Declaración ética
Este estudio fue un estudio bacteriano in vitro y no involucró participantes humanos, sujetos animales ni materiales derivados de pacientes. Por lo tanto, no se requería la aprobación de la junta de revisión institucional ni la aprobación de ética animal.
Evaluación de la degradación de AO7 en el sistema Fenton asistido por vitamina C
Para evaluar el efecto de la vitamina C en el comportamiento oxidativo observable de la reacción de Fenton, se utilizó la degradación por Ácido Naranja 7 (AO7) como lectura química indirecta de la actividad oxidativa. Este ensayo no cuantifica específicamente las especies reactivas individuales de oxígeno. Preparé 100 mL de solución de AO7 a 5 mg/L y ajusté la solución a pH 3. Se añadieron H₂O₂ y FeSO₄ a concentraciones finales de 2,2 mM y 0,055 mM, respectivamente. Añadía vitamina C ya fuera en bolo único al inicio de la reacción o en un esquema de dosificación en tres etapas. Para el experimento dosis-respuesta, se utilizaron proporciones molares Vc:Fe 2⁺ de 0, 0,12, 0,24, 0,48, 2, 4, 6 y 8, correspondientes a concentraciones finales de vitamina C de 0, 0,0066, 0,0132, 0,0264, 0,110, 0,220, 0,330 y 0,440 mM, respectivamente, cuando se usa FeSO₄ a 0,055 mM. Para la condición de suma de tres pasos, dividí la misma cantidad total de vitamina C en tres alicuotas iguales y añadió una alicuota a los 3, 5 y 7 minutos después de iniciar la reacción. Por ejemplo, con una proporciónVc:Fe de 2⁺ de 0,48, se añadió vitamina C a 0,0088 mM por alitera, dando una concentración total final de 0,0264 mM.
Se removió la solución de reacción de forma continua en la oscuridad durante 10 minutos manteniendo la temperatura por debajo de 30 °C. Recogí 2 mL de muestras antes y después de la reacción. Medí la absorbancia a 483 nm usando un espectrofotómetro UV-Vis y calculé la tasa de degradación del AO7 usando la Ecuación 1:
Tasa de degradación (%) = [(A₀ − A₁) / A₀] × 100% (1)
Aquí, A₀ representa la absorbancia de la muestra antes de la reacción, mientras que A₁ representa la absorbancia de la muestra después de la reacción.
Evaluación de la señal de fluorescencia •OH asociada utilizando una sonda TA
Para evaluar señales de fluorescencia asociadas a radicales hidroxilo bajo las mismas condiciones ácidas in vitro utilizadas en los experimentos antibacterianos, se estableció un sistema químico libre de células utilizando tereftalato disódico (TA, 1 mM) como sonda de fluorescencia. Este ensayo se utilizó como indicador relativo de la formación de productos asociados a •OH y no se interpretó como una cuantificación absoluta de la generación de radicales hidroxilo. Se incluyeron siete grupos: (1) blank (1 mM TA solo en el buffer de reacción), (2) H₂O₂ solo, (3) Fe2⁺ solo, (4) Vc solo (adición escalonada), (5) Fenton convencional (Fe2⁺ + H₂O₂), (6) Fenton asistido con vitamina C y adición de bolo Vc (Fe2⁺ + H₂O₂ + Vc, bolus), y (7) Fenton asistido por Vc con adición escalonada de Vc (Fe2⁺ + H₂O₂ + Vc, escalonado). En la condición de adición escalonada, el Vc se introdujo a los 3, 5 y 7 minutos después del inicio de la reacción en alicotas iguales, mientras que la condición del bolo recibió la misma cantidad total de Vc que una sola adición.
Las alicuotas se recogían durante un periodo de reacción de 10 minutos, se alcalinizaban inmediatamente con NaOH para calmar nuevas reacciones radicales y estabilizar la fluorescencia, y se almacenaban a 4 °C antes de la medición. La intensidad de fluorescencia del producto derivado de TA se midió usando un lector de microplacas (Ex/Em: 315/425 nm). La generación de radicales se expresó como intensidad de fluorescencia tras la resta de blank y se utilizó como indicador relativo de la generación de radicales. Se realizaron al menos tres experimentos independientes, y los datos se presentaron como perfiles de trayectoria temporal y comparaciones de puntos finales a 10 minutos.
Evaluación del rendimiento antibacteriano mediante recuento de colonias
Las cepas de H. pylori se almacenaron a −80 °C en un caldo de infusión cerebral y cardíaca (BHI) que contenía un 25% de glicerol. La cepa principal utilizada para el ensayo principal de conteo de colonias, ensayo de rescate, ensayo de interferencia matricial, tinción de fluorescencia viva/muerta y análisis de microscopía electrónica de barrido fue H. pylori G27. Antes de cada experimento, las bacterias se imprimían en placas de agar sanguíneo Columbia e incubadas durante 3 días a 37 °C bajo condiciones microaerofílicas que consistían en 5% de O₂, 10% CO₂ y 85% N₂22.
Ensayo de conteo en colonia en la cepa primaria
Se utilizó la enumeración de unidades formadoras de colonias (UFC) para evaluar la actividad antibacteriana bajo diferentes condiciones de tratamiento. Incluyeron los siguientes grupos: control no tratado, H₂O₂ solo, vitamina C sola, reacción de Fenton convencional y reacción de Fenton asistida por vitamina C. Si no se incluyó un grupo solo de Fe2⁺ en el experimento original, evitar interpretar el ensayo primario como una separación total de los efectos oxidativos mediados por la reacción de Fenton. Se extrae H . pylori en cultivo y se resuspende la bacteria en solución fisiológica salina. Ajustó la densidad óptica a 600 nm (OD₆₀₀) a 0,5, y transfirió la suspensión a una solución fisiológica salina que contenía 3 mM de urea ajustada a pH 3. Se añadió H₂O₂, FeSO₄ y vitamina C según el grupo de tratamiento asignado. Se utilizaron concentraciones finales de 2,2 mM H₂O₂ y 0,055 mM de FeSO₄. Para el tratamiento de Fenton asistido con vitamina C, se añadió vitamina C en tres alicuotas iguales a 3, 5 y 7 minutos, con una concentración total final de 0,0264 mM.
Tras 10 minutos de tratamiento, cada muestra se diluía inmediatamente 100 veces en solución fisiológica tamponada con fosfato (PBS, pH 7,4) para neutralizar la suspensión ácida y reducir la retención de oxidantes residuales y hierro en la etapa de placado. Colocaron la suspensión bacteriana diluida sobre placas de agar sanguíneo Columbia e incubaron a 37 °C durante 3 días bajo condiciones microaerofílicas de 5% O₂, 10% CO₂ y 85% N₂. Conté las UFC y calculé la actividad antibacteriana como reducción log₁₀ de la UFC respecto al control no tratado usando la Ecuación 2:
log10 reducción de la UFC =logaritmate 10(control de la UFC) − logarítmium 10(UCC tratada) (2)
Ensayo de rescate
Para examinar si la actividad antibacteriana del sistema Fenton asistido por vitamina C estaba asociada con la disponibilidad de hierro y procesos relacionados con los radicales, se realizaron experimentos de rescate utilizando deferoxmina (DFO) como quelante de hierro y tiourea como eliminador de radicales hidroxilo. DFO o tiourea se añadió a la suspensión bacteriana 5 minutos antes de la incorporación de FeSO₄ y H₂O₂. DFO y tiourea se usaron a concentraciones finales de 100 μM y 5 mM, respectivamente.
Se incluyeron seis grupos experimentales: control no tratado, Fenton asistido con vitamina C, Fenton asistido con vitamina C con DFO, Fenton asistido con vitamina C con tiourea, DFO solo y tiourea sola. Todos los demás parámetros experimentales, incluyendo pH, fondo de suero/urea, concentración de H₂O₂, concentración de FeSO₄, esquema de dosificación de vitamina C, duración del tratamiento, dilución/neutralización antes del ensayo de placado y condiciones de incubación, fueron idénticos a los utilizados en el ensayo primario de recuento de colonias. La actividad antibacteriana se cuantificó mediante la enumeración de UFC y se expresó como una reducción log₁₀ de UFC en relación con el control no tratado.
Validación multideformación
Para proporcionar un soporte limitado en la cepa cruzada para el efecto antibacteriano observado en la cepa primaria, se aplicó además el ensayo de conteo de colonias a dos cepas adicionales de referencia de H. pylori , ATCC 43504 y ATCC 26695. Para cada cepa, se incluyeron tres grupos experimentales: control no tratado, reacción de Fenton convencional y reacción de Fenton asistida por vitamina C con adición de vitamina C por etapas consecutivas. Las condiciones y procedimientos experimentales eran idénticos a los utilizados en el ensayo primario de conteo de colonias. La actividad antibacteriana se expresó como reducción log₁₀ de la UFC relativa al control no tratado para cada cepa. Cada experimento se realizó con n = 3 réplicas biológicas independientes, y los datos se presentaron como puntos individuales con media ± desviación estándar.
Ensayo de interferencia matricial
Para evaluar si los componentes de la matriz orgánica podían atenuar la actividad antibacteriana del sistema Fenton asistido por vitamina C, se estableció un modelo de interferencia proteica utilizando albúmina sérica bovina (BSA). Se incluyó la BSA en concentraciones finales de 0, 1 y 3 g· L⁻1. En cada concentración de BSA, se incluyeron tres grupos experimentales: (1) control no tratado, (2) Fenton convencional (Fe2⁺ + H₂O₂) y (3) Fenton asistido con vitamina C y adición gradual de vitamina C. El ensayo se realizó utilizando la cepa primaria bajo el mismo protocolo descrito en el ensayo primario de conteo de colonias, con condiciones idénticas de pH, fondo salino/urea, concentraciones de reactivos, duración del tratamiento (10 min) y procedimientos de reposición. La actividad antibacteriana se expresó como una reducción logarítmica₁₀ de la UFC relativa al control no tratado en cada concentración de BSA. Cada experimento se realizó al menos tres veces de forma independiente. La comparación principal se centró en si la condición de Fenton mejorada seguía siendo superior, o al menos no más débil que, la condición convencional de Fenton bajo condiciones que contenían proteínas.
Tinción bacteriana viva/muerta por fluorescencia
Tras el tratamiento, la suspensión bacteriana se diluyó cien veces en PBS como se describió anteriormente para reducir la retención de ácido y oxidación residual. Centrifugó la suspensión a 1.800 × g durante 10 minutos a temperatura ambiente y descartó el sobrenadante. Resuspendió el pellet bacteriano en 200 μL de solución fisiológica fisiológica. Se añadió SYTO9 y yoduro de propidio (PI) a concentraciones finales de 6 μM y 30 μM, respectivamente. Incubé la suspensión a oscuridad durante 20 minutos a temperatura ambiente. Se colocaron 5–10 μL de la suspensión bacteriana teñida sobre una lámina de cristal limpia y la cubrieron con una cubierta. Imágenes de fluorescencia adquiridas usando un microscopio de fluorescencia con canales de fluorescencia verde y rojo bajo la misma configuración de exposición para todos los grupos de tratamiento. Capturó al menos tres campos seleccionados al azar para cada grupo. Utilizó las imágenes como evidencia visual cualitativa de patrones de tinción viva/muerta en lugar de como una medida cuantitativa de la viabilidad bacteriana.
Análisis de morfología bacteriana mediante microscopía electrónica de barrido
Tras el tratamiento, las muestras bacterianas se recogieron y fijaron en glutaraldehído al 2,5% preparadas en un tampón fosfato de 0,1 M (pH 7,4) a 4 °C durante 12 horas. Tras la fijación, las muestras se lavaron con tampón de fosfato para eliminar el fijador residual. Las muestras se deshidrataron secuencialmente en soluciones de etanol graduadas del 50%, 70%, 90% y 100%. Tras la deshidratación, se realizó un secado en puntos críticos. Las muestras secas se montaron sobre muñones de SEM y se recubrieron con sputter con una fina capa dorada de aproximadamente 10 nm. La morfología bacteriana se examinó mediante microscopía electrónica de barrido a un voltaje acelerado de 5 kV. Se adquirieron imágenes representativas a bajo y alto aumento para cada grupo de tratamiento. Las imágenes de SEM se utilizaron como observaciones morfológicas cualitativas en lugar de como evidencia cuantitativa de un mecanismo de daño definido.
Análisis estadístico
Los análisis estadísticos se realizaron utilizando GraphPad Prism versión 10.0. Todos los experimentos cuantitativos se realizaron con n = 3 réplicas biológicas independientes, y los datos se presentan como media ± desviación estándar (DS). Para los ensayos de fluorescencia TA, se realizaron comparaciones estadísticas entre varios grupos de tratamiento utilizando análisis unidireccional de la varianza (ANOVA), seguido de la prueba de comparaciones múltiples de Tukey. Para los ensayos de recuento de colonias en la cepa primaria que involucraba múltiples condiciones de tratamiento, se realizaron comparaciones estadísticas utilizando ANOVA unidireccional seguidas de la prueba de comparaciones múltiples de Tukey. Para los ensayos de rescate, se realizaron comparaciones entre grupos utilizando ANOVA unidireccional seguida de la prueba de comparaciones múltiples de Dunnett, con el grupo de Fenton asistido por vitamina C como referencia. Para experimentos limitados de validación cruzada de deformaciones, se compararon reducciones log₁₀ de UFC entre los grupos Fenton convencional y Fenton asistido por vitamina C dentro de cada cepa utilizando una prueba t de dos colas no emparejada. Para ensayos de interferencia matricial, se realizó ANOVA bidireccional con tratamiento y concentración de BSA como factores, incluyendo el término de interacción. Se realizaron comparaciones por pares entre los tratamientos en cada concentración de BSA utilizando la prueba de comparaciones múltiples de Šídák. La significación estadística se definió como P < 0,05. Los niveles de significación se indican como *p < 0,05, ** P < 0,01, ***P < 0,001 y ****p < 0,0001.