTPharma, Cravinhos, Brasilien | - | Bestehend aus 53,4 % natürlichem Curcumin und 46,6 % anderen Curcuminoiden (Demethoxycurcumin und Bis-Demethoxycurcumin). Hergestellt in Wasser und N-MethylD-Glukamin (mittleres Endmolekulargewicht von 730,32 gmol− 1) |
| Digitaler Koloniezähler | CP 600 Plus, Phoenix Ind Com Equipamentos Cientí ficos Ltda, Araraquara, SP, Brasilien | - | Wird verwendet, um Kolonien auf Agarplatten zu zählen |
| Extrudiertes Mausfutter | Benelab food, Industrie Qualy Animal Nutrition and Commerce Ltda., Lindó ia, Sã o Bundesstaat Paulo, Brasilien. | - | Wird für die Fütterung der Mäuse |
| verwendet Ketaminhydrochlorid 10% | Ketamina Agener, Uniã o Quí Glimmer Farmacê utica Nacional S/A, Embu-Guaç u, SP, Brasilien | - | Wird zur Betäubung von Tieren vor Behandlungen und zur Euthanasie verwendet |
| Handstück mit Leuchtdiode (Prototyp) | Instituto de Fí sica de Sã o Carlos, Universität von Sã o Paulo, Sã o Carlos, SP, Brasilien | - | Hergestellt mit LXHL-PR09, Luxeon III Emitter, Lumileds Lighting, San Jose, Kalifornien, USA |
| Methylprednisolonacetat 40 mg | DEPO-MEDROL, Pfizer, New York | - | Wird als Immunsuppressivum verwendet |
| Mikrotom | Leica Microsystems, Bannockburn, IL, USA | SM2500 | Wird zum Schneiden der Serienabschnitte der Zungen |
| Propylen-Boxen (Käfiggehäuse) H13 x L20 x T30 cm | Bonther Equipaments, Ribeirã o Preto, SP, Brasilien | - | Wird verwendet, um die Tiere während der gesamten Versuchszeit zu halten |
| Sabouraud Dextrose Agar mit Chloramphenicol | HiMedia, Mumbai, Indien | MM1067-500G | Nährmedium für das Hefewachstum (Agar) |
| Spektralphotometer | Spektralphotometer Kasvi K37-VIS , Sã o José dos Pinhais, PR, Brasilien | K37-VIS | Wird verwendet, um die Inokulumkonzentration zu standardisieren |
| Tetracyclinhydrochlorid | Apotheke für Compounding, Araraquara, SP, Brasilien | - | Antibiotikum, das verabreicht wird, um orale Dysbiose zu induzieren |
| Holzspäne | J.R. Holzspäne, Comerce of Sawdust Ltda., Conchal, Sã o Bundesstaat Paulo, Brasilien | - | Wird für den Bodenbelag in den Gehäusekästen verwendet |
| Xylazin 2% | Calmiun, Uniã o Quí Glimmer Farmacê utica Nacional S/A, Embu-Guaç u, SP, Brasilien | - | Wird in Kombination mit Ketamin für die Anästhesie verwendet |
| Hefe-Stickstoff-Brühe | Difco, InterLab, Detroit, MI, USA | DF0919-07-3 | Nährboden für das Hefewachstum (Brühe) |
| Hefe Pepton Dextrose Broth | NutriSelect Basic, Sigma Aldrich | Y1375 | Nährmedium zur Aufrechterhaltung der Stämme bei -80°; C und wachsen |
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