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Research Article
Ewerton Garcia de Oliveira Mima1, Ana Cláudia Pavarina1, Cláudia Carolina Jordão1, Sâmmea Martins Vieira2, Lívia Nordi Dovigo2
1Department of Dental Materials and Prosthodontics, School of Dentistry, Araraquara,São Paulo State University (UNESP), 2Department of Social Dentistry, School of Dentistry, Araraquara,São Paulo State University (UNESP)
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Ce protocole décrit l’application de la thérapie photodynamique antimicrobienne (aPDT) dans un modèle murin de candidose buccale. L’aPDT a été réalisée à l’aide d’un mélange hydrosoluble de curcuminoïdes et de lumière LED bleue.
La thérapie photodynamique antimicrobienne (aPDT) a été largement étudiée in vitro, et les modèles animaux précliniques d’infections conviennent à l’évaluation de traitements alternatifs avant les essais cliniques. Cette étude décrit l’efficacité de l’aPDT dans un modèle murin de candidose buccale. Quarante souris ont été immunodéprimées avec des injections sous-cutanées de prednisolone, et leur langue a été inoculée à l’aide d’un écouvillon buccal préalablement trempé dans une suspension de cellules de C. albicans . La tétracycline a été administrée par l’eau potable au cours de l’expérience. Cinq jours après l’inoculation fongique, les souris ont été réparties au hasard en huit groupes ; Un neuvième groupe de souris non traitées et non infectées a été inclus comme témoin négatif (n = 5). Trois concentrations (20 μM, 40 μM et 80 μM) d’un mélange de curcuminoïdes ont été testées avec une lumière LED bleue (89,2 mW/cm2 ; ~455 nm) et sans lumière (groupes C+L+ et C+L-, respectivement). Des animaux légers seuls (C-L+), aucun traitement (C-L-) et des animaux sans infection ont été évalués comme témoins. Les données ont été analysées à l’aide de l’ANOVA de Welch et des tests Games-Howell (α = 0,05). La candidose buccale a été établie chez tous les animaux infectés et visualisée macroscopiquement par la présence de taches blanches ou de pseudomembranes caractéristiques sur le dos de la langue. Les coupes histopathologiques ont confirmé une forte présence de levures et de filaments limités à la couche kératinisée de l’épithélium dans le groupe C-L-, et la présence de cellules fongiques a été visuellement diminuée dans les images obtenues de souris soumises à l’aPDT avec des curcuminoïdes de 40 μM ou 80 μM. L’aPDT médiée par des curcuminoïdes de 80 μM a favorisé une réduction de 2,47 log10 du nombre de colonies par rapport à celles du groupe C-L- (p = 0,008). Tous les autres groupes n’ont montré aucune réduction statistiquement significative du nombre de colonies, y compris les groupes photosensibilisants (C+L-) ou légers seuls (C-L+). L’aPDT médiée par les curcuminoïdes a réduit la charge fongique de la langue des souris.
La candidose buccale (CO) est la principale infection fongique de la cavité buccale ; elle est causée par la prolifération de Candida spp. Les facteurs prédisposant à la contraceptive orgueilleux comprennent le dysfonctionnement endocrinien, l’utilisation d’antibiotiques à large spectre, la radiothérapie et la chimiothérapie, les carences nutritionnelles, la xérostomie (faible débit salivaire), l’utilisation de prothèses dentaires, une mauvaise hygiène et, surtout, l’immunosuppression1. Parmi les espèces de Candida, Candida albicans est la plus répandue et la plus virulente ; On le trouve comme espèce commensale dans le corps humain et comme agent pathogène opportuniste. C. albicans a la capacité de changer sa morphologie de levures commensales (blastopores) en filaments pathogènes (hyphes et pseudohyphes)2. Les formes filamenteuses, en particulier les hyphes, peuvent envahir l’épithélium de l’hôte par endocytose ou pénétration active, provoquant une infection3. Les autres facteurs de virulence de C. albicans comprennent l’adhésion, la formation de biofilm et la sécrétion d’enzymes et de toxines lipolytiques et hydrolytiques, telles que les lipases, les phospholipases, les protéinases et la candidalysine4.
Les traitements par CO impliquent l’utilisation d’agents antifongiques, en particulier des polyènes topiques et des azoles (nystatine et miconazole)5. Cependant, ils ne montrent qu’une efficacité à court terme et les récidives sont fréquentes. De plus, la surutilisation d’antifongiques a donné lieu au problème du développement et de la propagation de la résistance aux antifongiques6. Par conséquent, des thérapies alternatives sont nécessaires, telles que la thérapie photodynamique antimicrobienne (TPDa), qui combine un photosensibilisateur (PS) et une lumière à une longueur d’onde appropriée (la même que celle de l’absorption du PS) en présence d’oxygène. Les PS sont liées aux cellules ou absorbées par elles et, lorsqu’elles sont activées par la lumière, produisent des espèces réactives de l’oxygène (ROS) qui sont toxiques pour les cellules sensibilisées7.
Dans l’aPDT, l’un des photosensibilisants (PS) utilisés est la curcumine (CUR), un composé naturel extrait des rhizomes de la plante de curcuma (Curcuma longa L.). La curcumine possède de nombreux attributs thérapeutiques, notamment des capacités anti-inflammatoires, antioxydantes, anticancéreuses et antimicrobiennes 8,9. Une étude antérieure a révélé que l’aPDT utilisant CUR diminuait efficacement C. albicans dans un modèle murin de candidose buccale sans causer de dommages aux tissus de l’hôte10. Le CUR est le principal curcuminoïde extrait du curcuma, mais d’autres polyphénols, tels que la déméthoxycurcumine et la bis-déméthoxycurcumine, se trouvent également dans cette plante. L’aPDT médiée par les curcuminoïdes a démontré une activité antibactérienne contre les biofilms de Staphylococcus aureus cultivés dans des cathéters11. Cependant, à notre connaissance, son activité antifongique contre C. albicans reste incertaine. Par conséquent, dans cette étude, nous avons évalué l’aPDT médiée par un sel curcuminoïde contre C. albicans dans un modèle murin de CO.
Le protocole de recherche pour l’utilisation des souris a été approuvé par le Comité d’éthique de l’utilisation des animaux (numéros de cas 05/2008 et 09/2020) à l’École de médecine dentaire d’Araraquara, UNESP. C. albicans (ATCC 90028) a été utilisé comme souche de référence. Des souris suisses femelles de six semaines (n = 45), avec une masse corporelle comprise entre 20 et 30 g, ont été utilisées pour la présente étude. Les animaux ont été fournis par l’Université d’État de São Paulo, UNESP, Botucatu.
1. Préparation du PS et sélection de la source lumineuse pour l’aPDT
2. Préparation de l’inoculum de C. albicans
3. Induction du CO chez la souris
NOTE : La méthodologie suivante a été décrite précédemment par Takakura et al.13 et reproduite par notre groupe10,14, avec quelques modifications.
4. Thérapie photodynamique antimicrobienne et récupération de C. albicans à partir de lésions buccales
5. Analyses histopathologiques
Le modèle murin de CO a montré des taches blanches et des pseudomembranes typiques sur la langue de toutes les souris infectées (Figure 4A). Les C. albicans récupérés sur des animaux C-L- ont confirmé la colonisation tissulaire par ce microorganisme (les valeurs variaient de 1,62 x 104 à 4,80 x 105 UFC/mL). Comme prévu, les animaux du groupe NCtr n’ont montré aucune altération tissulaire ou croissance de la colonie après l’échantillonnage (figure 4B).
La TPa a diminué la viabilité de C. albicans lorsque les curcuminoïdes ont été utilisés à 80 μM pour la photosensibilisation (figure 5). La réduction moyenne du log10 obtenue avec l’aPDT médiée par le PS de 80 μM était de 2,47, par rapport à celle du groupe C-L- (p = 0,008).
Le nombre de colonies de C. albicans récupérées sur la langue des souris n’était pas significativement différent entre les souris traitées avec des curcuminoïdes sans éclairage (groupes C+L-), les souris traitées avec la lumière mais non photosensibilisées auparavant (groupes C-L+) et les souris non traitées (groupe C-L-) (p ≥ 0,210).
Les caractéristiques histologiques de la langue d’animaux non infectés (NCtr) ont montré des tissus normaux/sains, y compris une lamina propria, une membrane basale et des papilles filiformes intactes (Figure 6A). En revanche, lors de l’examen des images histopathologiques des langues des souris du groupe C-L-, il était évident que des levures et des filaments étaient présents dans la couche kératinisée de l’épithélium, bien qu’il n’y ait pas eu d’infiltration de champignons. Dans le tissu conjonctif sous-jacent, une légère réponse inflammatoire a été observée, principalement médiée par des cellules mononucléaires, et les papilles filiformes étaient remarquablement absentes (Figure 6B). L’analyse histologique des langues des souris des groupes C+L- et C-L+ a montré des caractéristiques similaires. En revanche, les sections de langue de souris traitées avec 80 μM d’aPDT médiée par curcuminoïde ont révélé un nombre réduit de cellules fongiques, principalement limitées à la couche kératinisée de l’épithélium (Figure 6C).

Figure 1 : Structure chimique du photosensibilisateur. Structure chimique du mélange de sels hydrosolubles utilisé comme photosensibilisant, comprenant 53,4 % de curcumine naturelle et 46,6 % d’autres curcuminoïdes (déméthoxycurcumine et bis-déméthoxycurcumine). La masse moléculaire moyenne finale est de 730,32 g/mol. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 2 : Chronologie du protocole pour le modèle murin de candidose buccale et de TPDa. Une chronologie décrivant le protocole pour le modèle murin de candidose buccale et la thérapie photodynamique antimicrobienne (TPDa). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 3 : Illumination de la langue de souris après photosensibilisation. Après la photosensibilisation (incubation du tissu infecté avec le photosensibilisateur), les langues ont été éclairées à 37,5 J/cm2 à l’aide d’une lumière LED bleue (~455 nm). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 4 : Lésions blanches dans le modèle murin de candidose buccale. (A) Images représentatives illustrant les lésions blanches observées dans le modèle murin de candidose buccale. (B) Contrôle négatif (non infecté). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 5 : Candida albicans récupéré sur la langue de souris. Les données représentent les valeurs moyennes ±écart-type de log10(UFC/mL) des groupes de traitement. L’ANOVA à un facteur de Welch a indiqué que les effets des traitements étaient statistiquement significativement différents entre les groupes (p < 0,001). Différentes lettres minuscules (a, b, c) à côté des moyennes indiquent des différences statistiquement significatives selon le test Games-Howell (p≤ 0,030). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 6 : Images représentatives de coupes histologiques de langues de souris. Des coupes histologiques de langues de souris ont été colorées avec PAS-H, et les images ont été capturées à 200x. (A) Souris témoins négatives sans candidose buccale induite, photosensibilisation et illumination (groupe NCtr). (B) Souris atteintes de candidose buccale induite, non photosensibilisées ni exposées à l’éclairage LED (groupe C-L). (C) Animaux atteints de candidose buccale induite, exposés à des curcuminoïdes de 80 μM et à un éclairage LED de 37,5 J/cm2 (groupe C+L+ 80). Barres d’échelle = 100 μm. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Fichier supplémentaire 1 : Groupes expérimentaux. Une liste des groupes expérimentaux utilisés dans la présente étude. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.
C. albicans has been associated with oral and esophageal infections in individuals with an immunocompromised state, diabetes mellitus, prolonged use of antibiotics, and poor oral hygiene1,3. The study of human infectious diseases requires both in vitro and in vivo investigations before clinical trials can be safely and accurately designed. The present study describes a method for establishing a murine model of OC, which can be used to evaluate the pathogenesis of oral infections by C. albicans and the efficacy of antifungal approaches15,16,17,18,19.
The murine model of OC employed here was successfully established, as evidenced by the substantial fungal load recovery from lesions as well as by the characteristic infection features observed in the macroscopic and histopathological analyses of the tongues of infected mice. Many studies have used similar murine models of OC. In such models, female mice are immunosuppressed and inoculated with C. albicans, resulting in lesions on the tongue10,13,14,15,20,21. Immunosuppression with prednisolone, a glucocorticoid, inhibits the activity of neutrophils against C. albicans22. In this study, female mice were immunosuppressed with two subcutaneous injections of prednisolone, one day prior to and three days after infection with C. albicans13. In addition, the administration of tetracycline in drinking water during the course of the experiment caused oral dysbiosis by disturbing oral bacteria and helping C. albicans to thrive23,24. Furthermore, the sedation caused by the intramuscular injection of chlorpromazine chloride prevented the animals from drinking water and eating immediately after inoculation. Thus, fungal cells stayed in contact with the dorsum of the tongue for a longer time, enabling the development of germ tubes and the transition from yeasts to filaments (hyphae and pseudohyphae), which are the pathogenic morphologies of C. albicans that can invade the human epithelium. Teichert et al.25 used an immunodeficiency protocol to induce OC in mice and recovered only 2 x 102 CFU/mL of C. albicans.
While Totti et al.26 utilized sialoadenectomized mice and conducted four separate inoculations with a C. albicans suspension, it's noteworthy that, in their case, the infection was not sustained in most animals over the course of the experiment. In contrast, in the present study, the inoculation with fungal cells was carried out only once, and it resulted in the recovery of 104 CFU/mL of C. albicans from the oral cavity. This study employed the murine model of candidiasis described by Takakura et al.13, who performed oral inoculation with a clinical strain isolated from a patient with cutaneous candidiasis (106 CFU/mL). Three to seven days post-inoculation, 105-106 CFU/mL of C. albicans were recovered from the oral cavity of mice13. The differences between the method of Takakura et al.13 and this study include the use of different fungal concentrations in the inoculum (this study used 107 CFU/mL of C. albicans) and different C. albicans strains for oral inoculation (the reference strain ATCC 90028 was used here). Carmello et al.20 employed a similar protocol, which involved using immunosuppressed animals. However, they administered two additional subcutaneous injections of prednisolone to the animals on days 1, 5, 9, and 13 of the experiment. Their study revealed a positive correlation between the scores assigned to the oral lesions of the infected animals and the number of CFU/mL over a period ranging from 5 to 16 days post-infection. It has been well-established in previous research that it is crucial to closely monitor animals under anesthesia to prevent hypothermia. Additional maintenance doses of ketamine should be administered with discretion, only when necessary27.
Regarding the efficacy of aPDT application, the results showed that the irradiation of tongues previously treated with an 80 µM curcuminoid salt mixture caused a significant reduction (2.47 log10) in the viability of C. albicans. Histological analyses revealed that sections from tongues treated with 80 µM curcuminoid-mediated aPDT showed a reduced number of fungal cells, which were limited to the keratinized layer, and a low inflammatory response. It is worth emphasizing that an inflammatory response was detected in all mice that were infected with C. albicans. This observation implies that the inflammation observed in all the aPDT groups might be linked to Candida infection rather than being attributed to aPDT, a consistent finding in line with our prior investigations10,13,14,15.
Previous investigations used CUR, methylene blue, and photodithazine (PDZ) as PSs and obtained promising results10,20,24,25,27. In a similar study10, a combined exposure to CUR and LED light caused a significant reduction in the viability of C. albicans; however, the use of 80 µM CUR and light reduced fungal viability by 4.0 log10. Dovigo et al.10 used only CUR as PS, whereas we used a salt containing the three main curcuminoids from C. longa. When CUR (260 µM) and LED light were used for five consecutive days in the treatment of oral candidiasis in mice, the authors observed a reduction of 1.11 log10 in fungal viability21. When methylene blue was used as PS at 450 µg/mL and 500 µg/mL, aPDT totally eradicated C. albicans from the oral cavity of mice25. Moreover, when aPDT was mediated by PDZ (100 mg/L), a 3.0 log10 reduction and complete remission of oral lesions were observed20. In addition, aPDT increased TNF-α expression in comparison with that in the untreated group20. In a study where a fluconazole-resistant strain was used, aPDT mediated by PDZ (200 mg/L) promoted a reduction equivalent to 1.3 log1027. Moreover, the combination of aPDT with nystatin resulted in a substantial reduction in fungal viability, amounting to a decrease of 2.6 log10, along with notable improvements in oral lesions and a reduction in the inflammatory response27. Collectively, these studies provide compelling evidence for the effectiveness of aPDT in reducing fungal burden within the murine model of oral candidiasis, underscoring its potential as a clinical treatment option due to its antimicrobial efficacy without causing harm to host tissues.
In conclusion, the murine model of OC used in this study is appropriate for mimicking infection and evaluating aPDT efficacy. As a limitation, the OC model used here employed only one reference strain of C. albicans (other strains, clinical isolates, and non-albicans Candida species were not evaluated). In addition, the corticosteroid-induced immunosuppression used in mice to develop oral infection may not mimic other immunodeficiency states, such as that due to HIV infection. There may also be differences in the host conditions for developing OC, such as the oral microbiota of mice and humans. This protocol should be expanded further to evaluate mixed biofilms formed by more than one species or by different strains from the same species. Furthermore, keeping mice adequately sedated and preventing hypothermia while avoiding anesthesia-related mortality are the most difficult steps of the protocol.
Les auteurs remercient la FAPESP (Fondation de recherche de São Paulo, numéro de processus FAPESP #2013/07276-1 (CePID CePOF) et 2008/00601-6. Nous remercions également le Dr Ana Paula Silva pour avoir fourni les informations sur le sel soluble dans l’eau à base de CUR.
| C. albicans | ATCC (Rockville, Md, USA) | 90028 | Utilisé pour préparer l’inoculum de Candida |
| Centrifuge  ; | Eppendorf  ; Centrifugeuse 5804/5804R,B. Braun, Melsungen, Hesse, Allemagne | 022628146 (NA) | Utilisée pour préparer l’inoculum de Candida |
| Chlorure de chlorpromazine 2 mg/mL | Pharmacie de préparation, Araraquara, SP, Brésil |   ;-  ;   ; | Utilisé pour calmer les animaux lors de l’inoculation de candida |
| Sel hydrosoluble à base de curcumine | PDTPharma, Cravinhos, Brésil |   ;-  ; | Composé de 53,4 % de curcumine naturelle et de 46,6 % d’autres curcuminoïdes (déméthoxycurcumine et bis-déméthoxycurcumine). Préparé dans de l’eau et de la N-méthylD-glucamine (poids moléculaire moyen final de 730,32 g. mol et moins ; 1) |
| Compteur de colonie numérique | CP 600 Plus, Phoenix Ind Com Equipamentos Cientí ; ficos Ltda, Araraquara, SP, Brésil |   ;-  ; | Utilisé pour compter les colonies sur des plaques de gélose |
| Nourriture de souris extrudée | Benelab food, Industry Qualy Animal Nutrition and Commerce Ltda., Lindó ; ia, Sã ; o État de Paulo, Brésil. | Utilisé pour l’alimentation des souris Chlorhydrate de | |
| kétamine 10 % | Ketamina Agener, Uniã ; o Quí ; mica Farmacê ; utica Nacional S/A, Embu-Guaç ; u, SP, Brésil |   ;-  ; | Utilisé pour anesthésier les animaux avant les traitements et pour l’euthanasie |
| Pièce à main à diode électroluminescente (prototype) | Instituto de Fí ; sica de Sã ; o Carlos, Université de Sã ; o Paulo, Sã ; o Carlos, SP, Brésil |   ;-  ; | Fabriqué avec LXHL-PR09, émetteur Luxeon III, éclairage Lumileds, San Jose, Californie, États-Unis |
| Acétate de méthylprednisolone 40 mg | DEPO-MEDROL, Pfizer, New York | . | Utilisé comme immunosuppresseur |
| Microtome | Leica  ; Microsystems, Bannockburn, IL, USA | SM2500 | Utilisé pour couper les sections en série des languettes |
| Boîtes en propylène (cages abritant) H13 x L20 x P30 cm | Bonther Equipaments, Ribeirã ; o Preto, SP, Brésil |   ;-  ; | Utilisé pour garder les animaux pendant toute la période expérimentale |
| Gélose au dextrose Sabouraud avec chloramphénicol | HiMedia, Mumbai, Inde | MM1067-500G | Milieu de culture pour la croissance de la levure (agar) |
| Spectrophotomètre | Spectrophotomètre Kasvi K37-VIS , Sã ; o José ; dos Pinhais, RP, Brésil | K37-VIS  ; | Utilisé pour normaliser la concentration d’inoculum |
| Chlorhydrate de tétracycline  ; | Pharmacie de préparation, Araraquara, SP, Brésil& | nbsp ;-  ; | Antibiotique administré pour induire une dysbiose orale |
| Copeaux de bois | J.R. Copeaux de bois, Comerce de Sawdust Ltda., Conchal, Sã ; o État de Paulo, Brésil& | nbsp ;- | Utilisé pour le revêtement de sol à l’intérieur des boîtes de logement |
| Xylazine 2 % | Calmiun, Uniã ; o Quí ; mica Farmacê ; utica Nacional S/A, Embu-Guaç ; u, SP, Brésil |   ;-  ; | Utilisé en combinaison avec la kétamine pour l’anesthésie |
| Bouillon d’azote de levure  ; | Difco, InterLab, Détroit, MI, États-Unis | DF0919-07-3  ; | Milieu de culture pour la croissance des levures (bouillon) |
| Levure Peptone Dextrose | Bouillon NutriSelect Basic, Sigma Aldrich | Y1375 | Milieu de culture pour maintenir les souches à -80° ; C et croître |