Article de méthode
Pseudomonas aeruginosa est une bactérie à Gram négatif qui produit une variété de pigments, dont la pyomélanine, un pigment rouge-brun qui aide à fournir une protection contre le stress oxydatif1-4 et lie une variété de composés, y compris les antibiotiques aminoglycosides5-7. La production de pyomélanine est causée par un défaut de la voie de catabolisme de la tyrosine4,8, soit par des délétions ou des mutations du gène codant pour l’homogentisate 1,2-dioxygénase (HmgA)1,9, soit par des déséquilibres dans les différentes enzymes de la voie10. L’homogentisat s’accumule en raison de l’inactivation de HmgA, et est sécrété et oxydé pour former de la pyomélanine11. La production de pyomélanine peut être abolie ou réduite en fonction de la dose par un traitement avec l’herbicide 2-[2-nitro-4-(trifluorométhyl)benzoyl]-1,3-cyclohexanedione (NTBC)12, qui inhibe la 4-hydroxyphénylpyruvate dioxygénase (Hpd) dans la voie du catabolisme de la tyrosine13. Hpd est nécessaire à la formation de l’homogentisat, et donc de la pyomélanine11.
Nous décrivons en détail trois techniques qui ont été importantes dans nos études du traitement NTBC des souches de P. aeruginosa productrices de pyomélanine. Ces techniques comprennent le titrage de NTBC pour déterminer les concentrations qui aboliront ou réduiront la production de pyomélanine dans les souches productrices de pyomélanine en laboratoire et cliniques, la détermination de la concentration minimale inhibitrice (CMI) des antibiotiques lorsque les bactéries sont traitées avec le NTBC, et la sensibilité au stress oxydatif qui en résulte avec le traitement NTBC.
Le test de titrage que nous avons développé a deux objectifs. Tout d’abord, le test permettra à l’utilisateur de déterminer si le NTBC peut abolir ou réduire la production de pyomélanine dans la bactérie étudiée et à quelles concentrations. Cela permettra à l’utilisateur de déterminer la sensibilité au NTBC, car différentes souches de bactéries peuvent avoir des sensibilités différentes à ce composé, comme observé chez P. aeruginosa12. Deuxièmement, le test de titrage NTBC permettra à l’utilisateur de déterminer la concentration appropriée de NTBC à utiliser dans les tests ultérieurs, tels que les tests de réponse au stress oxydatif, si l’objectif est d’abolir ou de réduire la production de pyomélanine et de déterminer les effets de la réduction des pigments.
Le dosage fonctionne parce qu’une différence visible dans la production de pyomélanine peut être observée dans les souches traitées avec NTBC et que les différences dans la production de pyomélanine sont dose-dépendantes12. De plus, cette technique peut être appliquée à l’étude d’autres composés susceptibles d’éliminer ou d’améliorer la production de pigments chez les bactéries.
Les CMI antibiotiques sont utilisés pour déterminer la sensibilité des bactéries aux antibiotiques. Il existe plusieurs méthodes pour déterminer les CMI, notamment les plaques de dilution de gélose et les dilutions de bouillon14. Les dilutions du bouillon peuvent être effectuées dans de petits tubes à essai ou dans une plaque de microtitration de 96 puits. La méthode de détermination de la CMI sur plaque de microtitration décrite dans le présent document permettra à l’utilisateur de tester une large gamme d’antibiotiques en utilisant un minimum de ressources. Le test offre une reproductibilité ainsi qu’une flexibilité dans le nombre d’antibiotiques et de souches testés par cette méthode. De plus, grâce à l’incorporation de NTBC dans le test, l’utilisateur peut déterminer si l’élimination ou la réduction de la production de pyomélanine modifie la sensibilité aux antibiotiques chez les bactéries qui produisent de la pyomélanine.
La réponse bactérienne au stress oxydatif peut être testée de plusieurs manières. Les méthodes les plus courantes décrites sont soit le comptage viable des bactéries soumises à un stress oxydatif pendant une période de temps1, soit les tests de diffusion sur disque de stress oxydatif15. Ces méthodes ont tendance à utiliser de fortes concentrations de facteurs de stress oxydatif pour examiner les effets du stress oxydatif chez les bactéries et les résultats peuvent être très variables entre les réplicats biologiques. Le dosage du comptage viable a également tendance à utiliser plus de plaques de gélose que les autres méthodes. Le dosage sur plaque ponctuelle que nous décrivons utilise de faibles concentrations deH2O2 et permet à l’utilisateur de tester la réponse au stress oxydatif de plusieurs souches à l’aide d’un minimum de plaques. Le test est également reproductible de manière cohérente entre les réplicats techniques et biologiques. Comme la pyomélanine est impliquée dans la résistance au stress oxydatif, l’incorporation de NTBC dans le test permet à l’utilisateur de déterminer les effets de l’élimination de la production de pyomélanine sur la résistance au stress oxydatif.
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1. Préparation des milieux de culture, des antibiotiques, et 2- [2-nitro-4- (trifluorométhyl) benzoyl] -1,3-cyclohexanedione (NTBC)
2. NTBC titrages de souches bactériennes
3. antibiotiques INHIBI minimumConcentration Tory (MIC) Dosage des plaques à 96 puits
4. Coin plaque de dosage pour réponse au stress oxydatif
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Titrages NTBC
Les titrages NTBC ont été utilisés pour déterminer si NTBC était en mesure de réduire la production de pyomelanin dans P. aeruginosa, et également d'identifier la concentration de NTBC qui élimine ou réduit pyomelanin production pour utilisation dans des essais supplémentaires. Il peut y avoir des variations dans les niveaux de pyomelanin produite dans différentes répétitions, mais les tendances générales restent constants. L'essai de titrage NTBC pour...
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La méthode de titrage du NTBC décrite dans ce protocole permettra à l’utilisateur de déterminer si le NTBC peut réduire ou éliminer la production de pyomélanine chez les bactéries, et de déterminer la concentration de NTBC requise. L’étape la plus critique de l’essai de titrage NTBC consiste à déterminer la plage de concentrations NTBC à utiliser dans l’essai. Les souches de P. aeruginosa ont des sensibilités différentes au NTBC, et les souches de laboratoire peuvent être plus sensibles au NTBC que les isolats c...
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Les auteurs déclarent qu’ils n’ont pas d’intérêts financiers concurrents.
Les auteurs remercient Dara Frank et Carrie Harwood pour leur généreuse contribution de souches. La Milwaukee Research Foundation de l’Université du Wisconsin détient le brevet n° 8 354 451 ; avec des revendications portant essentiellement sur le traitement ou l’inhibition de la progression de l’infection d’un micro-organisme chez un patient par l’administration d’un composé inhibiteur de la 4-hydroxyphénylpyruvate dioxygénase tel que la 2-[2-nitro-4-(trifluorométhyl)benzoyl]-1,3-cyclohexanedione (NTBC). Les inventeurs sont Graham Moran et Pang He. Cette recherche a été soutenue par les National Institutes of Health (R00-GM083147). La bibliothèque de mutants de transposons P. aeruginosa de l’Université de Washington est soutenue par le NIH P30 DK089507.
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| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| 2-[2-nitro-4-(trifluorométhyl)benzoyl]-1,3-cyclohexanedione (NTBC) | Sigma-Aldrich | SML0269-50mg | Aussi appelé nitisinone. ; Soluble dans le DMSO. |
| H2O2 | Sigma-Aldrich | 216763-100ML | 30 % en poids en H2O. ; Stabilisé. |
| Gentamicine | Gold Bio | G-400-100 | soluble dans H2O. ; Filtrer la stérilisation. |
| Kanamycin | Fisher Scientific | BP906-5 | soluble dans H2O. ; Filtrer la stérilisation. |
| Tobramycin | Sigma-Aldrich | T4014-100MG | soluble dans H2O. ; Filtrer la stérilisation. |
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